033实验题目：应用传感器设计电子秤

传感器课程设计报告题目：数显电子秤学院专业班级姓名学号指导教师设计时间成绩目录第一节设计任务与方案构思 (3) (3) (3) (3)第二节硬件电路的设计 (4)电阻应变式传感器的选择 (4)前级放大电路的设计 (6)ADC0809 A/D转换器 (6)LED显示电路的设计 (8)2.5 总体工作电路原理图 (9)第三节软件的设计 (10)第四节设计总结 (12)参考书籍 (13)数字电子秤设计第一节设计任务与方案构思设计任务及要求1)设计一款便携式家用电子秤，用LED数码管显示被称物体的质量；2)测量范围在100公斤之内；3)放置超过100公斤重物时能够对承重板位置进行限定以保护电阻应变片；4)运用电阻应变式传感器，采用全桥测量电路进行压力信号检测；5)电路由全桥测量电桥、三级运算放大电路、A/D转换电路及LED数码管显示电路组成；6)写出详细的设计报告。

系统构思与方案论证该电子秤可采用单片机为主要部件。

首先利用电阻应变式传感器配合全桥测量电路将压力信号变换成模拟电信号，经前级放大后送入A/D转换芯片变成数字信号，然后送至单片机进行运算及处理，计算出被测物体的质量，最后把被测结果送至数码管进行数字显示。

电阻应变式传感器价格低廉，性能可靠，是压力传感器中应用最多的一种。

采用全桥测量电路可使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。

前级放大器可由三级运算放大电路组成，对传感器输出的微弱模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求，在本设计中可以采用ADC0809模/数转换芯片。

采用该芯片的优点是教材中对该芯片介绍较多，其采样时序由单片机产生，子程序有成熟范例。

基本工作原理及原理框图该电子秤基本工作原理框图如图1-1所示。

1-1 基本工作原理框图第二节硬件设计2.1 传感器的选择电阻应变式传感器的组成及工作原理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。

传感器实验报告电子秤心得引言传感器作为现代工程技术中的重要组成部分，广泛应用于各种仪器仪表和自动控制系统中。

在本次实验中，我们深入了解了电子秤传感器的原理、结构、工作方式以及其在实际应用中的优势和限制。

通过实际操作电子秤，我们对传感器的使用和校准方法有了更深刻的理解和体验，并总结出了一些心得和体会。

实验目的1. 了解电子秤传感器的工作原理和结构；2. 掌握电子秤传感器的使用方法；3. 学会电子秤传感器的校准方法。

实验步骤1. 熟悉电子秤传感器的结构和工作原理；2. 连接电子秤传感器至数据采集仪器；3. 在电子秤上放置不同重量的物体，并记录读数；4. 分析记录的数据，计算电子秤的误差；5. 根据误差情况，调整电子秤传感器的工作参数，进行校准；6. 重复步骤3-5，直到电子秤的误差达到要求；7. 记录校准结果，并进行数据分析。

实验结果根据我们的实验数据，我们发现电子秤传感器的读数与真实重量存在一定的误差。

通过多次校准，我们逐渐减小了电子秤传感器的误差，使其更加准确地显示物体的重量。

最终，我们得到了一个准确可靠的电子秤。

心得体会本次实验让我对传感器有了更深入的认识和理解。

在实际操作中，我们不仅了解了传感器的工作原理和结构，还学会了如何使用和校准传感器。

通过分析数据和调整参数，我们逐渐提高了电子秤传感器的准确性，使其能够更好地满足实际应用的需求。

在实验过程中，我也遇到了一些问题和挑战。

首先，我发现传感器的读数受到外界环境和人为干扰的影响较大，因此需要进行严格的校准。

其次，传感器的精度和灵敏度也会受到传感器本身质量和使用环境的影响。

因此，在使用和校准传感器时，我们需要仔细调整参数并注意环境因素，以保证准确测量。

此外，通过本次实验，我还深刻认识到传感器在现代社会中的重要性。

无论是工业生产线上的自动化控制系统，还是日常生活中的各种电子设备，都离不开传感器的应用。

传感器的发展对提高工作效率、降低成本和保证产品质量起到了重要的作用。

一、实训背景随着科技的飞速发展，传感器技术在我国得到了广泛的应用。

电子秤作为一种重要的称重设备，在工业、商业、医疗等领域发挥着至关重要的作用。

本次实训旨在通过设计和制作一个基于传感器的电子秤，深入了解传感器的工作原理，掌握电子秤的设计与制作方法，提高动手实践能力。

二、实训目的1. 熟悉传感器的工作原理和性能指标；2. 掌握电子秤的设计与制作方法；3. 培养团队合作精神和动手实践能力；4. 提高电子秤的调试和维修能力。

三、实训内容1. 传感器选型与电路设计本实训选用压力传感器作为称重元件，其主要性能指标如下：- 测量范围：0-10kg- 灵敏度：2.0mV/V- 线性度：±0.5%- 零点漂移：±0.5mg根据传感器性能指标，设计电路如图1所示。

电路主要由压力传感器、放大电路、A/D转换器、微处理器、显示屏和按键组成。

2. 电路制作与调试（1）制作电路板：按照电路图焊接电路板，注意元器件的安装位置和焊接质量。

（2）调试电路：首先检查电路连接是否正确，然后进行以下调试：- 调试放大电路：调整放大电路的增益，使输出信号满足A/D转换器的输入范围。

- 调试A/D转换器：调整A/D转换器的参考电压，确保转换精度。

- 调试微处理器：编写程序，实现数据采集、处理和显示等功能。

3. 软件设计（1）编写程序：使用C语言编写程序，实现以下功能：- 数据采集：采集传感器输出的模拟信号，并转换为数字信号。

- 数据处理：对采集到的数据进行滤波、放大等处理。

- 显示：将处理后的数据显示在LCD屏上。

- 按键控制：实现按键功能，如清零、单位切换等。

（2）功能演示：通过按键控制，实现以下功能：- 显示重量：实时显示当前重量。

- 清零：清空当前重量数据。

- 单位切换：切换重量单位，如克、千克等。

四、实训结果与分析1. 实训结果经过设计和制作，成功实现了一个基于传感器的电子秤，其性能指标如下：- 测量范围：0-10kg- 精度：±0.5%- 显示分辨率：0.1kg2. 结果分析（1）电路设计合理，元器件选型合适，电路性能稳定。

项目一：电子称的设计与制作7, 了鮮條厭器的作用鸟工程宗用特况筑了解传嶽器的今类M了辭应安片的原鰹鸟用進“，譽佥浪麦側量电睹的说针场制作5警按电桥側量电睹的制作要赢1.1传感器基础知识 1. L1概述1•定义传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的机械电子装置。

如下图所示:2.传感器的组成传感器由敏感器件与辅助器件组成。

敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。

辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹图的温度电阻。

3.传感器的分类1）按被测物理量分类常见的被测物理量机械量 :长度，厚度，位移,速度,加速度,声磁温光旋转角，转数，质量，重量■力，压力，真空度,力矩,风速,流速, 流量；声压，噪声.磁通,磁场.1_T J温度，热量，比热.亮度9色彩2）按工作原理分类：机械式，电气式，光学式，流体式等。

切削力测量应变片动圈式磁电传感器3）按信号变换特征：能量转换型和能量控制型.能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.例如:热电偶温度计，压电式加速度计. 能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化■例如:电阻应变片.4）按敏感元件与被测对象之间的能量关系:5OOC0 -1OOC0极板空腔R 声涙入5•传感器的命名由主题词加四级修饰语构成。

主题词传感器;第一级修饰语一被测量，包括修饰被测量的定语;第二级修饰语一转换原理，一般可后续以“式”字;第三级修饰语一特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材料特征、敏感元件及其它必要的性能特征，一般可后续以“型”字;第四级修饰语主要技术指标（量程、精确度、灵敏度等）1.1.2传感器的主要特性参数1 •灵敏度灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量 变化和引起此变化的输入量变化的比值。

它是输入与输出特性曲线的斜率, 如右图所示，可表示为： 2.分辨率分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量一一最小变化值的能力。

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。

传感器在电子秤中的设计和应用摘要：在我们的生产生活中，电子秤的应用范围相当广泛。

一个物体被称量，其重量通过压力传感器的转换和处理，变为电压信号。

将这种微弱的电压信号利用信号放大电路放大，再由A/D转换器转换为相应的数字信号送入主控电路，最后呈现在显示屏上，显示被称量物体的重量。

在电子秤的设计中，传感器起到了至关重要的作用。

关键词：传感器；电子秤；设计；应用引言在我国各项经济获得平稳增长的今天，家庭和个人对各种便携式小型秤的需求越来越大。

早期电子秤一般是通过模拟电路来实现的，随着电子技术的发展和数字芯片价格的逐渐降低，模拟控制已经慢慢被数字控制替代，而电子秤设计的模式也大多转变为以处理器为核心的模式，其精度与可靠性也都有明显的提高。

1传感器对电子秤的重要性电子秤系统分为五个部分，分别是测量、控制、键盘、数据显示和电路电源。

测量部分就是利用压力传感器和放大电路进行数据采集。

控制部分是利用单片机来进行数据处理。

传感器在设计中的作用，就是将物体的重量转化为能被识别和传递的电信号。

传感器对电子秤而言，就像是人类的感觉器官，感受其所承受的物体之重。

2利用传感器测量并采集数据2.1电阻应变式传感器的测量电路应变片是用粘结剂粘贴到被测件上的，这就要求粘结剂形成的胶层必须准确迅速地将被测件的应变传递到敏感栅上。

选择粘结剂时必须考虑应变片和被测件的材料性能，要求粘接力强，粘接后机械性能可靠，电绝缘性良好等。

常用的粘结剂类型有硝化纤维素型，氰基丙烯酸型，聚酯树脂型等。

综合考虑经济性和目标的硬性要求，我们采用了聚酯树脂型。

金属丝的原始长度L，半径r，受力F作用后长度为L+ΔL，半径为r-Δr，根据金属丝的电阻计算公式：R=ρL/S，由R的全微分得到R的相对变化，表达式：式中：ΔL/L为长度的相对变化，即应变ε；ΔS/S是截面积的相对变化；Δρ/ρ是电阻率的相对变化。

对于金属丝的变形，有：式中：μ为泊松比，它反映了金属丝变形后长度的相对变化ΔL/L和半径的相对变化Δr/r之间的比例关系。

传感器及测试技术课程设计课题名称：基于压力传感器的电子秤设计小组成员：姓名：学号：班级：指导教师：说明：为满足实用电子称的设计要求，进行了各单元电路方案的比较论证及确定统以AT89S52控制核心，选用了压力传感器，该传感器灵敏度高、线性度和复性好；对于关键的ADC，经过充分比较、论证，最终选用了高分辨率信号调理ADC--AD7714，该芯片内集成了缓冲器、时钟发生器、可编程增益放大器、数字滤波器、∑-Δ调制器以及电荷平衡式Ａ/Ｄ转换器等电路，由于ＡＤ7714采用了∑-Δ技术实现Ａ/Ｄ转换，具有线性度好、功耗低、增益可编程，无须前端信号调理等优点；系统选用DS12C887作为日历时钟芯片，并存储标定系数，8279作为键盘管理芯片，采用内藏显示控制器T6963C的点阵图形式显示器MGLS-240128T，接口简单，编程容易，美观大方。

最后的实验表明，系统完全达到了设计要求，不但完成了基本要求，发挥部分的要求，还增加了标定、时钟和过载提示三个创新功能。

1 设计方案包括基本要求，发挥部分及其它创新部分1.1 基本要求（1）能用简易键盘设置单价，加重后能同时显示重量、金额和单价；（2）重量显示：单位为公斤；最大称重为9.999公斤，重量误差不大于±0.005公斤；（3）单价金额及总价金额显示：单价金额和总价金额的单位为元，最大金额数值为9999.99元，总价金额误差不大于0.01元；（4）具有去皮功能和总额累加计算功能。

1.2 发挥部分能显示购物清单，自拟10种商品名称或代号，清单内容包括：商品名称，数量，单价，金额，本次购物总金额。

（1）清单内容的商品名称等可使用代号显示；（2）清单内容增加购货日期和收银员编号；（3）清单内容在（2）的基础上增加售货单位名称，且全部内容采用中文显示。

1.3 创新部分在完成基本要求和题目所提出的发挥部分要求的情况下，考虑到电子称实际应用的需要，又增加了标定和时钟功能，另外由于实际当中，称可以有一定量的过载，但不能超出要求的范围，为此我们还设计了过载提示功能。

用悬臂梁式称重传感器设计一个电子天平1.设计思路本实验采用悬臂梁式称重传感器，所称物体产生的压力由称重传感器检测，并由传感器测量电路转化为相应的模拟电信号输出。

称重传感器输出的模拟量，数值一般很小，达不到A/D转换接收的电压范围。

所以送A/D转换之前要对其进行前端放大、整形滤波等处理。

然后输出信号再经由A/D转换电路转化为相应的数字量。

由于本实验采用的ICL7107是3位半双积分型A/D转换器，能直接驱动共阳极LED数码管，故不需要使用单片机进行相应的数据处理和转换，ICL7107将模拟量转换为数字量之后直接将其转化成七段LED显示所需的字型码，输入到相应的信号电极就实现了所称物重数字量的输出。

2.设计方案将电阻丝应变片粘贴到悬臂梁上合适的位置，并接入全桥测量电路，相对的桥臂受力相同，相邻的桥臂受力相反，其中一对受拉力作用，另一对受压力作用。

由于电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，从而引起电压发生变化，即电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

利用电桥传感器测应力的变化，可以间接的测量物体的质量。

传感器测出的信号经过放大电路放大处理成为符合A/D输入范围的电信号后进入A/D转换器，最后通过芯片内部电路将转换后的数字量转化为LED可识别的七段字型码送交LED显示器显示。

压力测量仪的原理在该称重系统的设计中有着极大的应用。

其大概的原理框图主要由以下五个部分组成：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组成。

其原理框图如图1所示：图1 压力测量仪组成框图2.1称重式传感器选择合适的满足要求的传感器是实验成功的关键，本实验选择CZL-1R称重传感器，其量程为3.0Kg，而要求的量程是0 ～ 1.999Kg，可见该传感器的超载能力为：150%，在一定范围内的超载情况下具有保护作用；灵敏度:1mV/V；温度灵敏度漂移：0.002%℃；输入阻抗：405±15Ω，输出阻抗：350±15Ω；激励电压：10V；工作温度范围：-20～+60℃。

《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。