当前位置：文档之家 › 电子计价秤的设计

电子计价秤的设计

  • 格式：pdf
  • 大小：536.66 KB
  • 文档页数：5

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net基于AD7705电子计价秤的设计信息自动化中心 李　灿　廖　宁摘 要 本系统以微控器AT89C52为核心控制部件,并用C语言编程实现;系统的硬件部分包括单片机最小系统板,人机交互界面、数据采集三大部分。最小系统部分主要包括电源、单片机、人机交互界面三大部分。数据采集模块主要由CZL-6D型压力传感器和AD板二部分组成。软件使用目前最流行用于开发51系列单片机的软件KEIL。单片机C程序能实现本系统的绝大部分功能,包括基本的称重功能,单价输入显示功能和计算显示总价的功能。整机系统结构较简单,使用方便,功能较全,精度高,具有一定的开发价值。

1　引言 我国称量仪器行业经过30多年的时间,已基本形成了二大系列,即静态和动态两大系列。静态称包括汽车衡、地上衡、计价秤、称重仪、测力计等;动态秤包括斗式配料系统、皮带配料系列、轨道衡、动态汽车衡等。中国的称量仪表行业的进步与发展直接依赖于引进技术、并结合中国情况有所发展,引进技术的水平,由于都集中在80年代后期,所以其技术水平依然落后于世界先进水平,而称量仪表又是我国各行业提高产品质量中最基本的装备,已经成为在企业工艺装备中的关键,所以中国的称量仪表行业的发展具有很大潜力,其发展速度大大加快。现在,电子计量称技术已越来越多地应用于工业生产过程控制中,电子计量秤的功能及应用拓展到更广泛的领域。随着我国加入WTO组织,经济市场的开放度加大,一批具有国际先进水平的电子计量秤进入我国,这对电子秤的进一步普及和提高必将产生大的影响。2　系统方案的设计

2.1　设计的基本思路按照设计的基本要求,系统可分为三大模块,数据采集模块、控制器模块、人机交互模块。其中数据采集模块完成对来自称重传感器的电压信号的检测、AD转换。此时的数字信号送给控制器处理,由控制器完成被测物体重量显示功能。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。

2.2　系统组成如图1所示,从图中可以看到系统的基本工作流程和各单元电路所用到的核心器件,其中控制器采用ATMEL公司的单片机AT89C52,程序开发是基于KEIL软件平台,

障的现象认真分析和判断,然后根据故障的类别和大小采取相应的解决措施。特别是探测器高压出现故障报警时,不要被它的表面现象所迷惑,首先应检查和判断与其相关的连锁部件是否正常,如果不正常,应进行处理,然后再查找本身故障部位,否则可能引起仪器故障扩大,造成不必要的损失。

・92・© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

采用C语言编程,单片机主要实现数据处理、LED驱动、键盘控制等模块,各单元电路在本文中都有详细介绍。图1　电子秤系统的组成结构图3　单元电路设计3.1　称重传感器按照系统的要求,称重范围0～3kg,重量误差不大于0.002kg,考虑到秤台自重、振动和冲击分量,还要避免超重损坏传感器,所以传感器量程必须大于额定称重(3kg)。其原理如图2所示。图2　称重传感器电桥原理图当外力F直接作用在贴有R1,R2,R3,R4四片应变的弹性体上时,弹性体发生变形,电阻应变片的阻值发生变化,致使电桥失去平衡,在R1、R3输入额定桥压时,R2、R4上恒有与外力成正比的电压信号输出。3.2　A/D转换电路美国AD公司的AD7705采用Σ-Δ转换技术,有2个模拟通道,片内带数字滤波器,抗干扰性强,分辨率高,稳定性好,是重量测量中理想的A/D转换器芯片。AD7705主要具有如下特点:(a)2个全差分模拟输入通道,16位无丢失代码,0.003%非线性。(b)可编程增益放大器,增益范围1～128,可与压力传感器直接相连,无须外接放大器。(c)内置可编程数字滤波器。(d)内置可编程自校准电路,通过对零点和满度校准,可有效地去除零点漂移和增益误差。(e)双向串行通讯接口,可方便的与微处理器和DSP芯片连接。

图3　AD7705的内部结构框图AD7705内部结构:AD7705的内部结构如图3所示。它包括一个Σ-ΔADC,数字滤波器,可编程模拟放大器,时钟发生器,串行接口电路等。AD7705的引脚中MCLKIN和MCLKOUT为主时钟频率的连接端,SCLK为串行时钟输入端,CS为片选端,将CS接为低电平被选中,能以三线接口模式运行,RESET

为复位输入,低电平时将器件的控制逻辑、接口逻辑、校准系数、数字逻辑器和模拟调制器复位至上电状态。AIN1+、AIN1-、AIN2+

、AIN2-分别为两路信号的输入端,REFIN

+、REFIN-为外加参考电压输入端,,DRDY为A/D转换完成端,低平有效DOUT、DIN为串行数据的输出和输入端。片内寄存器:

a.通信寄存器。 0/DRDY-:写操作时此位必须为

・03・© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

0,读操作时表示数据寄存器数据是否准备好。RS2,RS1,RS0:寄存器选择位。通信寄存器0/DRDYRS2RS1RS0R/WSTBYCH1CH0 R/W-:读写选择,“0”表示下一次是写操作,“1”表示下一次是读操作。STBY:等待模式,写入“0”器件处于正常工作模式。CH1,CH0:通道选择,00选择通道1,01选择通道2。b.设置寄存器。设置寄存器MD1MD0G2G1G0B/UBLFFSYN MD1,MD0:工作模式选择位,00为正常工作模式,01为自校准,10为零刻度系统校准,11为满刻度系统校准。G2,G1,G0:增益选择位,00～08分别对应增益值1～128。B/U:单极性/双极性择位,“0”表示双极性,“1”表示单极性。BUF:输入缓冲控制位,“0”表示无缓冲,“1”表示有缓冲。FSYN:滤波器同步。c.时钟寄存器。时钟寄存器ZEROZEROZEROCLKDISCLKDIVCLKFS1FS0 ZERO:必须为0,否则,会导致器件的非指定操作。CLKDIS:主时钟禁止位,“1”禁止时钟在MCLKOUT引脚输出。CLKDIV:时钟分频位。CLK:时钟位,时钟频率为2.4576MHz时,该位设置为“1”,时钟频率为1MHz时,该位设置为“0”。FS1,FS0:滤波器选择位,与CLK一起决定器件的输出更新率。d.数据寄存器。数据寄存器是一个十六位只读寄存器,它包含了最新的转换结果。e.测试寄存器。测试寄存器用于测试期间使用,用户一般不用。f.零标度校准寄存器和满标度校准寄存器。这两上寄存器都是24位,用户一般不用。AD7705的读写时序:AD7705各种功能的实现全部由片内各寄存器的设置来控制,而对这些寄存器的读/

写是通过串行口来完成的。AD7705的串行口包括5个信号:CS/、SCLK、DIN、DOUT和DRDY/。其通信时序图如下所示,图4是从AD7705输出移位寄存器读数据的时序图,图5是向AD7705输入移位寄存器写数据的时序图。

最后组成的AD转换电路如图6所示:

其中电位器用于调节基准电压,使基准电压能从0V到5V之间可调。・13・© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

3.3　主控器控制电路以ATMEL公司的51系列单片机AT89C52为控制核心,单片机最小系统为控制器实现电子称的各项功能。本设计中的单片机最小系统板主要由AT89C52、12MHz晶振、电源部分、显示部分和按键组成。系统实现的功能主要通过软件的编程实现,单片机主要对按键电路,显示电路,AD板电路进行控制处理。单片机资源分配如下,P1口主要为键盘提供接口,P2口主要为显示提供接口,P3口主要为AD7705提供接口。3.4　人机交互界面为了便于别人操作,制作出了直观的界面显示,友好的操作和显示界面,将控制键盘简单化。由于AT89C52单片机可利用的引脚多,资源多,可以控制键盘、显示。并不需要外加键盘或显示控制芯片,从而简化了外部电路。而且编程难度不大,容易实现。3.4.1　键盘接口电路由于电子称需要设置单价,所以需要十个数字键,一个小数点键,一个确认键,一个清除键和一个调零键。总共需设置14个键,还剩2个键,用于以后可能的扩展功能键。由于51系列单片机的P1口,内部具有上拉电阻,外部可以不接上拉电阻,连接很方便。键盘与单片机的接口电路如图7所示。各按键对应的功能和作用如图8所示。图7　键盘电路原理图3.4.2　LED数码管显示电路本设计中的十一位共阳极LED数码管能够显示商品的单价,重量和对应的总价,其中最上面三位用于显示单价,中间四位用于显示重量,底下四位用于显示总价。

其显示的功能主要由软件的设计实现,

为了节省系统的资源,本系统采用动态显示。为了便于程序的设计,采用了多行同时扫描的技术。显示原理如下:当向74LS164送出

・23・© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

三个字节的数据时,这时只有一列数码管选通显示,延时一段时间后可以发送第二个三字节数据,选通另一列数码管,显示器分时轮流工作,虽然每次只有一个显示器显示,但由于人的视觉暂留现象,我们仍能感觉到所有显示器都在同时显示。图9为显示电路的原理。图10　系统主程序流程图4　系统软件的设计根据系统的要求,系统的大部分功能都以软件为基础,通过C语言编程实现。4.1　程序流程系统的主程序流程图如图10所示,该程序流程图是根据系统软件的工作流程得出的,它实际上是各个程序模块的集合。主程序流程图给出了系统工作的基本过程,描述了信号的基本流向,起到一个向导的作用。AD7705的初始化主要是设置时钟寄存器和设置寄存器。设置时钟寄存器时先写通信寄存器(写入的值为0x21,表示选择通道1,下一操作是对时钟寄存器进行写操作)后写时钟寄存器(写入的值为0x01,主要用于设置AD转换的输出更新率)。写设置寄存器时先写通信寄存器(写入的值为0x11,表示选择通道1,下一操作是对设置寄存器进行写操作)后写设置寄存器(写入的值为0x6a,使AD7705工作于自校准方式,前置放大器放大倍数为32)。

合集下载

电子秤课程设计实验报告

电子秤课程设计实验报告

≥2000(100VDC)
蠕变(%F.S/3min)
0.05
推荐激励电压(V)
3～12
零点漂移(%F.S/1min)
0.05
工作温度范围 (℃)
-10～+50
零点温度漂移(%F.S/10℃)
0.2
过载能力(%F.S)
150
由于其激励电压越高，准确度越高的特性，本次设计使用10V电源供电。
2.2信号放大电路的设计与选择
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //连续转换
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换不受外界决定
ADC_InitStructure.n_Right; //右对齐
c.单片机数据处理及控制电路，包括矩阵键盘，OLED屏幕等。
d.双电源供电及变压电路。
1.2.2 基本工作原理及原理框图
图一：基本硬件系统结构图
全桥电阻应变式传感器输入电压，当标准重物放置在传感器之上时，电阻值发生改变，使加载到全桥电路上的输出电压发生变化，变化范围约为3mV到10mV运用AD620N仪表放大电路将微弱模拟信号放大，并经过LM358搭建的电压跟随器电路滤波。送至STM32单片机中进行A/D模数转换，将模拟信号转变成单片机能够识别的数字信号，并且利用单片机控制整个电路的同时，处理数字信号，并且控制在OLED中显示实时结果。
量程（kg）
3kg
综合误差(%F.S)
0.05
额定输出温度飘移(%F.S/10℃)
≤0.15
灵敏度(mv/v)
1.0±0.1
简易电子秤设计

简易电子秤设计


图 6 上位机前面板
5 系统调试 5.1 测量数据及误差分析
简易电子秤在测量时会受到温度，被测物，托盘平衡影响，导致
测量的实际质量与理论质量存在少许误差，为针对该影响，本设计将
在 25°C，托盘水平放置，被测物使用标准砝码的情况下，进行电子
秤测试误差分析，表 1 即为测试数据：
表 1 测量数据及相对误差
关键词：STC89C51 电子秤 LabVIEW
引言 计量称重一直就在人类世界中扮演着重要的角色，作为重要的测 量手段，在各行各业都有它的身影存在，比如说，商店、工厂、乃至家庭， 都是不可或缺的用品。电子称是工程师们测量工作中研究运用非常广 泛一种仪器。电子称在研究过程中功能越来越多，可以很好的替代以 往的称量工具，相比于传统的称重工具，电子秤在秤取物体时十分的 精准，实际应用的范围相对比较广，而且在结构和材料等各方面都属 于是比较新的计量衡器。因此，本文以单片机为核心结合 LabVIEW 技术设计出一款简易电子称。进行秤取时用户可以清楚的看到购买物 品的重量及物品单位价格，以便对所买物品价值进行掌握。该秤还具 有对物品进行去皮的功能，可以更精确的称出物品重量。 1 系统总体结构 按照本设计功能的要求，系统分为五个模块：数据采集模块、信 号放大模块、模数转换模块、单片机控制模块、人机交换模块（其中 人机交换模块中包括：LabVIEW 显示、键盘输入 )。系统设计框图如 图 1 所示。
图 2 压力检测电路 2.2 掉电存储电路设计
3.3 与受众进行良好互动交流 新媒体具有极为明显的优势，就是互动性，江西媒体应用于影视 制作中，能够进一步推动影视作品的发展，观众能够感受到影视作品 背后制作的意义和内涵。应用于新媒体技术，能够有效实现报纸和杂 志、广播等各项技术，使移动电视和手机短信、桌面视窗与数字电视 进行多终端传输，为观众提供了更加多元的选择，使观众感受到多元 的观影感。 3.4 培养优秀的影视队伍 进一步推动影视行业的可持续发展，必须要打下夯实的人才基础， 人才是影视行业发展的重中之重，所以应当着重培养多方面的人才。 还培养应当体现在培训与教学过程中，通过有针对性的开展多媒体课 程，使影视制作人员有效掌握多媒体技术。在高校课程教学过程中， 也可以增设与文化产业相关的课程，引导学生开展系统性学习，从整 体上提高学生的审美能力，有助于学生掌握高超的新媒体技术，进一 步推动影视行业的可持续发展。 4 新媒体时代下影视制作和传播发展倾向性特征 新媒体属于相对概念，新与旧是相对的，无论是时间早晚还是技 术上的引入与更新。当前新媒体在学术界被认为是基于传统媒体上衍 生出来的，新媒体是新的技术支持下传统媒体形态主要包括移动技术 与网络媒体、移动设备等等。目前新媒体已经进入到了黄金发展时期， 已经广泛应用于影视制作中，进一步推动了影视行业的可持续发展。 在影视制作与应用过程中，通过应用媒体技术能够有效突破相应束 缚，切实提升传播能力。传统媒体在发展过程中，必须要根据现行规 则进行信息传播，并且会受到时间与空间等多重束缚，传播效率较低， 传播发展过程中无法满足人们的多元化需求。但是应用于新媒体传 播形式，能够使其达到新的发展境界，当前可以有效应用电视或者是 网络观看电视剧，也可以根据自身所处的空间和时间有针对性的调整， 喜欢看影视剧的地点和时间，有助于满足人们的多样要求。于此形势 下，观众会对影视剧的关注程度进一步增多，有效推动影视行业的可 持续发展。 5 结束语
《检测技术》课程设计-基于应变片的电子秤设计

《检测技术》课程设计-基于应变片的电子秤设计

AT89C51简介 (17)1、2、背景介绍质量是测量领域中的一个重要参数，称重技术自古以来就被人们所重视。

秤是最普遍、最普及的计量设备，电子秤取代机械秤是科技发展的必然规律。

低成本、高智能的电子秤无疑具有极其广阔的市场前景。

60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，衡器技术在不断进步和提高。

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电子秤是日常生活中常用的衡量器件，广泛应用于超市、大中型商场。

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。

相比于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。

我们所要研究的任务是：基于应变片的电子秤设计，称重范围0～10Kg,满量程量误差不大于 0.005Kg，同时具有自动去皮计算物重，并能计价，具有键盘、显示功能。

3、方案设计首先是通过压力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，需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。

放大后的模拟电压信号经A/D转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中，再经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物体的重量。

我们的设计原则是：采用模块化的设计方法，各模块、部分也尽量应用集成芯片，这样及保证了精度有可使设计简单化。

按照设计的基本要求，系统可分为三大模块，数据采集模块、控制器模块、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。

电子秤模块设计图2.1、传感器的选择传感器的定义：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

通常传感器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，转换部分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。

简易电子称设计

简易电子称设计

简易电子称设计电子称作为一种现代化的计量工具，在生活中有着广泛的应用。

它可以准确地测量物品的质量，因此在商业、工业、医疗等领域都有着不可替代的作用。

本文将介绍一种简易电子称的设计方法，以期为初学者提供参考。

首先，设计者需要明确设计的目的和需求。

本设计旨在制造一种简易、价格低廉的电子称，适用于在日常生活中快速测量轻量物品的重量，如食材、化妆品等。

因此，设计者需要确定测量范围、测量精度等关键参数。

接着，设计者需要选定合适的传感器。

传感器是电子称中的重要部件，它负责测量物品的质量。

我们可以选用敏感度较高、响应时间较短、可靠性较好的压力传感器。

同时，为了提高测量精度，我们可以考虑添加温度补偿电路，消除温度对测量结果的影响。

接下来，设计者需要选择合适的处理器和显示器。

处理器负责采集传感器信号，进行数据处理并输出读数。

我们可以选用一款较为常见的单片机，如Arduino、Raspberry Pi等。

这些单片机具有体积小、价格低廉、易于编程的优点。

在显示方面，可以使用7段LED数码管，对读数进行显示。

然后，设计者需要建立系统框架，进行电路连接。

传感器、处理器和显示器之间需要建立起稳定的电路连接，以确保数据传输的准确性。

在实现这一步骤时，需要注意保持电路的稳定性，以免出现干扰等问题。

最后，需要进行程序编写和调试。

在对单片机编写程序之前，设计者需要确定相关的算法，如采集传感器信号后的数据处理、数码管的控制等。

在调试的过程中，需首先检测各部件的电路连接是否准确，确保系统没有故障。

接着，可以进行实验测量，对读数进行检验，以验证电子称的准确性和精度。

综上所述，本文介绍了一种简易电子称的设计方法。

通过选用合适的传感器、处理器和显示器，并进行电路连接、程序编写和调试等步骤，可以制作出一款价格低廉的、适合日常生活中快速测量轻量物品重量的电子称。

如今，随着电子技术的不断进步，电子称的类型和功能越来越丰富，但本文所介绍的基础知识和设计思路仍然具有重要的参考意义。