杭州电子科技大学基于STC89C52RC的电子秤设计
小组成员
学号：
班级：11045411
专业：电子信息工程
摘要
随着微电子技术的应用，市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求。为了改变传统称重工具在使用上存在的问题，在本设计中将智能化、自动化、人性化用在了电子秤重的控制系统中。本系统主要由单片机来控制，测量物体重量部分由称重系统模块组成，加上12864显示单元，此电子秤俱备了功能多、性能价格比高、功耗低、系统设计简单、使用方便直观、速度快、测量准确、自动化程度高等特点。
本系统以STC89C52RC单片机为主控芯片，外围附以称重电路、显示电路、键盘电路等构成智能称重系统电路板，从而实现自动称重系统的各种控制功能。可以说,此设计所完成的电子秤很大程度上满足了应用需求。
关键词：STC89C52RC 称重系统12864显示电路智能化
Abstract
With application of microelectronic technology, the use of the traditional weighing tools on the market already can't satisfy people's requirement. In order to change traditional weighing tool on the use of existing problems, and intelligence, automation, human nature in the design used in the electronic control system. This system is mainly composed of single chip microcomputer to control, measure the object weight part is composed of weighing system module, plus 12864 display unit, the electronic scale and inertia, higher cost performance, low power consumption, the system design is simple, easy to use, fast, accurate measurement, high degree of automation, etc.
This system with STC89C52RC single-chip microcomputer as main control chip, peripheral attached to weighing circuit, display circuit, keyboard circuit and so on intelligent weighing system circuit board, so as to realize automatic weighing system of various control functions .Completed the design of electronic scale, as it were, to a large extent to meet the application requirements.
Keywords: 12864 display circuit intelligent STC89C52RC weighing system
目录
摘要 (2)
Abstract (2)
第一章绪论 (4)
1.1电子秤的概述 (4)
1.2设计目的 (4)
第二章系统方案的设定 (5)
2．1 设计要求 (5)
2.2 进度安排 (5)
2.3 电子秤的工作原理 (5)
2.4 系统设计的总体思路 (6)
第三章系统硬件电路设计 (6)
3.1整体硬件 (6)
3.2电阻应变式传感器 (7)
3.2.1 工作原理 (7)
3.3电子秤专用24位AD转换芯片HX711及其电路 (9)
3.4单片机STC89C52及其电路 (11)
(1) STC89C52 单片机概述 (11)
(2) STC89C52 单片机特点 (11)
(3) STC89C52 单片机管脚及封装 (12)
3.5液晶显示屏电路 (15)
3.6 矩阵键盘电路 (16)
3.7 声光报警信号 (16)
3.8 电源系统 (17)
第四章系统软件设计 (18)
4.1 软件介绍 (18)
Keil 介绍 (18)
proteus软件介绍 (18)
4.2仿真步骤 (20)
4.3主程序框图 (20)
4.4 键盘子程序 (21)
4,5 显示子程序 (21)
4.6 称重系统 (22)
五实验心得与体会 (23)
参考文献 (23)
附录一硬件电路仿真图 (24)
附录二程序代码 (25)
第一章绪论
1.1电子秤的概述
秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。
和传统秤相比较，电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现，具有精度高、功能强等特点。本课题设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。该电子秤的测量范围为0-10Kg，测量精度达到5g，有高精度，低成本，易携带的特点。电子秤采用液晶显示汉字和测量记过，比传统秤具有更高的准确性和直观性。另外，该电子秤电路简单，使用寿命长，应用范围广，可以应用于商场、超市、家庭等场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。
1.2设计目的
单片机以其功能强，体积小，功耗低，易开发等很多优势被广泛应用。但单片机不是万能的，也存在不适合的场合，我们要充分利用单片机的内部资源和选择合适的单片机来完成我们的设计。本数字电子秤的设计过程中需要用到A/D转换、键盘、液晶显示、复位电路和蜂鸣器报警驱动电路的知识，同时在软件的设计过程中需要用到键盘扫描、液晶显示驱动、模数转换程序及汉字库的设计，可以很好的将数电、模电、单片机知识进行综合应用。在综合应用中进一步熟悉单片机设计的开发各个流程，最终达到"巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用"的目的。
第二章系统方案的设定
2．1 设计要求
1）参数要求
位量程：4.999kg 感量（分辨率）：1g 数字显示：重量4 1/
2 2）设计要求
(1) 采用单片机控制，要求设计出硬件系统和软件系统。
(2) 合理选择传感器、转换电路和显示输出电路等。
3）其它要求
能实现转换、显示和调校等多种功能，具有准确度高、实时性好等特点。
2.2 进度安排
第五周确定实验题目
第六七周查找设计资料，画出原理电路框图
第八九十周完成硬件电路的具体设计
第十一十二周完成软件程序的设计和编写
第十三周仿真调试
第十四十五周撰写设计报告（论文），答辩
2.3 电子秤的工作原理
电子称的工作原理是通过称重传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模／数( A/D)器进行转换，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各功能开关，根据
键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从而显示出被测物体的重量。
2.4 系统设计的总体思路
根据电子秤的工作原理可以将电子秤大致能划分为三大部分，数据采集模块、控制器模块和人机交互界面模块。图2.1为系统的整体框图。
数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。测量过程中把被测物体的重量通过传感器将重量信号转化为电压信号输出。信号的前级处理将来自传感器的微弱信号进行滤波和放大，放大后的电压信号经过模数转换把模拟量转换成数字量。
控制器模块将数据采集模块传来的数字信号进行处理，完成被测物体重量的判断、显示等功能。此部分对软件的设计要求比较高，系统的大部分功能都需要软件来控制。
人机交互界面模块主要由键盘和显示器组成。键盘输入是系统接受用户指令的直接途径。显示器采用LCD液晶显示器，可以直观的显示物品的重量，单价和总金额。
图2.1系统整体框图
第三章系统硬件电路设计
3.1整体硬件
称重传感器感应被测重力，输出微弱的毫伏级电压信号。该电压信号经过电子秤
专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片，内置增益控制，精度高，性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据，进行计算转换，再液晶屏上显示出来。矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用户可以通过矩阵键盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。电源系统给单片机、HX711电路及传感器供电。
图3.1 单片机电子秤硬件方案
3.2电阻应变式传感器
电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。
3.2.1 工作原理
图3.2 电阻应变式传感器测量原理
当垂直正压力P作用于梁上时，梁产生形变，电阻应变片R1、R3受压弯拉伸，阻值增加；R2、R4受压缩，阻值减小。电桥失去平衡，产生不平衡电压，不平衡电压与作用在传感器上的载菏P成正比，从而将非电量转化成电量输出。R1、R2、R3和R4组成惠更斯电桥，将2对电阻应变片的阻值变化转变成输出电压，其工作原理如图3.3所示。
图3.3测量电桥原理
电阻应变片式传感器有如下特点：
（1）应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。
（2）分辨力和灵敏度高，精度较高。
（3）结构轻小，对试件影响小，对复杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。
（4）商品化，使用方便，便于实现远距离、自动化测量。
3.3电子秤专用24位AD转换芯片HX711及其电路
HX711采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。
芯片与后端MCU 芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A 或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A 的可编程增益为128 或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B 则为固定的32 增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D 转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。 HX711内部方框图如图3.4所示。其外部管脚如图3.5所示。
图3.4 HX711内部方框图
图3.5 HX711外部管脚图
图 3.5为HX711芯片应用于计价秤的一个参考电路图。该方案使用内部时钟振荡器(XI=0)，10Hz的输出数据速率(RATE=0)。电源（2.7～5.5V）直接取用与MCU 芯片相同的供电电源。通道A与传感器相连，通道B通过片外分压电阻与电池相连，用于检测电池电压。
图3.6 HX711计价秤应用参考电路图
本课题设计的HX711电路如图3.7所示：
图3.7 HX711电路
3.4单片机STC89C52及其电路
(1) STC89C52 单片机概述
STC89C52系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路。
(2) STC89C52 单片机特点
增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051；
工作电压： 5.5V - 3.5V（5V单片机）；
工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的 0～80MHz；
用户应用程序空间 4K//8K/16k/32K/64K字节；
片上集成1280字节 RAM；
通用I/O口（32/36个），复位后为准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）；
ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器。
每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA；
可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片；
有EEPROM功能；看门狗；
内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）；
时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器；
用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/ 时钟；
常温下内部R/C 振荡器频率为：5.0V 单片机为： 11MHz ～ 17MHz；
共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器,再加上2路PCA 模块可再实现2个16位定时器；
外部中断I/O口4路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒；
通用全双工异步串行口(UART) ；
工作温度范围：-40 ~ +85℃(工业级) / 0 ~ 75℃(商业级) ；
封装：PDIP-40, PLCC-44。
(3) STC89C52 单片机管脚及封装
STC89C52单片机有多种封装形式，本设计中选用40DIP封装，其管脚定义如图3.8示。
图3.8 STC89C52 管脚图
本课题设计的电子秤的单片机应用电路如图3.9所示：
图3.9 STC89C52电路
图中DOUT和PDSCK为单片机与HX711的AD转换电路交换数据的通信线。beep为蜂鸣器报警信号线，alert为报警灯信号线，RXD和TXD为串口通信线，也可以用于单片机程序的串行ISP下载。
3.5液晶显示屏电路
图3.10
LCD_CS、LCD_RES、LCD_RS、LCD_SDA、LCD_SCK为液晶模块与单片机接口的控制线。CS_ZK、SCK_ZK、SO_ZK和SI_ZK为字库和单片机接口的控制线。
该液晶为晶讯联公司的128*64汉字屏JLX12864G-086-PC显示信息。该显示模块既可以当成普通的图像型液晶显示模块使用（即显示普通图像型的单色图片功能），又含有JLX-GB2312 字库IC，可以从字库IC 中读出内置的字库的点阵数据写入到LCD 驱动IC 中，以达到显示汉字的目的。其接口引脚功能介绍：
表一液晶模块接口引脚功能
3.6 矩阵键盘电路
图3.11
图中4*4矩阵键盘可以显示0-9数字、小数点和五个功能键。键盘行扫描信号为ROW1—ROW4，列扫描信号为COL1—COL4。行信号为输入信号，低电平有效；列信号为输出信号。当没有键按下时，即使行扫描输入低电平信号，列信号仍为高电平；当行扫描为低电平并且有键按下时，相应的列输出低电平。该低电平信号可以定位至按下键的位置。
3.7 声光报警信号
图3.12
当测量重量超过量程时，beep和alert给出低电平信号，驱动蜂鸣器鸣响，报警灯亮
3.8 电源系统
本设计采用USB接口供电，电源电压5V。同时，USB接口通过内含PL2303芯片的转换电路对单片机进行程序编写。其电路原理如图3.13所示：
第四章系统软件设计
4.1 软件介绍
Keil 介绍
本设计采用C语言编程，编译环境为keil UV4.
keil c51 是美国Keil Software 公司出品的51 系列兼容单片机C 语言软件开发系统，和汇编相比，C 在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。
Keil c51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到keil c51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
Keil C51 可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE 本身或其它编辑器编辑C 或汇编源文件，然后分别有C51 及A51 编辑器编译连接生成单片机可执行的二进制文件（.HEX），然后通过单片机的烧写软件将HEX 文件烧入单片机内。
软件主要三个方面：一是初始化系统；二是按键检测；三是数据采集、数据处理并进行显示。这三个方面的操作分别在主程序中来进行。程序采用模块化的结构，这样程序结构清楚，易编程和易读性好，也便于调试和修改
proteus软件介绍
Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。其功能特点如下: Proteus 软件具有其它EDA工具软件的功能。这些功能是：
（1）原理布图
（2）PCB自动或人工布线
（3）SPICE电路仿真革命性的特点
（1）互动的电路仿真
用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。
（2）仿真处理器及其外围电路
可以仿真51系列、AVR、PIC等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。
具有3大功能模块:
（1）—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；
（2）PROSPICE混合模型SPICE仿真;
（3） ARES PCB设计.
Protues提供了丰富的资源:
（1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。
（2）Proteus可提供的仿真仪表资源：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。
（3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。
（4）Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。
4.2仿真步骤
1、画好硬件电路图。
2、用keil软件将编制好的程序载入到芯片中。
3、点击proteus中的仿真按钮进行仿真。
4、LCD显示屏显示欢迎界面。
5、调节滑动变阻器，改变物体的重量。
6、用键盘输入该商品的单价
单片机将结果送入，LCD显示商品的总金额 4.3主程序框图
摘要 本简易电子秤由数据采集、控制器和人机交互界面三部分构成。其中数据采集部分由测量电路、差动放大电路与电压采集电路组成；测量电路采用4片电阻应变片组成的全桥电路。差动放大把传感器输出的微弱模拟信号放大275倍，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求；A/D转换器把模拟信号转变成数字信号，控制器把数字信号输送到显示电路中去。控制器选用IAP15F2K61S2单片机，用按键来选择、确定功能，最后所有结果由OLED进行显示。 电子秤自带电源，并具有称重、设置单价、金额累计、去皮、超量程报警与语音播报等功能。当电子秤称重围为5.00g~500g。当重量小于50g时，称重误差小于0.5g；重量在50g及以上，称重误差小于1g。整个系统稳定，界面友好，转换精度高，人性化。 关键词：电子秤传感器 A/D 控制器
目录 第1章方案比较论证与选择 (1) 1.1整体设计思路 (1) 1.2数据采集部分 (1) 1.2.1测量电路 (1) 1.2.2放大电路 (2) 1.2.3电压采集电路 (2) 1.3控制器部分 (2) 1.4人机交互界面 (3) 1.4.1按键 (3) 1.4.2显示界面 (3) 1.5系统设计框图 (4) 第2章系统模块电路设计 (4) 2.1数据采集部分 (4) 2.1.1测量电路 (4) 2.1.2放大电路 (5) 2.1.3电压采集电路 (6) 2.2控制器部分 (7) 2.3人机交互界面 (7) 2.3.1按键 (7) 2.3.2显示界面 (7) 2.4其他 (8)
2.4.1系统电源 (8) 2.4.2语音播报部分 (8) 2.4.3固件升级接口 (8) 第3章系统软件设计 (9) 3.1软件设计工具与平台 (9) 3.2软件设计思想 (9) 3.3软件设计流程图 (10) 第4章系统调试与测试 (10) 4.1调试与测试所用仪器 (10) 4.2调试过程 (10) 4.3测试过程 (11) 4.4测试结果 (13) 4.5结果分析 (13) 第5章设计总结 (14) 参考文献 (14) 附录 (15)
智能电子秤菜市场亮相 广州市质监局通过引入互联网科技公司搭建电子秤网络监控平台，免费为场内经营者提供统一配置、统一维修的新型防作弊智能电子秤。除了计量准确没猫腻外，街坊还可刷羊城通、微信或支付宝扫码支付，不用再备零钱。 街坊们无需担心菜市场的电子秤缺斤短两啦，继公平秤之后，“互联网+智能电子秤”再次为市民的菜篮子保驾护航。目前全市第一批100台智能电子秤已经投向市场，取得成功后将在全市集贸市场进行复制推广。 昨日，在岑村军区菜市场，记者看到了首批投入使用的“互联网+智能电子秤”。和传统的电子秤直接显示商品单价、重量、价格相比，这台电子秤多了一个电子屏。电子屏可以像超市的收银台一样，实时显示商品的名称、重量、单价、价格等数据。最重要的是，这台“智能电子秤”上贴着醒目的标签，上写“四统一、统配秤”。此外，电子秤可以自动保存每次称重计价信息，可现场打印小票。 “所谓‘四统一’，就是统一配置、统一管理、统一检定、统一维修。”市质
监局工作人员告诉记者，该局联手法定计量检定机构和电子秤制造企业，设计出只能由授权人员维修的新型防作弊智能电子秤。通过互联网科技公司在集贸市场建立网络监控平台，对内置Wifi模块的电子秤进行实时监控，智能识别电子秤的产品编号，一旦拆开秤体或改变原状，监控平台系统就会自动报警，且这种智能电子秤只能通过监控平台发送动态验证码授权专人维修。 目前，广州市质监局在全市选取了20多家集贸市场，开展计量器具“统一配置、统一管理、统一检定、统一维修”示范点建设，实现质监部门由原来管“秤”向管市场主办者转变。取得成功后将在全市集贸市场复制推广。 市面上在用电子秤不合格产品发现率超50%，近两年来，广州市质监局对全市671家集贸市场计量器具计量检定发现，在用的电子秤多达333个品牌，其中不少是无证生产的假冒伪劣产品，不合格产品发现率超过50%。该局负责人表示，工作人员在对计量器具市场专项整治中进一步发现，集贸市场一些电子秤的制造者、销售者勾结形成作弊链，而且手段隐蔽，取证较难。 一是部分电子秤生产厂家为了增加销量，故意迎合市场不良需求，不对禁止接触或禁止调整的计量装置进行有效签封，或为改装作弊秤留有“后门”。同时，由于电子秤防作弊装置失效或缺失，一些衡器销售、维修人员进行非法改装牟利。此外，部分经营档主倾向选购非正规厂家生产的且价格低廉具备作弊功能的电子秤，或者使用两台“阴阳秤”，坑骗消费者。
For personal use only in study and research; not for commercial use 目录 序言 (3) 第1章任务和指标 (4) 1.1 设计任务 (4) 1.2设计指标 (4) 第2章功能分析 (5) 2.1系统总体框架图 (5) 2.2各模块基本原理 (5) 2.2.1采用应变片称重的基本原理 (5) 2.2.2放大器的工作原理 (6) 2.2.3 A/D转换的工作原理 (10) 2.2.4 数码管显示的工作原理 (10) 第3章硬件设计 (11) 3.1 电路主要结构 (11) 3.2 ±12V稳压电路 (11) 3.3 两级放大电路 (12) 3.4 A/D转换电路 (12) 3.5 数字显示电路 (13)
第4章软件设计 (14) 4.1 总程序模块设计 (14) 4.2 A/D电路模块设计 (14) 4.3 拆字程序模块设计 (15) 4.4 显示电路模块设计 (15) 第5章安装与调试 (16) 5.1 硬件调试 (16) 5.2 软件调试 (16) 5.3 综合调试 (16) 5.4 故障分析与解决方案 (16) 5.4.1 故障出现情况 (16) 5.4.2 解决方案 (17) 5.5 功能测试及结果分析 (17) 总结 (19) 参考文献 (20) 附录 (21) 附录1 (21) 附录2 (23) 附录3 (24) 附录4 (24) 附录5 (25)
序言 《孙子?算经》记载：秤之所起，起于黍，十黍为一累，十累为一铢，二十四铢为一两，十两为一斤。称重技术自古以来就被人们所重视，在传说的皇帝“设五量”中，权衡既为五量之首。夏禹的“声为吕，声为度，称以出”；“循守会稽，乃审权衡，平斗斛”等，均说明了在我国古代称重技术所处的位置和重要性。在公元前，人们为了对货物交换量的估计，起初采用木材或陶土制作的容器作为交换货物的计量。以后，又采用简单的秤来测定质量。 在19世纪后期，随着工业化的迅猛发展，出现了大量迅速称量散料物品的自动秤。第一台定量自动秤约在1880年获得型式批准的，它是由倾斜象限杆秤发展来的。每次约可称量500kg。这种自动秤的称量过程分以下几个阶段：a，打开装满散料的容器；b，把散料输入到秤斗里进行称量；c，到达平衡位置时，关闭进料闸门；d，自动卸空料斗；e，秤斗和气动联动装置回到初始位置，自动地启动下一个称量程。 随着科技革命，传感器技术的迅速发展，单片机的出现，电子秤走进的人们的生活。电子秤的发展过程与其它事物一样，也经历了由简单到复杂，由粗糙到精密，由机械到机电结合再到全电子化，由单一功能到多功能的过程。特别是近30年以来，工艺流程中的现场称重，配料定量称重，以及产品质量的监测等工作，都离不开能输出电信号的电子衡器。这是由于电子衡器不仅能给出质量或重量值的信号，而且也能作为总系统中的一个单元承担着控制与检验功能，从而推动工业生产和贸易交往的自动化和合理化。近年来，电子衡器已愈来愈多地参与到数据处理和过程控制之中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术，储运技术，预包装技术，收货业务及商业销售领域中不可缺少的组成部分。 我国的衡器在20世纪40年代以前还全是机械式的，40年代开始发展了机电结合式的衡器。50年代开始出现了称重传感器为主的电子衡器。由于称重传感器各项性能不断有新的突破。为电子秤的发展奠定了基础。国外如美国，西欧等一些国家在20世
《汽车衡全自动智能称重系统》 设 计 方 案
一、综述： 一直以来，电子衡器称重管理工作，都是煤炭、水泥、石化、粮食、饲料、冶金、化工等工业以及所有需要电子磅计量行业中的难题。往往磅房远离管理部门，司磅人员的工作得不到有效监控，而且每天大量的手工填单和计算工作极易发生错误，这些问题的存在，久而久之，日积月累下来都将给企业带来巨大的经济损失。随着新技术的发展，对称重管理要求的提高，如何有效地管理称重数据，提高工作效率，提高企业信息化管理水平，是各企业的管理人员所想的，也是我们所开发的称重管理系统所必须做的。 我公司根据热电企业、垃圾焚烧行业、大型煤电企业的实际情况，引进国内外先进的技术经验成功开发了一套汽车衡智能称重管理系统。已广泛应用在国内多家垃圾处理场、发电厂以及化工、造纸企业，受到广大用户的肯定！ 汽车衡全自动称重系统是集远距离车号自动识别系统、自动语音指挥系统、称重图像即时抓拍系、红绿灯控制系统、红外防作弊系统、道闸控制系统、远程监管系统于一身的智能称重系统。在称重的整个过程里做到计量数据自动可靠采集、自动判别、自动指挥、自动处理、自动控制，最大限度的降低人工操作所带来的弊端和工作强度，提高了系统的信息化、自动化程度。对于管理部门，可以通过系统中的汇总报表了解当前的生产及物流状况；对于财务结算部门，则可以拿到清晰又准确的结算报表；仓管部门则可以了解到自己的收、发货物的情况等。这些报表数据是随时可以查阅的，因此它也加强了管理上的一致性，缩短了决策者对生产的响应时间，提高了管理效率，降低了运行成本，促进了企业信息化管理。
二、系统设计原则 1 可靠 本系统是一个长期运行的系统，保证系统稳定可靠的运行是首先要考虑的。设计时充分考虑了系统在部分出现故障时仍然能够提供对用户的服务，并且能够很快的排除故障恢复正常运行。 2 可扩展 企业的发展是有一个过程的，相应的需求也是一个由小到大的过程，在系统方案中按照系统分析、统筹规划的观点将系统规划成一个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统。中心系统采用叠加式模块升级方式，逐步实现平滑扩容；降低系统维护升级的复杂程度，提高系统更新、维护和升级的效率；软件系统使用先进的网络开发平台，以客户机/服务器体系结构为框架，结合模块化和结构化的设计思想，既考虑到当前使用的易用性，更具有适当的超前性。同时系统具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力；计算机网络系统适应将来的广域扩展。 3 标准化和优势确立 系统实现时尽量采用符合工业标准的技术，保证技术实现的质量，便于日常维护和系统的扩展。 系统采用成熟的高新科技，以目前较为先进的方法实现需要的功能，既反应当今科技的先进水平，又具有发展潜力，保证系统在相当长的时间内不被淘汰。 4 开放 系统设计遵循开放性原则，整个系统的操作以方便、简捷、高效为目标，多操作平台整体设计统一操作，既充分体现快速反应的特点又能便于工作人员进行业务处理和综合管理，便于领导层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息。
学号： G RADUATE T HESIS 论文题目：基于51 单片机的电子秤的设计 学生姓名： 专业班级： 学院： 指导教师： 2017 年06 月12 日
第一章功能说明 本设计系统以单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。在设计系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步设计了各个单元功能模块。 系统的硬件部分包括最小系统部分、数据采集部分、人机交互界面和系统电源四大部分。最小系统部分主要包括AT89S52和扩展的外部数据存储器；数据采集部分由称重传感器，信号的前期处理和A/D 转换部分组成，包括运算放大器AD620和A/D 转换器ICL7135；人机界面部分为键盘输入，四位LED数码显示器，可以直观的显示重量的具体数字以及方便的输入数据，使用方便；系统电源以LM317和LM337为核心设计电路以提供系统正常工作电源。 系统的软件部分应用单片机C 语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。该电子秤可以实现基本的称重功能（称重范围为0～9.999Kg ，重量误差不 大于± 0.005Kg）, 并发挥部分的显示购物清单的功能，可以设置日期和设定十种商品的单价，还具有超量程和欠量程的报警功能。 本系统设计结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。 称重传感器原理 即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。 按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。 传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成” 。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换元件指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。此外传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 称重传感器在电子秤中占有十分重要的位置，被喻为电子秤的心脏部件，它的性能好坏很大程度上决定了电子秤的精确度和稳定性。通常称重传感器产生的误差约占电子秤整机误差的50%~70%。若在环境恶劣的条件下（如高低温、湿热），传感器所占的误差比例就更大，因此，在人们设计电子秤时，正确地选用称重传感器非常重要。 称重传感器的种类很多，根据工作原理来分常用的有以下几种：电阻应变式、电容式、压磁式、压电式、谐振式等。（本设计采用的是电阻应变式） 电阻应变式称重传感器包括两个主要部分，一个是弹性敏感元件：利用它将
1系统方案设计 1.1 电子秤的组成结构 1.1.1电子秤的基本结构 电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的电子秤均由以下三部分组成： （1）承重、传力复位系统 它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。 (2)称重传感器 即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。 按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。 对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。 (3)测量显示和数据输出的载荷测量装置 即处理称重传感器信号的电子线路（包括放大器、模数转换、电流源或电压源、调节器、补尝元件、保护线路等）和指示部件（如显示、打印、数据传输和存贮器件等）。这部分习惯上称载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量电路中，通常包括前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、控制和驱动显示等环节。 1.1.2电子秤的工作原理 当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力－电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成正
单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：智能台式电子秤设计
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室： 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。它与我们日常生活紧密结合成为一种方便、快捷、称量精确的工具，广泛应用于商业、工厂生厂、集贸市场、超市、大型商场、及零售业等公共场所的信息显示和重量计算。 本系统针对电子称的自动称重、数据处理等进行了设计和制作。为了阐明用单片机是如何对采样数据进行处理，对数据的采集和转换、计算问题进行了研究，讨论了单片机控制系统中关键的计算问题。本文在给出智能电子称硬件设计的基础上，详细分析了电子称的软件控制方法。单片机控制的电子称结构简单，成本低廉，深受人们的喜爱，本文将对此进行详细讨论。 关键词：电子称；单片机；称重传感器
第1章绪论 (1) 1.1电子秤的概况 (1) 1.2本文研究内容 (2) 第2章 CPU最小系统设计 (3) 2.1系统总体设计方案 (3) 2.2CPU的选择 (3) 2.3数据存储器扩展 (4) 2.4复位电路设计 (5) 2.5时钟电路设计 (6) 2.6CPU最小系统图 (6) 第3章输入输出接口电路设计 (7) 3.1传感器的选择与放大电路 (7) 3.1.1传感器的选择 (7) 3.1.2放大电路的选择 (8) 3.2检测接口电路设计 (9) 3.2.1 A/D转换器选择 (9) 3.2.2 模拟量检测接口电路图 (10) 3.3人机对话接口电路设计 (10) 3.3.1 键盘电路与AT89C51的接口电路设计 (10) 3.3.2 显示电路与AT89C51的接口设计 (11) 第4章软件设计 (12) 4.1流程图设计 (12) 4.1.1 主程序流程图设计 (12) 4.1.2 模拟量检测流程图设计 (13) 4.1.3 人机对话流程图设计 (13) 4.2程序清单 (15) 第5章总结 (18) 参考文献 (19)
单片机电子秤说明书 秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。 和传统秤相比较，电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现，具有精度高、功能强等特点。本课题设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。该电子秤的测量范围为0-10Kg，测量精度达到5g，有高精度，低成本，易携带的特点。电子秤采用液晶显示汉字和测量记过，比传统秤具有更高的准确性和直观性。另外，该电子秤电路简单，使用寿命长，应用范围广，可以应用于商场、超市、家庭等场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。 一、功能描述 1、采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0-10kg，测量精度可达5g。 2、采用电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换，HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片。 3、采用STC89C52单片机作为主控芯片，实现称重、计算价格等主控功能。 4、采用128*64汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。 5、采用4*4矩阵键盘进行人机交互，键盘容量大，操作便捷。 6、具有超量程报警功能，可以通过蜂鸣器和LED灯报警。 7、系统通过USB电源供电，单片机程序也可通过USB线串行下载。 二、硬件设计 1、硬件方案 单片机电子秤硬件方案如图1所示：
图1 单片机电子秤硬件方案 称重传感器感应被测重力，输出微弱的毫伏级电压信号。该电压信号经过电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片，内置增益控制，精度高，性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据，进行计算转换，再液晶屏上显示出来。 矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用户可以通过矩阵键盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。电源系统给单片机、HX711电路及传感器供电。 2、称重传感器 传感器是测量机构最重要的部件。称重传感器本身具有单调性，其主要参数指标是灵敏度、总误差和温度漂移。 (1) 灵敏度 称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值，典型值是2mV/V。当使用2 mV/V灵敏度和5 V激励电压的传感器时，其满度输出电压为10 mV。通常，为了使用称重传感器线性度最好的一段称重范围，应当仅使用满度范围的三分之二。因此满度输出电压应当大约为6mV。当电子秤应用于工业环境时，在6mV满度范围内测量微小的信号变化并非易事。 (2) 总误差 总误差是指输出误差和额定误差的比值。典型电子秤的总误差指标大约是0.02%，这一技术指标相当重要，它限制了使用理想信号调节电路所能达到的精确度，决定了ADC分辨率的选择以及放大电路和滤波器的设计。 (3) 漂移 称重传感器也产生与时间相关的漂移。
《基于Lab View的电子秤设计》 课设报告书 学院：机电学院 学号： 姓名： 同组人： 指导老师： 提交日期：2017 年 6 月12 日
目录 一、概述 (1) 二、功能需求分析 (1) 三、系统设计 (1) 四、技术实现 (12) 五、课程设计问题及解决方法 (13) 六、心得体会 (13)
一、概述 电阻应变片是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化。可直接作为测量传感元件，将电阻应变片接成电桥形式，当钢梁受到外力产生形变时，电桥内各电阻值将发生变化，产生相应的不平衡输出。 本次课程设计的目的，是掌握传感器的组成和基本原理、基本概念和分析方法、并具备构造、调试和工程设计传感器的能力。了解labview软件的使用方法，并利用软件构建信号分析程序和前面板。 二、功能需求分析 （1）量程0～1.5Kg，应变式传感器的结构设计； （2）电路设计，差分放大电路； （3）程序设计，包括信号处理程序和前面板。 三、系统设计 其电路构成主要有测量电路，差动放大电路。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。而差动放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足NI数据采集卡的输入要求，将信号输入进电脑进行进一步分析。 原理流程图如下： 1、测量电路 电阻应变式传感器简称电阻应变计。当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面上时，则敏感元件将随构件一起变形，其电阻值也随之变化，而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系，进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件的变形。通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接，即可测得重力、变形、扭矩等机械参数
传感器课程设计 小量程电子秤设计 学校：河海大学 专业：应用物理学 姓名：季庚午 学号：0810020116 指导老师：丁万平
Ⅰ、总体设计方案 本设计由以下几部分组成：电阻应变传感器、信号放大器、模数转换、单片机、显示器。其结构图如下所示。 由电阻应变式传感器感受被测物体的质量，通过电桥输出电压信号，通过放大电路将输出信号放大，而后送入A/D转换单元进行模数转换，将转换后的数字信号送给单片机；单片机接收数据后，对数据进行处理，将其转换为对应的重量信息，送LED显示模块进行显示。单片机同时也可以进行去皮调零操作。 Ⅱ、硬件电路设计 一、传感器选择 1、传感器型号：WTP616平行梁式称重（测力）传感器； 2、产品特点及结构：主要适用于口袋称，手掌称等电子称重； 3、主要技术参数： 额定载荷(Kg):500g; 绝缘电阻（MΩ）>=2000（100VDC） 精度等级：C3; 激励电压（V）5~10DC 综合误差：（%F.S）0.05; 温度补偿范围（℃）-10~+40 灵敏度（mV/V）0.7+-0.1 使用温度范围（℃）-20~+50 非线性(%F.S)：0.05; 零点温度影响（%F.S/10℃）0.2 滞后(%F.S)：0.05; 灵敏度温度影响（%F.S/10℃）0.15 重复性(%F.S)：0.05; 安全过载范围(%F.S) 150 蠕变（%F.S/30min）:0.05; 极限过载范围(%F.S) 零点输出（%F.S）: +-1; 输出阻抗（Ω）: 1000+-50 输入阻抗（Ω）:100050 电缆线: 四芯屏蔽电缆 4、接线方法：输入（电源）+：红色；输入（电源）—：黑色；输出（信号）+：绿色；输出（信号）—：白色 5、实物图： 图Ⅱ.1.1:WTP616实物图 应变传感器信号放大器单片机LED显示
X X X X学院 毕业实践报告 题目：智能电子秤的设计 二级学院电子与计算机学院专业 xx 级通信技术学生姓名 指导教师 2011年05月31日
摘要 智能电子秤主要以单片机作为中心控制单元，通过称重传感器进行模数转换单元，在配以键盘、显示电路及强大软件来组成。该电子秤不但计量准确、快速方便，更重要的是除了能实现自动称重、计价功能外，还可实现去皮、净/毛转，自动计算，数字显示等功能，受到广大用户欢迎。智能电子称由于携带方便，使用简单，对人们生活的影响越来越大。 关键词：电子秤，称重传感器。
Abstract Intelligent electronic balance values detection and the modern new-type names of technical comprehensive one body such as conversion technical.This system aims at is the automatic name of electronic name heavy, automatic valuation and data handling carry out research. it is to how to carry out handling for sampling data , is for the collection of data and conversion and calculation problem has studied. Have discussed the suspension of the key in single flat machine control system , calculate problem , show as a result that through software design, realization is perfected more. This text is weighing the foundation of hardware design to intelligent electron , has analysed the software control method of electronic name in detail. Since the electron of single flat machine control weighs structure, is simple, cost is cheap, receive deeply people like. Keywords:Intelligence electronic weighing; weighing sensor
1.前言 电子称重技术是现代称重计量和控制系统工程的重要基础之一，电子衡器经过40年的不断改进和完善，从60年代的机电结合型发展到现在的全电子型和数字化智能型。由于它具有称量准确、快速，读取方便，环境适应性强，便于与电子计算机结合而实现称重计量与过程控制自动化等特点，在工商贸易、能源交通、轻工食品、医药卫生、航空航天等部门得到了广泛的应用。本课题本着电子秤向高精度、高可靠方向研究,讲述了用单片机控制A/D转换、键盘输入和数据显示，对如何实现键盘中断、A/D采样进行研究。设计特别适用于测量精度要求较高的场合, 具有较高的实用价值和推广价值。本文中第一章讲述了电子秤的发展情况及其工作原理，第二章讲述了电子秤的硬件电路组成部分,第三章介绍了电子秤各部分功能实现的软件设计。 1.1研究本文的意义 物料计量是工业生产和贸易流通中的重要环节。称重装置或衡器是不可缺少的计量工具。随着工农业生产的发展和商品流通的扩大，衡器的需求也日益增多，过去沿用的机械杠杆秤己不能适应生产自动化和管理现代化的要求。自六十年代以来，由于传感器技术和电子技术的迅速发展，电子称重技术日趋成熟，并逐步取代机械秤。尤其是七十年代初期，微处理机的出现使电子称重技术得到了进一步的发展。快速、准确、操作方便、消除人为误差、功能多样化等方面已成为现代称重技术的主要特点。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。同时对称重仪表的要求也越来越高，要求仪表有更高抗干扰能力、更高的精度。 基于电子秤的现状，本文拟研究一种用单片机控制的高精度数字电子秤设计方案。这种高精度数字电子秤计量准确、携带方便，集质量称量功能与价格计算功能于一体，能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。 1.2 电子秤的发展 1.电子技术渗入衡器制造业 随着第二次世界大战后的经济繁荣，为了把称重技术引入生产工艺过程中去，对称重技术提出了新的要求，希望称重过程自动化，为此电子技术不断渗入衡器制造业。在1954年使用了带新式打印机的倾斜杠杆式秤，其输出信号能控制商用结算器，并且用电磁铁机构与代替人工操作的按键与办公机器联用。在1960年开发出了与衡器相联的专
以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。
第1章绪论 1.1引言 在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到秤，但是随着社会的进步、科学的发展，我们对其要求操作方便、易于识别。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。电子秤向提高精度和降低成本方向发展的趋势引起了对低成本、高性能模拟信号处理器件需求的增加。通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。 1.2 选题背景和意义 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到
国民经济各领域，取得了显著的经济效益。电子秤是称重技术中的一种新型仪表，广泛应用于各种场合。电子秤与机械秤比较有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价值强、维护方便等特点，可在各种环境工作，重量信号可远传，易于实现重量显示数字化，易于与计算机联网，实现生产过程自动化，提高劳动生产率。例如标签秤在超市中的应用已经是耳闻目睹的了。一张小小的标签包含着：品名、价格、重量等，一一列表在这小小的电子标签上。标签机的使用大大加快了销售速度，也方便了顾客。顶尖条码标签称有着许多卓越的特点，以太网功能使管理更加方便。因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。经过40多年的不断改进与完善，衡器技术也在不断进步和提高。从世界水平看，衡器技术已经经历了四个阶段，从传统的全部由机械元器件组成的机械称到用电子线路代替部分机械元器件的机电结合秤，再从集成电路式到目前的单片机系统设计的电子计价秤。我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展：电子称重技术从静态称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。
电子秤的设计报告 一、设计要求 基于电子秤的现状，本项目拟研究一种用单片机控制的高精度智能电子秤设计方案。这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便，集质量称量功能与价格计算功能于一体，能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。主要功能有去皮、计价、总计、单价设定、总量、单键、总计显示等。 基本要求： ①实时显示称重物体的重量，量程20kg ②分度值为5 ③超限报警 ④去皮功能 二、设计目的 1、能根据电子秤的用途，选择合适的显示器，并进行接口设计 2、能根据任务要求，选择合适的称重传感器 3、能根据电子秤的技术要求，选择合适的A/D转换器 4、能根据电子秤的功能要求，进行程序设计与调试 三、设计的具体实现 1、系统概述 1.1系统结构及工作原理 电子秤的基本结构：电子秤是利用物体的重力来确定物体质量的测量仪器，也可以来确定与质量有关的其他量的大小、参数或特性。不管根据
什么原理之称的电子秤，均由承重和传力复位系统、称重传感器和测量显示装置三部分组成。 ①承重和传力复位系统：它是被称物体与转换元件之间的机械、穿礼服为，又被称为电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减震机构等。 ②称重传感器：即把非电量转换成电量的转换元件，它是把支撑力变换成电或其他形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。有输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠等基本要求。 ③测量显示装置:即处理称重传感器信号的电子线路和指示部件，习惯上称它为载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量电路中，通常包括前置放大、滤波、运算、变换、计数、寄存、控制和驱动显示等环节。 电子秤的工作原理：当被称物体放在平台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力——电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系的电信号。此信号由放大电路进行放大、滤波后再由A/D器进行转换，数字信号在送到微处理器的CPU处理。CPU不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入的内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析，由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存储器，需要显示时，CPU发出指令，从内存储器中读出数据送到显示器进行显示。电子测量系统的结构如图1所示。 图1 电子秤测量系统的结构图
一种新型智能电子秤的设计 杨纪明 吴军辉 西安交通大学 西安:710049 摘 要 本文给出了一种新型智能电子秤的设计方案。该系统以单片机作为中心控制单元,采用V F型模数转换、锁相倍频、非线性校正和数字滤波等技术。 关键词 电子秤 单片机 非线性校正 数字滤波 Abstract T h is p ap er p resen ts a new design fo r the in telligen t electron ic scale.T he m icro2 con tro ller w as u sed as the cen tral con tro l un it in the system,the techn iques of V F conversi on, PPL m u lti p lex frequency,non-linear co rrecti on and digital filter w ere em p loyed. Keywords E lectron ic scale M icrocon tro ller N on linear co rrecti on D igital filter 1 引言 随着科技的进步,对电子秤的要求也越来越高。影响其精度的因素主要有:机械结构、传感器和数显仪表。 在机械结构方面,因材料结构强度和刚度的限制,会使力的传递出现误差,而传感器输出特性存在非线性,加上信号放大、模数转换等环节存在的非线性,使得整个系统的非线性误差变得不容忽视,因此,在高精度的称重场合,迫切需要电子秤能在线自动校正系统的非线性。此外,为了保证准确、稳定地显示,仪器内部分辨率(主要是ADC的分辨率)一般要比外部显示分辨率高4倍以上,这就要求所采用的ADC具有足够的转换位数,而采用高精度的ADC,自然增加了系统的成本。 基于电子秤的现状,本文提出了一种用单片机控制的高精度智能电子秤设计方案。通过实时地对系统的非线性进行补偿,使测量精度得到了大大提高,由于采用数字滤波技术,使稳态测量的稳定性和动态测量的跟随性都相当好,根据该方案设计的电子秤已成功地用于航空发动机推力(范围为0～150kN)的测试,并取得了令人满意的效果。 2 硬件结构及工作原理 硬件结构如图2-1所示,称重传感器输出信号(0～200mV)经放大和模数转换后,由单片机进行数据采集,然后通过软件完成非线性校正、数字滤波和归一运算等处理,最后将测量结果送L ED显示器显示。 整个测量系统以单片机A T89C51为中心控制单元,A T89C51内含完整的多通道定时器 计数器和响应迅速的中断系统,并且具有4K字节的电可擦写程序存储器和接口方便的I O口。设计提出的高分辨率V F型模数转换和非线性校正都是在单片机控制下完成的。 211 V F型模数转换 在本系统中,采用集成芯片V FC320实现模数转换,V F320为精密电压 频率转换器,当选择10kH z满度输出时(输入电压范围:0～10V),线性度可达01005%。由于是频率输出,运用锁相倍频电路来提高分辨率,在设计中,倍频系数取20,因此锁相环电路输出的频率范围是0～200kH z。 频率的测量由单片机的内部计数器T0完成,其计数闸门时间为0125S,闸门脉冲由时基电路产生,并通过外中断I N T0对计数器实施控制。T0为16位计数器,计数范围是0～65535,对于满度为200kH z的频率输入,在闸门时间内的计数值为50000,根据T0的计数值,经线性校正、数字滤波、归一运算后,便可得到测量结果。 对于单片机A T89C51,当时钟振荡频率为12M H z时,T0的最大输入频率为500kH z。如果在给定的闸门时间内计数脉冲数超过65535,可利用 ? 4 5 ?工业仪表与自动化装置 1999年第1期
沈阳航空航天大学 课程设计 （说明书） 数字电子称的设计 班级 学号 学生姓名 指导教师胡乃瑞
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称电子技术综合课程设计 课程设计题目数字电子称的设计 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 设计一个一个具有数字显示功能的数字电子称，具体技术要求如下： （1）测量范围0~0.99kg（0~0.99V）1~1.99kg（1~1.99V）。 （2）用3 位数码管显示测量结果。 （3）直流电源输出的微弱信号作为该系统的输入信号。 （4）发挥部分：设计测量量程，进一步扩大测量量程和减小测量误差。 二、设计要求 1．在选择器件时，应考虑成本。 2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年 五、按照要求撰写课程设计报告
成绩评定表： 序号评定项目评分成绩 1 设计方案正确，具有可行性，创新性（15分） 2 设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15分） 3 态度认真，遵守纪律（15分） 4 设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（25分） 5 答辩（30分） 总分 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 年月日
一．概述 电子秤是日常生活中常用的电子衡器，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。目前市场上使用的称量工具，或者是结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，精度稳定性不好，调整时间长，易损坏，维修困难，装机容量大，能源消耗大，生产成本高。而且目前市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性地开发出一套有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处，具有现实意义。 从20世纪70年代开始，在世界范围内掀起了一股“电子秤热”，各先进工业国都很重视传感技术和电子秤的研究、开发和生产。传感技术已经成为重要的现代科技领域，电子秤及其系统生产已经成为了重要的新兴行业。我国生产的电子秤产品主要是属于静态衡器电子秤，在计量要求、功能和外形上已经达到了国外同类产品的先进水平，而且在价格上又低于国外的同类产品，具有较好的出口潜力；但动态衡器电子秤，与国外的同类产品还有一定的差距，尤其是在动态稳定性上存在较大的距离，我国进口的电子秤大多数就是这类产品。我国的电子衡量器要想打入国际市场，参与国际竞争。这就要求企业必须以技术为先导、以质量为中心、以管理为基础，努力提高制造技术与制造工艺水平，稳定产品的质量，增强国际市场竞争力。 二．方案论证 电子秤采用现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置，才能满足并解决现实生活中提出的“快速、准确、连续、自动”称量要求，同时有效地消除人为误差，使之更符合法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求。