传感器电子称设计

基于单片机的实用电子秤设计一、硬件设计1、传感器选择电子秤的核心部件之一是称重传感器。

常见的称重传感器有电阻应变式、电容式等。

在本设计中，我们选用电阻应变式传感器，其原理是当物体的重量作用在传感器上时，传感器内部的电阻应变片会发生形变，从而导致电阻值的变化。

通过测量电阻值的变化，就可以计算出物体的重量。

2、信号放大与调理传感器输出的信号通常比较微弱，需要经过放大和调理才能被单片机处理。

我们使用高精度的仪表放大器对传感器输出的信号进行放大，并通过滤波电路去除噪声干扰，以提高测量的准确性。

3、单片机选型单片机是整个电子秤系统的控制核心。

考虑到性能、成本和开发难度等因素，我们选用 STM32 系列单片机。

STM32 系列单片机具有丰富的外设资源、较高的运算速度和良好的稳定性，能够满足电子秤的设计需求。

4、显示模块为了直观地显示测量结果，我们选用液晶显示屏（LCD）作为显示模块。

LCD 显示屏具有功耗低、显示清晰、视角广等优点。

通过单片机的控制，可以在 LCD 显示屏上实时显示物体的重量、单位等信息。

5、按键模块为了实现电子秤的功能设置，如单位切换、去皮、清零等，我们设计了按键模块。

按键模块通过与单片机的连接，将用户的操作指令传递给单片机进行处理。

6、电源模块电源模块为整个电子秤系统提供稳定的电源。

我们使用线性稳压器将输入的电源电压转换为适合各个模块工作的电压，以确保系统的正常运行。

二、软件算法1、重量计算算法根据传感器的特性和放大调理电路的参数，我们可以建立重量与传感器输出信号之间的数学模型。

通过对传感器输出信号的采集和处理，利用数学模型计算出物体的实际重量。

2、滤波算法为了消除测量过程中的噪声干扰，提高测量的稳定性和准确性，我们采用数字滤波算法对采集到的信号进行处理。

常见的数字滤波算法有中值滤波、均值滤波等。

在本设计中，我们选用中值滤波算法，其原理是对连续采集的若干个数据进行排序，取中间值作为滤波后的结果。

摘要电阻应变式传感器是根据应变原理，通过应变片和弹性元件将机械构件的应变或应力转换为电阻的微小变化再进行电量测量的装置。

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。

应变式传感器具有以下优点：（1）测量范围宽、精度高，如测量力可达10-1～106N、0.05% F.S，测量压力可达10～1011Pa、0.1% F.S，测量应变可达με～kμε级；（2）动态响应好，一般电阻应变片响应时间为10-7s，半导体式应变片响应时间达10-11s；（3）结构简单，使用方便，体积小，重量轻；品种多，价格低，耐恶劣环境，易于集成化和智能化。

电阻应变片传感器通过调节放大器的放大倍数，并采用A/D转换器，通过A/D转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，传送到显示电路，最后由显示电路显示数据。

这种电子秤具有精确度高，操作简单，性能稳定，价格低廉，成本低，制作简单等优点。

关键字：电子秤、电子应变片、A/D转换器，显示电路LED。

目录摘要 (I)目录 (II)前言 (1)第1 章绪论 (2)1.1 课题意义 (2)1.2课题方案 (2)第2章测量电路 (3)2.1 应变式传感器的工作原理 (3)2.2 电阻应变片的特性 (4)2.2.1 电阻应变片 (4)2.2.2 横向效应 (5)2.2.3 应变片的温度误差及补偿 (6)2.3电阻应变式传感器的测量电路 (8)2.3.1 直流电桥 (8)2.3.2 交流电桥 (11)第3章应变传感器的应用 (13)3.1 柱(筒)式力传感器 (13)3.2 膜片式压力传感器 (13)第4章差动放大电路 (15)4.1仪表仪器放大器的选择 (15)4.2 差动放大电路图： (16)4.3 A/D转换 (16)4.4 A/D转换器的选择 (17)4.5 电压表部分电路图应用 (17)第5章用电阻片构成的电子秤 (19)总结 (21)参考文献 (22)前言本文简述的是由电阻应变片式传感器组成的电子秤。

燕山大学课程设计说明书题目：电子秤的设计学院（系）：电气工程学院年级专业： 12级学号：学生姓名：指导教师：教师职称：燕山大学《传感器原理与设计》课程设计任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

2014年 12月 12日摘要称重技术是日常生活不可获缺的技术，随着科学技术的发展，称重技术和称重装置也获得了广泛的发展。

基于电阻应变传感器的电子称以其制作简单、成本低、量程大、精度高等优点，得到了广泛的应用和发展。

电阻应变式传感器是以电阻应变效应为基本原理的。

它由、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。

弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。

电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、扭矩、位移等多种物理量。

本文介绍了一种基于电阻应变式的称重传感器的电子秤的设计，其中包括惠斯通全桥电路的设计和搭建、OP07组成的放大电路的设计、AD7705组成的模数转换电路以及转换后数字采集和显示的实现。

详细叙述了该称重传感器的参数设计，并验证其可行性。

关键字：传感器、电阻应变、差动电桥、放大电路、AD转换目录第1章概论1.1调研的意义课题背景电子称重技术是从50年代中期电子技术深入到衡器的辅助测量技术，从60年代初出现了机电结合电子衡器开始，迅速发展成为一门新兴技术，它是集传感器技术、微电子技术、计算机控制及测试技术、机械制造自动化技术为一体的综合技术，是现代称重计量和控制系统工程的重要技术基础。

应用电子称重技术开发的电子称重系统具有广阔的领域和较强的渗透性。

调研意义在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到称。

随着计量技术和电子技术的发展，纯机械结构的杆秤、台称、磅秤等称量装置逐步被淘汰。

电子称量装置如电子称、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。

电子秤的设计
电子秤的设计主要包括以下几个方面：
1. 传感器：电子秤的传感器是最关键的部分，用于将物体施加的重力转化为电信号，从而进行称重。

常见的传感器有电阻应变传感器、压力传感器和负荷细胞等。

2. 处理器：电子秤的处理器主要用于处理传感器输出的电信号，并将其转化为数字信号。

处理器的性能直接影响到电子秤的精度和速度。

3. 显示器：电子秤的显示器用于显示称量结果，一般采用数码显示或液晶显示。

4. 键盘：电子秤的键盘用于设置以及操作和调整各种功能参数。

5. 外壳：电子秤的外壳应具备良好的防灰尘、防水性能和耐用性，在外观设计上也要注意美观和实用性。

6. 电源：电子秤通常使用直流电源或充电电池供电，在设计上需要考虑电源的稳定性和电池寿命。

除此之外，还需要考虑到电子秤的精度、负载能力、防抖动设计、自动校准等功能的设计。

整个电子秤的设计要综合考虑这些方面，以实现精准、可靠的称重效果。

传感器课程设计报告---数显电子秤摘要本实验采用称重传感器(Scale Sensor)以及其他电学元件，经过程序控制，建立数显电子秤系统。

实验主要完成以下工作: 建立系统原理模型，确定系统工作实际要求，设计系统结构；确定芯片及元件；编写程序，完成计量显示功能；实现自动量程运算功能；实现外设接口总线功能，完成计量控制；测试并调试系统。

实验在51单片机应用基础上，运用C语言和Assembly语言，结合多特性器件的结构特点，实现文字、按键、秤台的控制功能，实现了从量程设定到精确测量、计算的全功能数显电子秤系统。

关键词：称重传感器、51单片机、C语言、Assembly1、系统原理本项目属于单片机控制技术在电子秤系统中的应用。

根据需要，本系统由单片机51原件，LCD显示屏，称重传感器及按键，等成分组成。

该系统采用无极性常量电流技术，穿过称重传感器的电阻，当物品放在传感器上时，常量电流会变化，而51 单片机通过AD转换，将这种变化转化为数字量，将该电压输入51单片机，得到实时重量指示。

单片机利用程序，还可以完成计量的功能，以及校准的功能，以及精确的数显计量结果。

2、工作要求根据系统原理，本实验的工作要求有：(1) 确定系统电路结构，并进行原理设计;(2)为实现测量功能，确定称重传感器，设计确定AD转换电路，与AD转换模块实现量程设定；(3)编程51单片机实现从空载重量测量，量程设定，重量计量，及数显等功能；(4)完成系统的调整与调试等工作。

3、系统仿真分析本文采用keil仿真器，仿真数显电子秤系统。

采用51芯片，将称重传感器、LCD显示屏等外设连接在51单片机上，在keil软件中，建立对应文件，完成数显电子秤程序的编写、修改、运行。

仿真中根据程序，绘制数显电子秤系统工作流程图，结合系统原理，完成系统中称重传感器、51单片机、LCD等设备及功能模块之间控制同步操作，即从空载重量测量，量程设定，重量计量，及数显等功能，最后经过合理的设计，得到精确的数显结果。

测控电路课程设计之电子秤的设计一、设计任务1、题目：电子秤的设计1．确定结构电子秤由传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等五部分组成，其原理框图如指导书图4所示。

2．设计技术指标如下：1）量程为0～1.999Kg ，2）传感器可采用悬臂梁式的称重传感器（悬臂梁上贴有应变片）。

3） 显示电路采用213为A/D 转换电路、共阴级数码管。

2、设计任务1）选择传感器2）设计传感器测量电路：通常用电桥测量电路。

3）放大电路设计由于传感器测量范围是0～2Kg ，假定选择的某款传感器的灵敏度为1mV/V 、工作电压为10V ，那么其输出信号只有0-10mV 左右；而A/D 转换的输入应为0-1.999Kg ，当量为1mV/g ，因此要求放大倍数约为200倍，一般采用两级放大器。

另外，在电路设计过程，应考虑电路抗干扰环节、稳定性。

选择低失调电压、低漂移、高稳定、经济性的芯片。

最后，电路中还应有调零和调增益的环节，才能保证电子秤没有称重时显示零读数，称重时读数正确反映被秤重量。

4）模数转换及显示系统A/D 转换器可选择MC14433，也可另选。

4）供电电源：设计一个可满足本设计需求的电源。

二、设计方案1、电子秤的主要组成电子秤由传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等五部分组成，其原理框图如图4所示。

图4电子秤组成框图传感器将被测物体的重量转换成电压信号输出，放大系统把来自传感器的微弱信号放大，放大后的信号经过模数转换把模拟数字量，数字量通过数字显示器显示重量。

2、方案的选用方案一：采用应变式电阻称重传感器，将被测物体的重量转换成电压信号输出，然后采用AD620差动电路放大器把来自传感器的微弱信号放大，然后将放大后的信号经过MC14433模数转换器转换成数字量，最后经过动态扫描将数字量通过数码管显示出来，显示出来的数字就是被测物体的重量。

方案二：设计以51系列单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。

《传感器原理及应用》基于压力传感器的电子秤
设计实验报告
1.实验功能要求
压力传感器把压力信号转换为电信号，经放大器处理，通过HX711在数码管显示压力数据在数码管。

2.实验所用传感器原理
原理：
上下表面各有一个应变片，每个应变片内有两个压力电阻，四个电阻组成全桥式电路（提高测量精度）。

将应变片粘贴到受力的力敏型弹性元件上，当弹性元件受力产生变形时，应变片产生相应的应变，转化成电阻变化。

如右图所示电桥电路，力引起的电阻变化将转换为测量电路的电压变化，通过测量输出电压的数值，再通过换算即可得到所测量物体的重量。

3.实验电路
4.实验过程
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。

其中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。

转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。

此外添加了一个过载、欠量报警提示的特殊功能。

5.
6.如图2-1（上图为本系统的设计图）
为了方便程序调试和提高可靠性，程序设计采用自上而下、模块化、结构化的程序设计方法，把总的编程过程逐步细分，分解成一个个功能模块，每个功能模块相互独立，每个模块都能完成一个明确的任务，实现某
个具体的功能。

本设计按任务模块划分的程序主要有初始化程序、主程序，A/D转换子程序、显示子程序、键盘处理子程序。

电子秤设计实验报告电子秤设计实验报告引言：电子秤是一种广泛应用于工业和家庭领域的重量测量设备。

它通过传感器将物体的重力作用转化为电信号，并通过电子电路进行处理和显示。

本实验旨在设计一个简单的电子秤原型，以了解其工作原理和设计要点。

一、实验目的本实验的主要目的是通过设计和制作一个简单的电子秤原型，深入了解电子秤的工作原理和设计要点。

具体目标如下：1. 理解电子秤的工作原理；2. 掌握传感器的选择和使用；3. 学会使用模拟电路和数字电路进行信号处理；4. 设计并制作一个能准确测量物体重量的电子秤原型。

二、实验原理电子秤主要由传感器、模拟电路、数字电路和显示装置组成。

其工作原理如下：1. 传感器：电子秤的核心部件是传感器，它能够将物体的重力作用转化为电信号。

常见的传感器有应变片式传感器和压阻式传感器。

应变片式传感器通过测量物体受力后产生的应变量来间接测量物体的重量，而压阻式传感器则通过测量物体所受压力的大小来直接测量物体的重量。

2. 模拟电路：传感器输出的电信号是微弱的模拟信号，需要经过模拟电路进行放大和滤波处理。

模拟电路通常由运放、滤波电路和放大电路组成。

3. 数字电路：经过模拟电路处理后的信号被转换为数字信号，然后通过数字电路进行进一步的处理和计算。

数字电路通常由模数转换器、微处理器和显示器组成。

4. 显示装置：最终的测量结果通过显示装置以数字或图形的形式呈现给用户。

常见的显示装置有数码管和液晶显示屏。

三、实验步骤1. 选择传感器：根据实验要求和预算限制选择合适的传感器。

在本实验中，我们选择了一款压阻式传感器。

2. 搭建模拟电路：根据传感器的特性和信号处理要求，设计并搭建一个合适的模拟电路。

该电路应包括运放、滤波电路和放大电路。

3. 进行校准：在实验开始前，需要进行传感器的校准。

校准的目的是通过已知质量的物体来调整电子秤的灵敏度和准确性。

4. 搭建数字电路：根据实验要求和设计要点，设计并搭建一个合适的数字电路。

基于单片机的电子秤设计随着科技的不断发展，电子秤在日常生活和工业生产中发挥着越来越重要的作用。

传统的电子秤往往采用复杂的电路和机械结构，使得其体积大、成本高、可靠性差。

为了解决这些问题，本文将介绍一种基于单片机的电子秤设计方案。

一、系统设计方案基于单片机的电子秤主要由传感器、信号处理电路、单片机和显示模块组成。

其中，传感器负责采集物体的重量信息，信号处理电路则对传感器输出的信号进行放大和滤波，单片机对处理后的信号进行读取和计算，并将结果传输给显示模块。

二、硬件设计1、传感器电子秤的传感器部分通常采用应变片式或电容式传感器。

其中，应变片式传感器具有精度高、稳定性好的优点，但其输出信号较小，需要经过放大处理；电容式传感器则具有响应速度快、过载能力强的优点，但其精度和稳定性相对较差。

因此，在选择传感器时需要根据实际需求进行权衡。

2、信号处理电路信号处理电路主要包括放大器和滤波器两部分。

放大器用于将传感器输出的微弱信号进行放大，以便于后续处理；滤波器则用于去除信号中的噪声和干扰。

此外，还需要设计适当的电源电路，为整个系统提供稳定的电源。

3、单片机单片机是整个系统的核心，负责对传感器输出的信号进行读取和计算。

本设计采用AT89C51单片机，该单片机具有价格低、性能稳定、易于编程等优点。

4、显示模块显示模块用于将单片机的计算结果直观地展示给用户。

本设计采用LED数码管作为显示器件，具有简单易用、成本低等优点。

三、软件设计软件部分主要包括数据采集、数据处理和数据显示三个模块。

数据采集模块负责读取传感器的输出信号；数据处理模块则对采集到的数据进行滤波、放大和计算；数据显示模块则将处理后的结果通过LED数码管展示给用户。

此外，还需要设计适当的延时和去抖动算法，以提高系统的稳定性和精度。

四、测试与结论为了验证本设计的有效性，我们对基于单片机的电子秤进行了测试。

测试结果表明，该电子秤的测量精度和稳定性均得到了较好的实现，同时具有体积小、成本低、可靠性高等优点。

文献综述摘要本设计系统以单片机P89LPC9408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。

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0～1Kg，重量误差不大于0.5%），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。

关键词单片机A/D转换数据处理1. 电子秤概述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。

因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。

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。

我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际水平。

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，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。

电子秤属于电子衡器的一种，它的发展也遵循这一趋势。

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。

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距离、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。

做为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领域的主流产品。