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简易电子计量秤摘要本设计给出了以MSP430混合信号单片机为核心的低功耗电子秤的设计方案.整个系统包括电阻应变片电桥模块,差模信号放大模块,A/D转换模块,段式LCD显示模块.应变片电桥将所称物体的重量转换为电压量,仪表运放和高精度运放分别完成电桥电压的双端到单端转换和后级放大,A/D转换器将放大后的电压信号转换为数字量传送给MSP430单片机,经软件控制计算后送LCD 显示。
关键词:电子秤应变片仪表运放 MSP430 低功耗.一、系统设计1.1任务要求根据下面框图设计一简易的电子计量秤通过单片机的最小系统和软件控制，并通过显示器显示出来。
基本要求：1、称重范围：最小称量：10g 最大称量：5Kg感量（单位）：Kg 解析量：10g2、测量相对误差：≤±1%3、使用750mA(3.6V)的锂电池供电，持续工作时间大于一年；且具有自动待机功能;4、4位数码显示不能使用集成一体化压力传感器;5、成本控制在100元人民币以下;发挥部分：1尽量延长工作时间（大于一年）；2、提高测量精度（≤±5%）；3、采用交直流两种设计, 交流优先。
1.2 方案论证与设计方案设计1.2.1称重传感器方案方案一:采用分立式电阻应变片重物使电阻应变片产生弹性形变从而改变其阻值,通过阻值的变化即可得到重量的变化.分立式应变片的优点是价格较低廉,选择范围灵活.但是现有条件下难以得到能和应变片阻抗相匹配的桥臂电阻,并且温度系数也无法匹配,而且安装十分复杂.方案二:采用集成称重传感器称重传感器实际上也是用分立应变片制成,但是厂商已经将其配成平衡电桥,作为使用者就免去了粘贴,安装,和电桥平衡的调整等极其复杂的过程.对于以上两种方案,考虑到方案一在现有条件下可实现性很低,故采用第二种方案,即集成称重传感器.1.2.2 电阻变换方案方案一:采用恒流源应变片的电阻变化并不能直接测量,必须转化为电压等可测量的量,此方案采用恒流源驱动应变片,由于电流恒定,因此电阻的变化将直接导致电阻上的压降的变化.缺点是恒流源的显著的温度漂移,成本高.方案二:采用不平衡电桥由图可知,电桥简单的将电阻的变化转化为电压的变化.并且通过匹配桥臂电阻,可以使温度漂移相互抵销.综合考虑两种方案,第二种方案更加简洁精确,容易制作成本低廉,故采用电桥变换方案.1.2.3 信号放大方案方案一:由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器差动放大器具有高输入阻抗，增益高的特点，可以利用普通运放(如OP07)做成一个差动放大器。
基于单片机的电子秤设计引言：电子称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。
电子称不但计量准确、快速方便，更重要的自动称重、数字显示，对人们生活的影响越来越大，广受欢迎。
一、称重技术与衡器的发展近年来，电子秤已愈来愈多地参与到数据处理与过程控制中。
现代称重技术与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。
随着称重传感器各项性能的不断突破，为电子秤的发展奠定了其础，国外如美国、西欧等一些国家在2 0世纪6 0年代就出现了0 .1%称量准确度的电子秤，并在7 0年代中期约对75%的机械秤进行了机电结合式的电子化改造。
二、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，传感器随之产生力一电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系（一般成正比关系）的电信号（电压或电流等）。
此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不断扫描键盘与各功能开关，根据键盘输入内容与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，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。
一般地信号的放大、滤波、A/D转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成。
（一）本设计思路按照本设计功能的要求，系统由5个部分组成：控制器部分、测量部分、数据显示部分、键盘部分、与电路电源部分.测量部分是利用称重传感器检测压力信号，得到微弱的电信号（本设计为电压信号），而后经处理电路（如滤波电路，差动放大电路，）处理后，送单片机中的A/D转换器，将模拟量转化为数字量输出，控制器接受来自A/D转换器输出的数字信号，经过复杂的运算，将数宁信号转换为物体的实际重量信号，并将其送到显示单元中。
基于单片机的智能电子秤设计在现代社会，电子秤作为一种重要的测量工具，广泛应用于商业、工业、农业以及日常生活等各个领域。
随着科技的不断发展，人们对电子秤的功能和性能提出了更高的要求，智能电子秤应运而生。
智能电子秤不仅能够准确测量物体的重量，还具备了数据处理、存储、传输以及智能化控制等功能，为人们的生产和生活带来了极大的便利。
本文将介绍一种基于单片机的智能电子秤设计方案。
一、系统总体设计本智能电子秤系统主要由称重传感器、信号调理电路、单片机、显示模块、键盘模块以及通信模块等部分组成。
称重传感器负责将物体的重量转换为电信号，信号调理电路对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量。
单片机作为系统的核心，负责对处理后的信号进行采集、计算和处理，并控制其他模块的工作。
显示模块用于实时显示物体的重量和相关信息，键盘模块用于输入操作指令，通信模块则用于将测量数据传输到上位机或其他设备。
二、硬件设计1、称重传感器称重传感器是电子秤的关键部件，其性能直接影响测量精度。
本设计选用电阻应变式称重传感器，该传感器具有精度高、稳定性好、结构简单等优点。
电阻应变式称重传感器的工作原理是基于电阻应变效应，当传感器受到外力作用时，其弹性体发生变形，从而导致粘贴在弹性体上的电阻应变片的电阻值发生变化。
通过测量电阻应变片电阻值的变化，即可得到外力的大小。
2、信号调理电路由于称重传感器输出的信号非常微弱，通常只有几毫伏到几十毫伏，且含有大量的噪声和干扰，因此需要经过信号调理电路进行放大、滤波等处理。
信号调理电路主要由放大器、滤波器和基准电源等组成。
放大器采用高精度仪表放大器，能够将传感器输出的微弱信号放大到适合单片机处理的范围。
滤波器采用低通滤波器，用于滤除信号中的高频噪声和干扰。
基准电源为整个电路提供稳定的参考电压，以保证测量精度。
3、单片机单片机是整个系统的控制核心，本设计选用 STM32F103 系列单片机。
STM32F103 系列单片机具有高性能、低功耗、丰富的外设资源等优点，能够满足智能电子秤的设计要求。
基于单片机的智能电子秤设计基于单片机的智能电子秤设计1.引言1.1 写作目的本文档旨在详细介绍基于单片机的智能电子秤的设计过程和实现原理，以供参考使用。
1.2 文档范围本文档涵盖了该电子秤设计的各个方面，包括硬件设计、软件开发、功能实现等内容。
1.3 读者对象本文档适用于有一定电子秤设计经验和单片机编程基础的工程师和技术人员。
2.设计需求分析2.1 功能需求2.1.1 重量测量功能2.1.2 单位切换功能2.1.3 数据存储功能2.2 性能需求2.2.1 量程2.2.2 精度2.2.3 响应时间2.3 界面需求2.3.1 显示界面2.3.2 操作界面3.系统结构设计3.1 硬件设计3.1.1 传感器选型3.1.2 模拟信号采集电路设计3.1.3 单片机选型3.2 软件设计3.2.1 系统初始化3.2.2 重量测量算法设计3.2.3 单位切换功能设计3.2.4 数据存储功能设计4.硬件设计详解4.1 传感器选型原因4.2 模拟信号采集电路设计原理4.3 单片机选型原因5.软件设计详解5.1 系统初始化流程图5.2 重量测量算法详解5.3 单位切换功能设计原理5.4 数据存储功能设计原理6.功能实现与测试6.1 功能实现步骤6.2 测试用例设计与测试结果7.结果分析与改进7.1 分析测试结果7.2 改进方案附件：1.电子秤硬件电路图2.电子秤软件源代码法律名词及注释：1.单片机：指一种实现逻辑运算和控制功能的集成电路。
2.模拟信号：指连续变化的信号，对应于实际的物理量。
3.数字信号：指以离散的数值表示的信号。
4.量程：指传感器所能测量的最大范围。
5.精度：指测量结果与真实值之间的误差大小。
6.响应时间：指系统从输入信号出现到输出结果可用的时间。
全文结束\。
一、国内外电子称发展情况随着称重传感器各项性能的不断突破，为电子称的发展奠定了基础，国外如美国、西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了0.1%称量准确度的电子称，并在70年代中期约对75%的机械称进行了机电结合式改造。
80年代以来，我国通过自行研究引进消化吸收和技术改造。
已由传统的机械式衡器步入集传感器、微电子技术、计算机技术与一体化的电子衡器发展阶段。
二、设计方案本电子秤系统由以下几个部分组成。
传感器，放大电路，A/D 转换电路，单片机主控模块。
2．放大电路采用仪表放大器，用以将小的模拟信号放大。
3．A/D 转换将模拟信号转化成数字信号，单片机接收后可以对其进行处理。
三、硬件电路设计 1．电阻应变式传感器电路电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。
由电阻应变片和测量线路两部分组成，其主要参数如附录1所示。
电阻应变片产生的误差，主要来源于温度的影响，本设计主要在实验室内进行，温度的影响可不考虑。
内部丝绕式应变片结构图如下图2所示。
当贴有电阻应变片的弹性平衡梁受到载荷Ｆ作用时，电阻应变片Ｒ1和Ｒ3受到拉伸作用，阻值增加；Ｒ2和Ｒ4受到压缩作用，阻值减小，电桥失去平衡，产生的不平衡电压Ｕ 的大小与所受作用力Ｆ成正比。
电桥的输出电压反映了电阻应变片相应的受力状态。
电桥电路如图3所示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4 中，电阻的相对变化率分别为△R1/ R1、△R2/ R2、△R3/ R3、△R4/ R4 ，当使用一个应变片时，RRR ∆=Σ；当二个应变片组成差动状态工作，则有R R2R ∆=Σ；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1= R2= R3= R4=R ，RR 4R ∆=Σ。
当电桥后面接放大器时，放大器的输入阻抗都很高，比电桥的输出电阻大很多，因此可以把电桥输出端看成是开路。
