电子秤课程设计

《荷重传感器及电子秤》

课程设计

一，设计简述

随着现代化生产的发展，电子秤在许多商业活动中已成为不可缺少的计量工具。电子秤作为一个典型的自动检测系统，也可归纳为由三大环节所组成。

如图1所示一次仪表通常指的是传感器，它是由敏感元件，电路，机构等组成，是利用某些特殊材料对某些物理量具有一定的敏感，然后转换成电量（电压，电流）。通常来自一次仪表的电信号比较弱小，不足以驱动显示器。为此采用二次仪表对信号进行放大；来自一次仪表的电信号往往还夹带外部的干扰信号，必须把它去除，一般二次仪表还包括滤波电路用以消除干扰。传感器的转换关系往往并不服从线性关系，所以有时还需要进行适当的线性补偿处理。故称二次仪表为测量与显示部件。

二次仪表的输出信号可能是模拟量，也可能是数字量。三次仪表是采用了计算机技术，所以要求二次仪表的输出信号必须是数字信号。三次仪表将进一步对信号进行处理并形成控制量输出。作为规模较小的仪表系统，三次仪表主要是以中央处理器为核心的数字电路，组成智能化仪表。使整个测量系统的性能与功能大大提高。

图2所示的以单片机为核心部件组成三次仪表，它大大丰富了电子秤功能。

各种各样形式的电子秤的仪表结构都是大同小异的，都必须利用荷重传感器来采集重量信号并变换成相应大小的电信号。电子秤的二次仪表把来自荷重传感器的微弱电压信号进行放大，滤波。这不仅为了提高灵敏度，更重要的是与下一环节的电路进行正确匹配。目前大多数电子秤是数字显示方式，所以模拟信号还必须作模数转换。有了A/D转换器的数码信号，就可以进行自动标度变换、自动超载报警、自动数字显示。还可以增加人机对话键盘、与外部设备的数据交换与通信、输出模拟或数字控制信号等功能。由此大大提高了性能。

二，设计过程

1、荷重传感器电子称传感器的选用

荷重传感器的形式有电阻式、电容式、压磁式等多种形式。电阻式传感器又分为金属丝（箔）式、半导体式，它们各有优缺点及使用范围。

大多数电子秤的使用场合是极为普通的室内外的大气层环境，所谓的温度条件是-10C?～55C?。选用金属箔式应变片传感器作为电子秤的荷重传感器是最广泛的应用。因为金属箔式应变片在这个温度范围内具有精度高、稳定性好、线性、转换电路简单，成本较低等优点。相对半导体应变片尽管也能适用并且也有不少优点，如灵敏度高，体积小，响应速度快等。但是对温度的敏感，以前一直是它的缺陷，虽然目前已经通过激光修补工艺解决了温度补偿问题，可是生产成本高成为广泛使用的阻碍。电容式荷重传感器也是一种可选对象，但是需要稳定的交流电源作为工作电源，技术要求高，电路复杂，适用于安装空间小，响应速度快的场合。压磁式荷重传感器特别适用于环境温度较高的场合，但是精度不高，仅适用于大吨位秤重。选用荷重传感器的基本要求是：灵敏度高，函数关系呈线性，重复性好，长期稳定。

应变片传感器

在“传感器与测试技术”课程的学习中已经了解了应变效应。利用应变效应可以组成荷重传感器的论述并不多。如图3所示，为三种常见的应变片荷重传感器。

图3 金属应变片荷重传感器

图（a ）为圆柱式荷重传感器，弹性元件为合金钢材料。图（b ）为梁式荷重传感器，弹性元件为弹簧钢材料。图（c ）为S 型剪切式荷重传感器弹性元件为铝合金材料。三种结构形式的荷重传感器均为压缩式受力，根据测重范围的需要，采用不同的弹性模量的材料。通常荷重传感器的测量范围与分辨率是互相制约的，测量范围越大，则分辨率越差。反之，测量范围越小，则分辨率越好。

测量桥路

一个成品的金属箔式应变片传感器，通常在受应变的弹性元件表面按对称位置粘贴四个同质应变片，以便构成全臂电桥。如图4所示，管式弹性体的贴片位置和测量电桥。

全臂电桥的灵敏度最高，线性好，温度补偿性能也比较好。

测量电桥的输出：

E R R Ey ?=

（2-1）

应变与荷重力的关系：

rhE Fl

πε2=

（2-2）

其中，F为荷重力，l为管状体受力长度，r为管状体半径，h为管壁厚度，E为杨氏模量，这是与弹性体材质有关。

为了与不同称重范围相匹配，约定不同称重范围的最大应变量εm保持一致。同一规格的荷重传感器当然选用相同的弹性体材质，只是通过管状弹性体管壁厚度h来匹配不同称重范围。另外，如（2-1）式，欲提高输出信号，可以提高工作电压E0。值得注意地是，过度提高工作电压E0，会导致应变片电阻通过的电流过大而自身发热引起温度带来的误差。一般标称的应变片电阻为120Ω，约定的工作电压E0为6V或12V。测量电桥的最大输出电压为6mV或12mV。

根据不同的使用场合，电子秤的秤台上可以布置一个荷重传感器，也可以布置几个荷重传感器。低重位的小型电子秤一般只要布置一个荷重传感器（如商店15Kg电子秤），而大吨位平台式电子秤考虑到受力强度和平衡的关系，通常需要由4个荷重传感器来托起称重平台（如汽车地磅秤）。参见图5所示。

图5荷重传感器的布置

2、荷重传感器电子称调理电路的设计

调理电路包括信号放大、信号滤波、温度补偿、线性化处理、标度变换、A/D和D/A变换等。

调理电路指的是完成来自传感器的信号幅值、标度、线性化、电量性质等的调整来满足系统各环节的要求。除了信号幅值和电量性质变换之外，其他均由三次仪表中的单片机来完成。电子秤系统所需的调理电路主要是放大器、滤波器和A/D转换器。

(一）放大器

由于各种传感器的转换电信号比较微弱,需要将信号滤波,放大到A/D转换器可以接受的范围.目前模拟放大器均采用运算放大器。不同的使用场合,运算放大器选用的要求也不同。主要可以分成：通用型,高精度型,高输入阻抗，高速型等。

运算放大器的技术指标：

开环增益，差模输入输出阻抗，输入失调电压和电流的温度系数，共模抑制比，上升率，带宽。

习惯选择：〖1〗若信号内阻较大时，应采用高输入阻抗的放大器，否则将会产生信号传递损失。大多数场合都要求高输入阻抗的放大器。〖2〗若信号电压很小时，就必须考虑低噪声，低温漂，高精度的放大器。

1、通用放大器：

μA741作为要求一般的场合，使用该运算放大器可以胜任。它具有失调量小，温漂小，功耗低，输入阻抗高共模抑制比CMRR高等优点。电路引脚参见图6。

图6 μA741通用运算放大器

LMX24（X=1，2，3）单片四运放集成电路。特点：可以单电源双电源兼用（单电源：3V～30V，双电源±1.5V～±15V）,不需要外接补偿电路,且功耗低,四运放性能较一致等优点。根据使用体会,应用方便,价格低,但精度不够理想。比较合适做比较器,电平转换器。电路引脚参见图7。

图7 单片四运放LMX324

2.高精度集成运放:

作为传感器信号的放大,,尤其信号低到几十微伏的信号μA741,LMX24肯定不能使用。则要求选用超低失调,超低漂移,超低噪声的运算放大器。

OP07接线图与μA741大致一样。主要技术指标:输入失调电压85m V;失调电流0.8nA,失调电压漂移<0.2m V，输入偏置电流2nA;差模输入电阻31mΩ;输出电阻60Ω，共模抑制比CMRR:110dB.

ICL7650这是属于斩波稳零型集成运算放大器，利用CMOS工艺，内设200HZ时钟源，在时钟节拍下分时工作。第一节拍采集输入失调并记忆在补偿电容内。第二节拍采集输入信号并与失调电压相抵消一部分，再进行放大。这样可做到超低失调和超低漂移。各方面的技术指标要比OP07更好。它在测量放大,生物医学工程检测,微弱信号放大中应用非常广泛。电路引脚参见图8。

图8 ICL7650斩波稳零型运算放大器

电路介绍：

CA ，CB 为记忆电容,将采集输入失调记忆在该电容内,所以补偿精度取决于电容的品质(高品质,小漏电)。为了简化电路,通常采用内部时钟, CA ，CB 的容量取0.1m F.采用外部时钟时,频率越高,电容越小。为了防止输出电压超过一定幅度,使得放大器阻塞。采用引脚9控制。钳位要求：R3+R2//R1=100～1000K Ω

输出要求：负载电阻大于10K Ω，由于时钟节拍关系，输出电压会出现200HZ 波纹。可以采用低通滤波电路加以平滑。

输入回路：

3. 典型的测量放大器

图9 测量放大器典型电路

参见图9,采用三运放组成一个测量放大器，它具有高输入阻抗，高增益，低噪声和高共模抑制比,适用于电桥放大或仪表放大器。

)

32()(0,0

1

2

11

21212

112

11----+-

≈-++=

=++

-∴-==++

+Us R R R Us KoR

R R R R Ko Uo Uo R R R Ko

Uo Us KoVi Uo Uo R R R Vi Us

电路分析：

采用线性叠加原理：输出电压：

代入 V1，V2：

上式表明：输入阻抗大，只要A1，A2输入阻抗与运放增益对称， 有利于提高共模抑制比，大大降低温度漂移。（V2-V1）可以看作电桥输出的电位差。

AD521，AD522等是一种将三个运算放大器集成于一块芯片的测量放大器，有利于提高性能。

（二）滤波器

大多数传感器的转换电信号是微弱的，经过仪表系统的放大，处理，传输，每个环节都有可能引入电磁干扰，若干扰信号过大，就会导致测量失败。采用滤波器方法可以有效去除干扰信号，它已经被广泛使用了。滤波器可分为：低通、高通、带通、带阻滤波器。滤波器又可分为有源与无源滤波器。高质量的滤波电路，信号经过该滤波器能够不衰减甚至增大，而干扰信号却被大幅度衰减。滤波器是把有用信号与无用信号按频率区分,任何一种滤波器都会有截止频率，频率特性可以用Q 值衡量，Q 值越高，灵敏度越高，频率信号的选择性越好。

有了高质量的运算放大器组成的滤波器，其尺寸大大减小，性能得到明显提高。但是在普通的工作环境里一般仍采用无源滤波器，尤其是仅设置低通滤波时。

一阶低通滤波器实例： 参见图11,

图10 一阶无源、有源低通滤波器

)

52()()

42()1)((01020201002010-------=+

-

=--------+++-=U U R R U R

R U R R U U R

R Rf

R R U R R U f f P

f f f f )

62())(1(122

10---------++

=

V V RP

R R R R U f f f

（A ）

一阶无源低通滤波器传递函数：

（B ）一阶有源低通滤波器传递函数：（RC 环节在正输入端）

（C ）一阶有源低通滤波器传递函数：（RC 环节在负输入端）

)

112()1()102()1(221202112101--------+

+-

=--------++-=V R R V R R U V R R V R R U P

f P

f P f P f )

82(1111

)

()()(0-------+=

+=

=

SRC

R

SC

SC S V S V s H i )

72(11

)

1()

()()(10--------++

==

SRC R R S V S V s H f

i )

92(11

)()()(10---------+-

==

SRC

R R S V S V s H f

i

图11 一阶有源低通滤波器的频率特性

(三)A/D 转换器

常用的A/D转换器有两种形式：逐次逼近A/D转换器；双积分A/D转换器。另外还有一种商业用途的是调宽式A/D转换器。

逐次逼近A/D转换器

特点：转换速度快，准确度高，成本低。目前常用的转换芯片有8位的0809/0808，0832，12位的AD574。逐次逼近A/D转换器的转换速度取决于转换位数，而与输入电压大小无关。

1.逐次逼近A/D转换器的基本原理：

如图12所示,类似天平秤测重一样，在未知重物的质量之前，首先把量程之半的砝码与之比较。产生两种可能：

【1】砝码偏轻：则再加上一个减半的砝码继续比较；

【2】砝码偏重：则取下盘上的砝码，再换一个减半的砝码继续比较。

重复上述过程，直到天平秤两端平衡为止。左盘上的砝码总量且为被秤重物的重量。

这种“二进制搜索”技术随着位数增加，可以达到最佳近似测量结果。采用电子线路构成这样的“天平秤的秤重流程”来实现A/D转换。

图12 二进制搜索法的天平秤测重

所谓逐次逼近：每一次的砝码电压减小，逐步接近实际被测量。

基本组成：D/A转换器、比较器、控制逻辑、时钟等(见图13)。

工作过程: 启动脉冲发生后，控制逻辑先发出最高位Dn-1=1送逐次逼近寄存器暂存并供D/A 转换成相应的模拟电压Vo。这个电压送比较器与输入电压进行比较。比较结果产生两种结果：

【1】 Vx>=Vo：Dn-1=1保留此位，再送Dn-2=1进行D/A比较；

【2】 Vx

保留或改变某一位的状态,均由比较器输出为信号,触发控制逻辑动作. 这个比较过程是逐位进行的,直到所有位都比较完毕。当转换结束后,逻辑控制会发出转换结束信号,告诉外部设备,可以读数了.

不管转换数字与实际值之间偏差多少,只要最低位一旦确定,这个数字读数就确定了.所以转换精度与数字长度有关;转换时间与数字长度有关;

设:每一位的比较过程需要时间Δt,若该A/D转换器位数为n,则一次转换周期为: T=nΔt。

图13 逐次逼近A/D转换器的内部结构

2.积分型A/D转换器

积分型A/D转换器的特点是:转换精度高,抗干扰能力强,成本低但转换时间长,不能对变化较快的信号进行测量。但仍然被极广泛的应用。

（1）V-F变换型A/D转换器

这种A/D是将被采样的直流电压的平均值转换成单位时间的脉冲数,在采样期间若掺入交流干扰则通过平均化而获得抑制。

图14 V-F变换型A/D转换器框图

工作原理

若输入电压为正，经积分器运算，输出为负向变化。供比较器与V2比较。当VA<=V2时,比较器翻转,使复原电压发生器启动,输出负电压VB幅值大于VX,经D送输入,迫使积分器朝正向积分。最后使积分输出上升到V1,使得比较器再一次翻转.且关闭复原电压发生器，由此进入第二次循环。

数学分析:

输入Vx>0,则积分输出:

∴

----------------=∴-

=-=?

)

122(111

1x

V RC

V T T RC

x V Vxdt RC V A T A

积分周期：T=T1+T2 ，如果RC 很小,VB 足够大 。T2很小,可以不计。 转换频率： )

132()

(121-------=

≈

=

V V RC x V RC

V x V T f A

理解： 【1】VA=V1-V2，在T1时间内积分电压的累计是上下限电压的差。 【2】因反向积分输入电压VB 》Vx ，RC 很小，T2非常小。

图15 V-F 变换型A/D 转换器工作波形

(2)定电荷复原型V/F 转换器

基本结构:积分器,比较器,复位电路。

其中复位电路包括:定时器,模拟电子开关,恒流源。

开始时,S 断开,积分器仅对输入Vx 积分。?积分输出Vo1<=Ek 时,比较器负跳变,启动定时器产生脉宽为Tk 的负脉冲。这个负脉冲?使电子开关闭合。此时,

恒定电流也参与积分运

算。 在脉宽为Tk 的负脉冲期间,由于恒电流为负且幅值大于被测电流,故迫使积分输出作反向运算。 Tk 后电子开关断开,积分运算又进入第二周期。

图16 定电荷复原型V-F 变换型A/D 转换器框图

(3)双积分V-T 型A/D 转换器

顾名思义，这种A/D 转换器的一次转换周期需要进行两次积分运算。 第一次积分：称定时积分。在约定的时间内对输入电压Vx 进行反向积分；Vx 越大，则积分输出幅值也大。

图17 两次积分运算

第二次积分：称定量积分。对约定的基准电压VB 进行反向积分，这是继第一次对Vx 积分后作反向积分，则原积分输出幅值越大，则本次积分时间也长。

?第一次积分完成了对输入电压的幅值与极性的判断。第二次积分完成了输入电压转换为时间间隔：V —ΔT 。

工作原理

第一次积分运算:积分器对输入电压进行积分:

令输入电压的平均值: 代入上式:

?--------

=1

01)

142(1T X

dt V

RC

V )

152(.11

1

-------=

?T X

X dt V

T V

在规定的时间内t=T1,积分输出正比于输入电压的平均值。

第二次积分运算:积分器对基准电压进行积分:

若积分过零:

由此,第二次积分所需的时间:

显然,第二次积分所需的时间T2与输入平均电压呈正比。如果转换器的时间长短是由计数器稳频计数来确定的,那么有:

【1】转换过程:

预备阶段:在外部发出一个启动信号，转换器通过控制逻辑电路完成如下工作：计数器复位;积分电容电荷释放;接通K1输入通道。

【2】采样阶段:t=t1，开始对输入电压进行定时积分，打开计数器闸门开始计数。积分时间T1由计数器计满溢出为限。

【3】比较阶段:断开K1接通K2或K3的基准电压输入通道，要求积分运算朝反方向变化。

【4】结束阶段:比较积分同时计数,直到积分输出为零,计数器所计的数N2代表T2的大小。

工作波形：

)

162(1

01------?-

=RC

T V V X )

172(10

102-------

?-

=?t

B

X dt V

RC

RC

T V V 2

02...0)(T t t V ==)

182(0

11

210

1----------?=

∴=?-

+?-

=-

?-

?B

X B X t

B X V T V T RC

t V RC

T V dt V RC

RC

T V )

192(.........., (121)

22211----=

=

==

B

X B

X

V V N N or V V f

N f N f

N T f

N T

图18 双积分A/D 转换器工作波形

以型号为MC14433的3位半双积分A/D 转换器为例：

设采样时间T1内的计数脉冲数为2000，基准电压选2000mV 。 且有：

上式表明计数脉冲N2可以直接表示以mV 为单位的模拟输入电压。 双积分A/D 转换器的特点：

【1】抗干扰能力强：

通常工频干扰是环境最大的干扰源，并且会通过输入迭加到真信号作积分运算。 令:工频交流干扰电压窜入输入端:

其中:第一项为真实信号,第二项为伪信号,即干扰信号。 通过采样定时积分:

其中:第一项为真实信号的采样积分,第二项为伪信号的积分,要求通过积分运算消除

掉。

)

()

(2000200012mV V V mV V V N N X X X B

==

-

=X

X X V V V ~

+=)

202(.)~

(1)(1

0-----+-

=?T X X dt V V RC

t V

要满足条件:

（n=1,2,3,4………）

?推导结果说明:采样时间T1若取工频的整倍数时可以完全消除干扰影响。 【2】转换稳定性好： 参见定量积分运算关系:

B

B t

B V T Vx T RC

t V RC

T Vx dt V RC

RC T Vx 1

210

10

1?=

∴=?+

?-

=--?-

?

上式表明:经过两次运算,结果于积分常数RC 似乎无关。那么只要在短时间内积分电阻与积分电容保持稳定,对模数转换的精度不会带来影响。同样对时钟的稳定性要求也不高。

3、荷重传感器电子称控制系统的选择

在上世纪九十年代之前,单片机技术尚未普及。电子秤仪表仅发展到数字显示，而自动故障诊断、自动调零、数字滤波、键盘操作、数字通讯等功能是无法实现的。自从INTEL 公司推广MCS51系列的单片机技术，在国内掀起了一场仪表的革命。由于单片机的系统硬件大大浓缩，体积特别小，所以特别适用于仪表电路的构成，增强了仪表的功能和提高了仪表的性能。

不同规格的电子秤,因用途不同,对单片机执行的任务有一定的区别。小型商业电子秤的使用环境比较好,电源较稳定,电磁干扰小。但是秤量小,为了便于移动,要求电消耗少。通常采用液晶、LED 、荧光管作数字显示器件。其中液晶显示耗电少, LED 、荧光管作数字显示的亮度高, 耗电也明显高多了。液晶显示显示的控制比较复杂,普通电路难以实现,所以需要单片机来控制。电子秤需要把货物的重量和相应金额形式显示给买方。除了需要运算外，还要求能通过键盘输入当前商品的单价。没有单片机要实现这些功能是十分困难的。大吨位电子秤除了具备小型电子秤的全部功能，还要考虑环境影响。如行车型门式电子秤中的电动机频繁启动与制动引起供电电源的波动、电磁场强度大、风力大、震动强烈。稳压与抗干扰与滤波要求特别高，有时还要求随时测量风力、温度变化等。另外还有防止超载的保护功能的设置等。总而言之，有了单片机就可以通过程序设计解决了传统电路无法很好解决的问题。

目前在检测显示仪表中运用最多的是MCS51系列的单片机型号为89C51、89C52，均为40引脚。近几年来20引脚的89C2051单片机颇受研发人员欢迎。因为对某些功能较简单，

??-

-

=1

1

00~11)(T X T X dt

V RC

dt V RC

t V )

212(0)1(cos sin 1~

1)(~

11

1

0----------=--

=-=-

=??T RC

V tdt

V

RC dt V RC t V m T m

T X

ωωω)

222(,....22111-------==

==τππωn f

n T n fT T

数据容量较少的仪表，使用89C2051单片机使整体尺寸更小。

1、89C51单片机的基本特性

89C51单片机为40引脚的大规模集成电路，如图所示。它具有3个8位I/O口，其中P0口为动态性I/O口，通常用于以字节为单位的外部数据传输或作为低8位地址线。因为P0口为动态性I/O口，作为寻址线功能时必须由地址锁存线ALE与其配合使用。P2口通常作为高8位地址线，与P0口组成16位地址线，与外部设备如程序存储器、数据存储器和外部接口进行数据交换。P1口为静态双向I/O口，可以进行位寻址，使用起来更灵活。

图19 89C51与89C2051的引脚图

除了上述的数据口和地址线，89C51还具备高效率的控制端。如RXD，TXD为串行口，可以发送或接收脉冲序列，进行串行传递数据或通讯。INT0，INT1为为外部中断，低电平有效，当外部申请中断时，单片机便立刻响应所约定的中断服务的内容。T0，T1为双功能端口，关闭时作为内部程序中的定时器，开放时作为接收外部事件的计数器。WR为数据输出控制信号，RD为数据输出控制信号，低电平有效。这8根控制线也可以组成P3口，其功能与P1口相同。

89C51单片机的内部资源有限，程序存储器的容量为4K字节，数据存储器的容量为128个字节。如果存储不能满足仪表的需求，可以通过P0口、P2口进行扩展，由ALE和PSEN 控制线配合，利用外部存储器可以扩展使用范围大大增加。最大可以获得64K字节程序存储器和64K字节数据存储器。若需要扩展时，EA应处于低电平，长过I/O口；若不需要扩展时，EA应处于高电平。

89C2051单片机的基本构成

如图所示，89C2051单片机与89C51的指令系统完全兼容。89C2051单片机后于89C51问世，是一种改进型单片机。其特点是芯片减小到原来的四分之一，特别适合袖珍仪表结构。它不能扩展外部存储器，所以取消了P0口、P2口。内部的数据存储器保持不变，程序存储器的容量为2K字节。显然，特别适合低成本、单功能的检测与控制仪表，例如温度表、压力表、小型电子秤、定时器等。检测量、控制量、数字显示等涉及到数据传输时，采用并行传输方式的话，可以利用P1口；采用串行传输方式的话，可以利用RXD，TXD端口。由于引脚少,常常采用串行传输方式来传送数据。而P1口通常可以灵活应用与两种传输方

式。并且，89C2051单片机的P1口驱动能力（低电平时）比89C51大得多，可以直接驱动LED数码管。89C2051只有P1，P3口作为I/O口，允许对外传输数据或输入输出控制信号。如图9所示，P1.5～P1.7负责输出显示数据; P1.2～P1.4负责键盘输入;P3.2,P3.3 负责校正参数存储. 整个系统由于功能比较简单，采用低功能单片机的性价比高。

图9 小型电子秤的键盘与显示器接口

根据设计的电子称耗电少，秤量小，电源较稳定，使用环境比较好和89C2051更加适用于对LED数码管的驱动的特点，我们选用内含驱动逻辑电路的LED数码管组合显示器。

如图8是显示器外部引脚图，可以知道它是一串行信号传输显示数据，有3个引脚，分别定义为：

CLOCK：时钟节拍，它确定了传输显示数据的波特率；

DATA：数据线，传输显示数据脉冲序列；

ON/OFF：控制信号，根据时序要求，控制刷新（ON），保持（OFF），它防止显示器在线数据因受干扰丢失。

在显示器上刷新显示数据时，控制信号“ON/OFF”处于“OFF”状态，锁存器关闭，不允许改变数据，而输入的数据按“CLOCK”时钟节拍逐位由“DATA”线送移位寄存器。由于每次仅刷新一位数码管的数字，故这种显示方式仍为动态扫描形式。单片机采用定时中断服务程序，进行定时刷新。

图8 电子秤的显示电路

三，电子秤流程及程序

图10 电子秤工作流程

每个系统程序都具有一个“初始化”程序段，所谓“初始化”就是定义某些特殊寄存器的功能，如定时器T0/T1的含义，中断字的设置，内部RAM的清理和预设等，这些工作是依据系统要求而设定的。如

MAIN: CLR A

MOV P1,A； P1口清零。

MOV TMOD #51H； T0为定时器，且自动赋初始值。

MOV TH0,#0F8H；设置定时器初始值。

MOV TL0,#0CH

MOV R6,#80h；将内部RAM清零，范围#20H～#7FH。

MOV R0,#20h

CLR A

MMM: MOV @R0,A

INC R0

DJNZ R6,MMM

MOV SP,#40H；堆栈入口地址为#40。

SETB EA 打开中断

SETB TR0; 启动定时器计数。

CLR 20H；控制标志号预置。

……………

键盘管理程序，单片机的键盘设计可以有两种方式来实现。一种是中断法，即在系统运行时任何时刻按下其中任一个按键都会向单片机提出中断申请。单片机立刻响应，停止当前工作转入中断服务程序。完成人机对话后再继续原来的工作。由于中断方式响应及时、优先权高，修改或补充任务不会破坏整个程序结构。但是有时会带来不利的因素，如电子秤处在信号采集时一旦中断，信号采集数据遭到破坏，读数发生明显错误。另外为了随时接收中断，外部中断始终开放着，容易受到电磁干扰的影响，导致误操作。另一种是查询方式，即在规定时刻才主动询问外部是否有按键按下，如果发现有按键信号，接下来根据按键入口位置来决定进行何种管理工作。这种方式受到时间段限制，灵活性不够并且程序编制比较困难。但是它能保证数据采集的完整性，也能防止电磁干扰的影响。

本系统采用的是查询方式键盘管理。

图9所示，电子秤仪表设有三个键位，分别执行零点校正，斜率校正和任务确定。当开机后发现出现空载条件下读数不为零，就按零点校正键会自动复零。在秤台上放入一个标准砝码，观察仪表读数是否符合砝码重量，如果存在误差，就按斜率校正键会自动调整斜率K 值来满足测量范围。任务确定键是切换仪表状态，是处在校正还是秤重。

中断服务程序主要是完成定时对显示器各数码位进行刷新，实现动态显示。同时提供了基准时间，给出V/F转换器标准的采样闸门时间（100毫秒）。如下是一段可以支持上述功能的中断服务程序的典型程序。#30H～#33HAM为显示缓冲区，#3FH为显示缓冲区指针，P1.7为串行数据线,P1.6为时钟线,#6CH为闸门时间计数器。P1.0～P1.3为数码管选通线。

TOB: PUSH PSW

PUSH ACC

SETB PSW.3

SETB PSW.4

CLR P1.6

ANL P1,#0F0H

MOV A,3FH

MOV R0,A

MOV A,@R0

MOV R7,#08H

ADD A,#1EH

MOVC A,@A+PC

SSS: CLR C

CLR P1.6

NOP

RLC A

JC SST1

NOP

CLR P1.7

AJMP SST2

SST1: SETB P1.7

SST2： SETB P1.6

CLR P1.6

DJNZ R7,SSS

AJMP BBB

NOP

DB 3FH,06H,5DH,4FH,66H,6BH; "0,1,2,3,4,5"; 七段码表格。 DB 7BH,0EH,7FH,6FH,7EH,7CH; "6,7,8,9,A,P,"

DB 39H,76H,79H,78H,0BFH,86H; "C,H,E,F,0.1."

BBB: MOV A,3FH

CJNE A,#30H,RR1

SETB P1.0

AJMP RR5

RR1: CJNE A,#31H,RR2

SETB P1.1

AJMP RR5

RR2: CJNE A,#32H,RR3

SETB P1.2

AJMP RR5

RR3: CJNE A,#33H,RR4

SETB P1.3

RR4: MOV A,#2FH

RR5: INC A

MOV 3FH,A

MOV A,6CH

INC A

MOV 6CH,A

POP ACC

POP PSW

RETI

电子秤的proteus仿真设计

基于单片机的实用电子秤的设计 1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。本次数字电子秤的设计就是需要通过选择合适的单片机来进行主控，再结合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用到键盘扫描、液晶显示驱动、模数转换程序及汉字库的的设计，做到对我们所学数电、模电、单片机等知识的综合应用，最终实现所设计数字电子秤的各项功能，达到“巩固知识，培养技能，学而用之”的实践目的。通过这次课程设计，不但要提高我们在工作中的学习能力、探究能力、应用能力和动手能力，还要历练我们不畏艰难、不懂便学、有漏必补的认真严谨的工作态度，强化我们的社会适应力和社会竞争力，为走向社会提前试水，完善自我。 2设计的主要内容及要求 本设计主要完成一个简单实用数字电子秤的硬件电路部分和软件部分的设计。硬件部分包括数据采集、最小系统板、人机交互界面三大部分。其中，数据采集部分由压力传感器和A/D 转换部分组成；人机界面部分为键盘输入、液晶显示。软件部分应用单片机 C 语言实现了本设计的全部控制功能。本设计的数字电子秤要求能够显示商品的名称、价格、总量、总价等；能够自动完成商品的价格计算；能够储存几种简单商品的价格；能够具有超重提醒功能，一旦重量超出了自身重量的测量的范围，发出警报；同时对数字电子秤的测量范围要达到5KG，测量精度要求达到0.001。 3整体设计方案 整个数字电子秤电路由压力传感电路(ADC0832采样）、模数转换系统、单片机主控制电路、LM4229显示电路、蜂鸣器报警电路和4*4键盘电路6个部分

组成。如图3.1所示。 图3.1 基于单片机的实用电子秤组成框图 电子秤的测量过程实际是通过电阻应变传感器将被测物体的重量转换成电压信号输出，电压信号经过模数转换把模拟信号转换成数字量，数字量通过显示器显示重量。打开电源，数字电子秤开始工作。接通电源时，数字电子秤进入欢迎界面“欢迎使用电子秤设计······”。数字电子秤上MCU开始工作，键盘不断进行扫描，同时通过ADC0832也不断进行外部称量数据采样，LCD上显示“实用电子秤名称单价······”。当载物台上放有物体时，ADC0832立即将数据收集送给单片机处理。在键盘输入对应商品的代码编号，在240*128的LCD上可以看到相应商品的名称，单价，总重，总价格等信息。在称量的过程中，一旦物体自身的重量超出电子秤的称量范围，蜂鸣器立即会发出“滴滴····”警报声告诉工作人员，所称量物品超重。 4硬件电路设计 4.1整体电路图 数字电子秤采用AT89C51单片机作为微处理器，接口电路由晶振、LM4229显示电路、4*4按键电路、ADC0832电路、报警电路、存储器等组成。控制器系统的硬件电路如图4.1所示。 控制器系统硬件电路的工作过程是：打开电源时，MCU及各个部分电路开始工作，MCU调用内部存储数据对各部分接口电路初始化。200ms后LM4229进入欢迎界面，ADC0832不断对外部数据进行采样交给MCU进行处理，一旦有物品放入载物台，ADC0832立即发送中断请求，并将本次采集数据交给MCU

测控电路电子秤课设报告

《测控电路课程设计》报告题目人体电子秤设计 院系仪器科学与光电工程 专业测控技术与仪器 班级测控1102 学号 2011010652 学生姓名丁向友 指导老师刘国忠 实验时间 2014.06-2014.07 实验成绩

目录 一、课程设计目的及意义 (3) 二、系统设计的主要任务 (3) 三、总体方案设计 (3) 四、电路设计及调试 (4) 4.1称重传感器电路 (4) 4.2信号调理电路 (5) 4.2.1放大电路 (5) 4.2.2调零电路 (7) 4.3比较电路 (7) 4.4或非电路 (9) 4.5显示模块 (10) 4.6报警系统 (10) 五、电路调节 (10) 六、实验数据分析与处理 (11) 6.1准确性 (11) 6.2稳定性 (12) 6.3关键点电压 (13) 七、总结 (14) 八、参考文献 (14)

一、课程设计目的及意义 测控电路课程设计是测控电路课程体系的一个重要组成环节，独立实践教学环节是对《测控电路》理论部分的必要补充。 课程设计内容为典型测控系统电路设计，通过课程设计，使学生完成测控系统任务分析、电路总体设计、单元电路设计以及电路调试等各个环节。掌握有关传感器接口电路、信号处理电路、放大电路、滤波电路、运算电路、显示电路以及执行部件驱动电路等内容在测控系统中的使用方法。了解有关电子器件和集成电路的工作原理。 在课程设计中，做到理论联系实际，加深对理论知识的进一步理解，提高分析问题和解决问题的能力。本课程设计以AD620、LM741、LM339为核心，进行智能人体电子秤的设计,并详述该系统硬件的设计方法。该系统集称重、显示、报警于一体,功能齐全,实用性强，充分利用了电路分析、模拟电路、测控电路、信号分析与处理、传感器等课堂上学到的知识，有机的将所学到的知识融合在一起，投入到实际运用中，便于对知识的综合掌握及运用。 二、系统设计的主要任务 任务：设计一个人体电子秤测量系统。 要求： 1）基本要求 最大称重：150KG 用3位半数字显示表头显示体重，输入电压范围0-2V, 当体重大于W1时，点亮LED1，发出声音提示； 当体重小于W2时，点亮LED2，发出声音提示。 2）提高部分 提高线性度 可以设置W1和W2; 语音提示； 自由发挥 三、总体方案设计 本系统主要由称重传感器模块、滤波放大电路模块、调零模块、报警电路模块、LCD显示模块等部分组成。人体的体重信息由称重传感器转换成电信号,并通过测量电路进行滤波放大,通过显示电路进行显示,如体重超出设定范围系统还会报警。

基于霍尔式传感器的电子秤-课程设计

基于霍尔式传感器的电子秤-课程设计

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

课程设计报告 设计题目基于霍尔式传感器的电子秤 指导老师 摘要 科学技术的发展对称重技术提出了更高的要求，尤其是微处理技术和传感技术的巨大进步，大大加速了这个进程。目前，电子秤在商业销售中的使用已相当普遍，但在市场上仍广泛使用的电子秤有很大局限性。这些电子秤体积大、成本高，又不便随身携带，而目前市场上流行的便携秤又大都采用杆式秤或以弹簧压缩、拉伸变形来实现计量的弹簧秤等，其计量误差大，又容易损坏。杆式秤和弹簧秤等计量器械将逐渐被淘汰。因此，一种能够在未来更方便、更准确的普及型电子秤的发展受到人们的重视，设计一种重量轻、计量准确、读数直观的民用电子秤迫在眉睫。 本设计过程充分利用传感器的有关知识，利用霍尔传感器设计的简单电子秤很大程度上满足了此应用需求，并从简单电子秤的基本构造进一步了解大型电子秤的构造原理。 关键词：CSY传感器实验仪；电子秤；霍尔式传感器；差动放大器

目录 第一章绪论 (1) 1.1 电子秤概述 (1) 1.1.1 电子秤的发展 (1) 1.2 电子秤的组成 (2) 1.2.1 电子秤的基本结构 (2) 1.2.2 电子秤的基本工作原理 (2) 第二章电子秤设计的目的意义及设计任务与要求 (4) 2.1 电子秤设计目的 (4) 2.2 此课程在教学计划中的地位和作用 (4) 2.3 电子秤设计任务与要求 (4) 2.3.1 设计任务 (4) 2.3.2 设计要求 (4) 第三章电子秤总体设计方案 (5) 3.1 电子秤设计思想 (5) 3.2各电路单元或部件选择 (6) 3.2.1 直流稳压电源的选择 (6) 3.2.2 电桥平衡网络的选择 (6) 3.2.3 称重传感器的选择 (6) 3.2.4 差动放大器的选择 (9) 3.2.5 F/V表的选择 (9) 3.3 最终方案的确定 (10) 第四章硬件设计 (11) 4.1 硬件设计概要 (11) 4.1.1 硬件电路设计原理说明及电路图 (11)

电子称课程设计

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。 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

数字电子秤数字电路课程设计说明书

数字电路课程设计说明书 题目：数字电子秤 学生姓名：李思标 学号： 8080514215 院（系）：职业技术学院 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：郭文强 2010 年 7 月 2日

目录 第一节绪论 (3) 1.1本设计的任务和主要内容 (3) 1.2基本工作原理及原理框图………………………………… 第二节硬件电路的设计 (4) 2.1 电阻应变式传感器的选择 (4) 2.2 三运放大电路的设计 (6) 2.3 集成A/D转换器CC7106 (7) 2.4 LED显示电路的设计 (9) 2.5 总体工作电路原理图 (10) 第三节电路元件列表 (11) 第四节设计总结 (12)

数字电子秤设计 第一节绪论 本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤。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，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而三运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A/D转换器对输入信号电平的要求。CC7106 A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。 1.1本设计的任务和主要内容 设计任务：设计一数字电子秤，其技术要求如下： 1）测量范围：0-1.999kg; 0-19.99kg; 0-199.9kg; 0-1999kg。 2）用数字显示被测重量，小数点位置对应不同量程显示。 3）具有自动切换量程功能。 1.2设计思路及原理框图 1.设计思路 1）用电子称称重的过程是把被测物体的重量通过传感器转换成电压信号。由于这一信号通常都非常小，需要进行放大，放大后的模拟信号经模/数变换转变成数字量，再通过译码显示器显示出重量。由于被测物体的重量相差很大，根据不同的测量范围要求，可由电路自由切换量程，同时，显示器的小数点数位对应不同量程而变化，即可实现电子称的要求。 2）称重的准确程度首先取决于传感器输出的信号，电子称的传感器通常使用电桥，它将应变电阻转变成电压信号或电流信号。 基本工作原理框图如下：

数字电子称的设计(完美版)

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： 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

单片机电子称课程设计

目录 一、绪论 (1) 1.0引言 (1) 1.1问题的提出 (1) 1.2任务与分析 (1) 二、总体方案设计 (2) 2.1设计任务 (2) 2.2 系统设计框图 (3) 三、系统硬件设计 (3) 3.1 5V直流电源设计模块 (3) 3.2 传感器数据采集模块 (5) 3.3信号电路放大模块 (8) 3.4 A/DC0832数模转换模块 (9) 3.5 AT89C51单片机控制模块 (11) 3.6 LED显示模块 (13) 四、系统软件设计 (14) 4.1 C语言在单片机中的用 (14) 4.2电子称的软件设计与实现 (15) 4.3主程序流程图 (15) 4.4 子程序设计 (16) 4.4.1 A/DC0832采样程序 (16) 4.4.2 LED显示程序 (16) 五、Protues仿真调试 (17) 5.1 仿真调试结果 (17) 设计总结 (19) 参考文献 (20) 附录A程序清单 (20) 附录B 原理图 (26) 附录C PCB图 (27)

一、绪论 1.0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。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。 1.1问题的提出 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。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。 1.2任务与分析 本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C51作为核心控制器，通过

基于AT89C51的数字电子秤的设计_课程设计报告

综合课程设计报告 基于AT89C51的数字电子秤的设计

目录 1、设计目的 (2) 2、设计的主要内容和要求 (2) 3、整体设计方案 (2) 3.1设计方案 (2) 3.2工作原理 (2) 4、硬件电路的设计 (3) 5、软件设计 (5) 5.1主程序设计 (5) 5.2 LM4229液晶显示 (5) 5.3 ADC0832采样程序 (7) 5.4 4*4键盘程序 (8) 6、系统仿真 (8) 7、使用说明 (12) 8、设计总结 (13) 9、元器件 (13) 10、参考文献 (13) 附录A (14) 附录B (23)

基于AT89C51的数字电子秤的设计 1、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。 2、设计的主要内容和要求 本文主要完成一个简单实用数字电子秤的硬件电路部分和软件部分的设计。在设计的过程学会使用单片机对数字电子秤的各种功能进行控制。本设计中的数字电子秤要求能够显示商品的名称、价格、总量、总价等；能够自动完成商品的价格计算；能够储存几种简单商品的价格；能够具有超重提醒功能，一旦重量超出了自身重量的测量的范围，发出警报；同时对数字电子秤的测量范围要达到5KG，测量精度要求达到0.001。 3、整体设计方案 3.1设计方案 整个数字电子秤电路由电源电路、单片机主控制电路、LM4229显示电路、蜂鸣器报警电路、4*4键盘电路和压力传感电路(ADC0832采样）6个部分组成。如图3.1所示。 3.2工作原理 打开电源开关，数字电子秤开始工作。接通电源时，数字电子秤进入欢迎界面“欢迎使用电子秤设计······”。此时数字电子秤上MCU开始工作，键盘不断进行扫描，同时通过ADC0832也不断进行外部称量数据采样，LCD上显示“实用电子秤名称单价······”。当载物台上放有物体时，ADC0832立即将数据收集送给单片机处理。此时工作人员只要输入对应商品的代码编号，在240*128的LCD上可以看到相应商品的名称，单价，总重，总价格等信息。在称量的过程中，一旦物体自身的重量超出电子秤的称量范围，蜂鸣器立即会发出“滴

电子秤课程设计实验报告

电 子 设 计 实 验 报 告 电子科技大学 设计题目：电子称姓名：

学生姓名 任务与要求 一、任务 使用电阻应变片称重传感器，实现电子秤。用砝码作称重比对。 二、要求 准确、稳定称重； 称重传感器的非线性校正，提高称重精度； 实现“去皮”、计价功能； 具备“休眠”与“唤醒”功能，以降低功耗。

电子秤 第一节绪论 摘要：随着科技的进步，在日常生活以及工业运用上，对电子秤的要求越来越高。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。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,迫切需要电子秤能自动校正系统的非线性。此外,为了保证准确、稳定地显示,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,本文提出了一种简单实用并且精度高的智能电子秤设计方案。通过运用很好的集成电路,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。并取得了令人满意的效果。 关键词：压力传感器，AD620N放大电路，ADC模数转换，STM32单片机，OLED 显示屏，矩阵键盘，电子秤。 1.1引言 本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤。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，本设计采用全桥测量电路，是系统产生的误差更小。输出的数据更精确。而AD620N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A/D 转换器对输入信号电平的要求。A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模拟量转数字量转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由OLED

单片机电子称课程设计1

单片机电子称课程设计1

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2

单片机技术及其应用原理课程设计报告 设计题目:电子秤的设计 专业年级:08电子信息工程本科 小组成员: 杨婷(200800802035 华娟(200800802041 王尹怿(200800802048 成绩: 完成时间:20110702 【设计题目】电子称的设计 【设计要求】 (1设计一款电子秤,用LED液晶显示器显示被称物体的质量(2可以设定该秤所称的上限 (3当物体超重时,能自动报警 【设计过程】 1.【方案设计】 3

4 在设计系统时,针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种: 方案一 结构简图如下图所示: 图1 带有键盘输入的结构简图 此方案设计的电子秤,可以实现称物计价功能,但是局限于数码管的功能,在显示时只能显示单价、购物总额以及简单的货物代码等。在显示重量时,如果数码管没有足够的位数,那么称量物体重量的精度必受到限制,所以此方案需要较多的数码管接入电路中。这样在处理输入输出接口时需要另行扩展足够多的I/O 接口供数码管使用,比较麻烦。 方案二前端信号处理时,选用放大、信号转换等措施, 尤其在显示方面采用具有字符图文显示功能的LCD 显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力,而且满足设计要求,可以显示购物清单、所称量的物体信息等相关内容。 结构简图如下图所示: 图2 LCD 显示的方案

目前单片机技术比较成熟,功能也比较强大,被测信号经放大整形后送入单片机,由单 片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。单片机控制适合于功能比较简单的控制系统,而且其具有成本低,功耗低,体积小算术运算功能强,技术成熟等优点。但其缺点是外围电路比较复杂,编程复杂。使用这种方案会给系统设计带来一定的难度。 方案三采用现场可编程门阵列(FPGA为控制核心 采用现场可编程门阵列(FPGA为控制核心,利用EDA软件编程,下载烧制实现。系统集成于一片Xilinx公司的SpartanⅡ系列XC2S100E芯片上,体积大大减小、逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围广等特点,可实现大规模和超大规模的集成电路。 采用FPGA测频测量精度高,测量频率范围大,而且编程灵活、调试方便,设计要求的精度较高,所以要求系统的稳定性要好,抗干扰能力要强。 从下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Xilinx公司可编程器件FPGA为核心,基于ISE软件平台,采用VHDL编程实现数据处理、LED和LCD驱动、时钟芯片的I2C通讯、键盘控制等模块。 结构简图如下图所示 : 5

电子秤课程设计

《荷重传感器及电子秤》 课程设计 一，设计简述 随着现代化生产的发展，电子秤在许多商业活动中已成为不可缺少的计量工具。电子秤作为一个典型的自动检测系统，也可归纳为由三大环节所组成。 如图1所示一次仪表通常指的是传感器，它是由敏感元件，电路，机构等组成，是利用某些特殊材料对某些物理量具有一定的敏感，然后转换成电量（电压，电流）。通常来自一次仪表的电信号比较弱小，不足以驱动显示器。为此采用二次仪表对信号进行放大；来自一次仪表的电信号往往还夹带外部的干扰信号，必须把它去除，一般二次仪表还包括滤波电路用以消除干扰。传感器的转换关系往往并不服从线性关系，所以有时还需要进行适当的线性补偿处理。故称二次仪表为测量与显示部件。 二次仪表的输出信号可能是模拟量，也可能是数字量。三次仪表是采用了计算机技术，所以要求二次仪表的输出信号必须是数字信号。三次仪表将进一步对信号进行处理并形成控制量输出。作为规模较小的仪表系统，三次仪表主要是以中央处理器为核心的数字电路，组成智能化仪表。使整个测量系统的性能与功能大大提高。

图2所示的以单片机为核心部件组成三次仪表，它大大丰富了电子秤功能。 各种各样形式的电子秤的仪表结构都是大同小异的，都必须利用荷重传感器来采集重量信号并变换成相应大小的电信号。电子秤的二次仪表把来自荷重传感器的微弱电压信号进行放大，滤波。这不仅为了提高灵敏度，更重要的是与下一环节的电路进行正确匹配。目前大多数电子秤是数字显示方式，所以模拟信号还必须作模数转换。有了A/D转换器的数码信号，就可以进行自动标度变换、自动超载报警、自动数字显示。还可以增加人机对话键盘、与外部设备的数据交换与通信、输出模拟或数字控制信号等功能。由此大大提高了性能。 二，设计过程 1、荷重传感器电子称传感器的选用 荷重传感器的形式有电阻式、电容式、压磁式等多种形式。电阻式传感器又分为金属丝（箔）式、半导体式，它们各有优缺点及使用范围。 大多数电子秤的使用场合是极为普通的室内外的大气层环境，所谓的温度条件是-10C?～55C?。选用金属箔式应变片传感器作为电子秤的荷重传感器是最广泛的应用。因为金属箔式应变片在这个温度范围内具有精度高、稳定性好、线性、转换电路简单，成本较低等优点。相对半导体应变片尽管也能适用并且也有不少优点，如灵敏度高，体积小，响应速度快等。但是对温度的敏感，以前一直是它的缺陷，虽然目前已经通过激光修补工艺解决了温度补偿问题，可是生产成本高成为广泛使用的阻碍。电容式荷重传感器也是一种可选对象，但是需要稳定的交流电源作为工作电源，技术要求高，电路复杂，适用于安装空间小，响应速度快的场合。压磁式荷重传感器特别适用于环境温度较高的场合，但是精度不高，仅适用于大吨位秤重。选用荷重传感器的基本要求是：灵敏度高，函数关系呈线性，重复性好，长期稳定。 应变片传感器 在“传感器与测试技术”课程的学习中已经了解了应变效应。利用应变效应可以组成荷重传感器的论述并不多。如图3所示，为三种常见的应变片荷重传感器。

电子秤课程设计

【设计题目】:基于单片机的电子秤设计 【设计要求】： （1）设计一款电子秤，用LCD液晶显示器显示被称物体的质量（2）可以设定该秤所称的上限 （3）当物体超重时，能自动报警 【设计过程】 1.【方案设计】 1.1电子秤的组成 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了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。 (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（包括放人器、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）。 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不断扫描键盘和各功能开关，根据键盘输入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。运算结果送到存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。 1.2本设计思路 本设计的主要思路是：利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，然后再经过模数转换器转换为数字信号，最后把数字信号送入单片机。单片机经过相应的处理后，得出当前所称物品的重量，然后显示出来。主要技术指标为：称量围0～600g，分度值1kg，精度等级III级，电源AC220V。 2.【器件选择】 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、语音提示部分和电路电源部分，系统设计总体方案框图如图1所示。

数字电子秤课程设计

数字电子秤 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传感器及A/D转换器组成，加上显示单元，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AT89S52单片机为主控芯片，外围附以称重电路、显示电路、报警电路、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在很大程度上满足了应用需求。 关键词：AT89S52，称重传感器，A/D转换器，LED显示器 Abstract:With the application of micro-electronics technology, tradition ponderation instrument used in market has been not satisfaction with hunman requirements already. In order to make up for the traditional apparatus shortcoming, we improve the apparatus's control system with intelligence and automation. This system is mainly controlled by microcontroller, the section of height measurement accomplish by supersonic sensor, the section of weight measurement accomplish by weight sensor and A/D transformer, this apparatus have many characteristic such as having more function, consume less energy, small and move easily, low price, measure precisely, the speed is quick, automatic work without people and so on.The system is mainly controlled by the microcontroller AT89S52, the periphery is consist of the circuit of clock and calendar, the circuit of measure height and weight, the circuit of display and print, all of these comprise the circuit board of the intelligent apparatus of height and weight. It can achieve all function of the apparatus. Keywords: AT89S52，ponderation –sensor，A / D converter，LEDDisplay

单片机课程设计报告 基于单片机的电子秤设计

基于单片机的电子秤设计 一、【设计题目】 基于单片机的电子秤设计 二、【设计要求】 设计要求如下: （1）设计一款电子秤，用LCD液晶显示器显示被称物体的质量 （2）可以设定该秤所称的上限 （3）当物体超重时，能自动报警。 三、【设计过程】 1.【方案设计】 微控制器技术、传感器技术的发展和计算机技术的广泛应用，电子产品的更新速度达到了日新月异的地步。本系统在设计过程中，除了能实现系统的基本功能外，还增加了打印和通讯功能，可以实现和其他机器或设备（包括上位PC机和数据存储设备）交换数据.除此之外，系统的微控制器部分选择了兼容性比较好的AT89系列单片机，在系统更新换代的时候，只需要增加很少的硬件电路，甚至仅仅删改系统控制程序就能够实现。 另外由于实际应用当中，称可以有一定量的过载，但不能超出要求的范围，为此本设计提供了过载提示和声光报警功能。 综上所述,本课题的主要设计方案是：利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，然后再经过模数转换器转换为数字信号，最后把数字信号送入单片机。单片机经过相应的处理后，得出当前所称物品的重量及总额，然后再显示出来。此外，还可通过键盘设定所称物品的价格。主要技术指标为：称量范围0～5kg；分度值0.01kg；精度等级Ⅲ级；电源DC1.5V（一节5号电池供电）。其设计框图如图3.1所示。 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。

图3.1 系统设计框图 2.【器件选择】 2.1单片机选择 本设计由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器,而且以单片机为主控制器的设计，可以容易地将计算机技术和测量控制技术结合在一起，组成新型的只需要改变软件程序就可以更新换代的“智能化测量控制系统”。考虑到本设计中程序部分比较大，根据总体方案设计的分析，设计这样一个简单的的系统，可以选用带EPROM 的单片机，由于应用程序不大，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展存储器，这样电路也可简化。INTEL 公司的8051和8751都可使用，在这里选用ATMENL 生产的AT89SXX 系列单片机。AT89SXX 系列与MCS-51相比有两大优势：第一，片内存储器采用闪速存储器，使程序写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个硬件电路体积更小[1]。此外价格低廉、性能比较稳定的MCPU ，具有8K×8ROM 、256×8RAM 、2个16位定时计数器、4个8位I/O 接口。这些配置能够很好地实现本仪器的测量和控制要求 最后我们选择了AT89S52这个比较常用的单片机来实现系统的功能要求。AT89S52内部带有8KB 的程序存储器，基本上已经能够满足我们的需要。 2.2压力传感器的选择 在本设计中，传感器是个十分重要的元件，因此对传感器的选择也显得十分重要。不仅要注意其量程和参数，还要考虑与其相配置的各种电路的设计的难易程度键盘设定 阀值报警 LCD 显示器 AT89S52单片机 压力传感器 放大电路 A/D 转换器

单片机电子称课程设计1.

单片机技术及其应用原理课程设计报告 设计题目:电子秤的设计 专业年级:08电子信息工程本科 小组成员: 杨婷(200800802035 华娟(200800802041 王尹怿(200800802048 成绩: 完成时间:20110702 【设计题目】电子称的设计 【设计要求】 (1设计一款电子秤,用LED液晶显示器显示被称物体的质量(2可以设定该秤所称的上限 (3当物体超重时,能自动报警 【设计过程】 1.【方案设计】

在设计系统时,针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种: 方案一 结构简图如下图所示: 图1 带有键盘输入的结构简图 此方案设计的电子秤,可以实现称物计价功能,但是局限于数码管的功能,在显示时只能显示单价、购物总额以及简单的货物代码等。在显示重量时,如果数码管没有足够的位数,那么称量物体重量的精度必受到限制,所以此方案需要较多的数码管接入电路中。这样在处理输入输出接口时需要另行扩展足够多的I/O接口供数码管使用,比较麻烦。 方案二前端信号处理时,选用放大、信号转换等措施,尤其在显示方面采用具有字符图文显示功能的LCD显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力,而且满足设计要求,可以显示购物清单、所称量的物体信息等相关内容。 结构简图如下图所示: 图2 LCD显示的方案

目前单片机技术比较成熟,功能也比较强大,被测信号经放大整形后送入单片机,由单 片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。 单片机控制适合于功能比较简单的控制系统,而且其具有成本低,功耗低,体积小算术运算功能强,技术成熟等优点。但其缺点是外围电路比较复杂,编程复杂。使用这种方案会给系统设计带来一定的难度。 方案三采用现场可编程门阵列(FPGA为控制核心 采用现场可编程门阵列(FPGA为控制核心,利用EDA软件编程,下载烧制实现。系统集成于一片Xilinx公司的SpartanⅡ系列XC2S100E芯片上,体积大大减小、逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围广等特点,可实现大规模和超大规模的 集成电路。 采用FPGA测频测量精度高,测量频率范围大,而且编程灵活、调试方便,设计要求的精度较高,所以要求系统的稳定性要好,抗干扰能力要强。 从下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Xilinx公司可编程器件FPGA为核心,基于ISE软件平台,采用VHDL编程实现数据处理、LED和LCD驱动、时钟芯片的I2C通讯、键盘控制等模块。 结构简图如下图所示: 图2.4 电子称系统的组成结构图

课程设计电子秤

电子信息与电气工程系课程设计报告

课程设计任务书

目录 1 摘要： (4) 关键字 2 方案论证及选择： (5) 2．1输入模块 (5) 2．2显示模块 (5) 3 系统硬件及功能： (5) 3．1 单片机控制电路功能及介绍 (5) 3．2 A\D转换 (6) 3．3 3×4键盘 (7) 3．4 LCD显示 (7) 4 设计思路及程序流程图： (8) 5 结果仿真： (9) 6 总结与心得体会： (10) 7 参考文献 (10) 附录

1：摘要 现代社会的发展，对称重技术提出了更高的要求。目前，台式电了秤在商业贸易中的使用已相当普遍，但存在较大的局限性:体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。现有的便携秤为杆秤或以弹簧压缩、拉伸变形来实现计量的弹簧秤，居民用户使用的是国家已经明令淘汰的丰卜秤。多年来，人们一直期待测量准确、携带方便、价格低廉的便携式电子秤投放市场。木文设计了一种便携式电子秤，论述了仪器的工作原理，介绍了仪器的误差来源与误差分配，给出了仪器电路设计与软件流程，探讨了仪器的工程设计技术。针对电容式称重传感器非线性影响大的问题，提出并建立了电容式称重传感器的非线性影响模型与校正模型，为便携式电子秤的低成本准确称量奠定了理论基础。便携式电子秤主要由电源、称重传感器、单片机、键盘/开关、LCD显示器等部分构成。主要技术指标为:称量范围0^- lOkg;分度值O.Olkg; 精度等级m级;电源DC 1.5V。 关键字：电子秤，A T89C51, LCD

2：方案论证及选择： 2．1: 输入模块 方案一：采用独立式按键作为输入模块，其特点：直接用I/O口构成单个按键电路，接口电路配置灵活、软件结构简单，但是当键数较多时，占用I/O口较多； 方案二：采用矩阵式键盘作为输入电路，其特点：电路和软件稍复杂，但相比之下，当键数越多时越节约I/O口。 本设计使用键盘输入价格值，若采用独立按键，对数值进行递增递减需频繁按键，为软件设计增加负担，且操作界面不友好。若采用矩阵式按键，可以方便地输入一个价格值，节约了宝贵的I/O口资源。通过对比，故采用方案二作为系统输入模块。 2．2：显示模块 方案一：用LCD显示，液晶显示屏具有低耗电量，无辐射危险，以及影像不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。 方案二：采用LED数码管并行动态显示，电路简单，同样的功率驱动下，显示亮度不及静态显示，且占用I/O口较多。 综上所述，我们采用方案一使用了1602型号的的LCD进行显示，能显示出更多的重量值以及显示更大的总额从而扩大了称量范围。 3 系统硬件及功能： 3．1单片机控制电路功能及介绍 本设计中单片机控制电路是由AT89C51组成，它是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes