【正文】 1 緒論電子重量測試儀是將檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理、數(shù)字技術(shù)等技術(shù)綜合一體的現(xiàn)代新型稱重儀器。它與我們?nèi)粘Ｉ罹o密結(jié)合成為一種方便、快捷、稱量精確的工具，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工廠生廠、集貿(mào)市場、超市、大型商場、及零售業(yè)等公共場所的信息顯示和重量計(jì)算。電子重量測試儀主要以單片機(jī)作為中心控制單元，通過稱重傳感器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，在配以鍵盤、顯示電路及強(qiáng)大軟件來組成。電子重量測試儀稱重不但計(jì)量準(zhǔn)確、快速方便，更重要的自動(dòng)稱重、數(shù)字顯示，對人們生活的影響越來越大。 稱重技術(shù)和衡器的發(fā)展稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子重量測試儀是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計(jì)量器具，是國計(jì)民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高。電子重量測試儀的發(fā)展過程與其它事物一樣，也經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜，由粗糙到精密、由機(jī)械到機(jī)電結(jié)合再到全電子化、由單一功能到多功能的過程。特別是近30年以來，工藝流程中的現(xiàn)場稱重、配料定量稱重、以及產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測等工作，都離不開能輸出電信號的電子衡器。這是由于電子衡器不僅能給出質(zhì)量或重量信號，而且也能作為總系統(tǒng)中的一個(gè)單元承擔(dān)著控制和檢驗(yàn)功能，從而推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易交往的自動(dòng)化和合理化。近年來，電子重量測試儀已愈來愈多地參與到數(shù)據(jù)處理和過程控制中。現(xiàn)代稱重技術(shù)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)成為工藝技術(shù)、儲運(yùn)技術(shù)、預(yù)包裝技術(shù)、收貨業(yè)務(wù)及商業(yè)銷售領(lǐng)域中不可缺少的組成部分。隨著稱重傳感器各項(xiàng)性能的不斷突破，為電子重量測試儀的發(fā)展奠定了其礎(chǔ)，國外如美國、%稱量準(zhǔn)確度的電子重量測試儀，并在70年代中期約對75%的機(jī)械秤進(jìn)行了機(jī)電結(jié)合式的電子化改造。稱重裝置不儀是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時(shí)間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營管理等多方面的作用。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到圍民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。因此，稱重技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的發(fā)展各國都非常重視。50年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電了衡器以來，經(jīng)過40多年的不斷改進(jìn)與完善，我國電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。現(xiàn)今電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子重量測試儀重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展：計(jì)量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點(diǎn)從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計(jì)量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。電子重量測試儀是電了衡器中的一種，衡器是國家法定計(jì)量器具，是圍計(jì)民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高。為了學(xué)習(xí)和鞏固知識，提高對所學(xué)應(yīng)用基本理論分析和解決實(shí)際問題的能力，應(yīng)設(shè)計(jì)并制作實(shí)際的模型實(shí)現(xiàn)電子重量測試儀要求的功能，從而達(dá)到并熟悉一個(gè)產(chǎn)品完整的開發(fā)流程和具體內(nèi)容, 提高實(shí)踐應(yīng)用能力。本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步鍛煉同學(xué)們在微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面的實(shí)際工作能力。計(jì)算機(jī)科學(xué)在應(yīng)用上得到飛速發(fā)展，因此，學(xué)習(xí)這方面的知識必須緊密聯(lián)系實(shí)際：掌握這方面的知識更要強(qiáng)調(diào)解決實(shí)際問題的能力。同學(xué)們要著重學(xué)會(huì)面對一個(gè)實(shí)際問題，如何去自己收集資料，如何自己去學(xué)習(xí)新的知識，如何自己去制定解決問題的方案并通過實(shí)踐不斷地去分析和解決前進(jìn)道路上的一切問題，最終到達(dá)勝利的彼岸。33 / 332 系統(tǒng)可行性與需求分析(1) 進(jìn)行功能需求分析，提出多種方案，并確定合理可行的方案；(2) 選擇單片機(jī)，并設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的控制模塊；(3) 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)電源模塊；(4) 選用顯示方案，設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)及鍵盤電路，完成人機(jī)交互界面；(5) 選用合適的傳感器，設(shè)計(jì)采樣網(wǎng)絡(luò)；(7) 設(shè)計(jì)合適的算法，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲過濾；(8) 加入調(diào)零功能；(9) 校準(zhǔn)電子重量測試儀；(10) 控制方案合理、設(shè)計(jì)圖紙及文字資料應(yīng)規(guī)范，結(jié)論簡練準(zhǔn)確，系統(tǒng)應(yīng)具備便攜性性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。電子重量測試儀的計(jì)量性能涉及的主要技術(shù)指標(biāo)有：量程、分度值、分度數(shù)、準(zhǔn)確度等級等。(1) 量程：電子衡器的最大稱量Max，即電子重量測試儀在正常工作情況下，所能稱量的最大值。(2) 分度值：電子重量測試儀的測量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。用e或d來表示。(3) 分度數(shù)：衡器的測量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用n表示。電子衡器的最大稱量Max可以用總分度數(shù)n與分度值d的乘積來表示，即Max=nd(4) 準(zhǔn)確度等級國際法制計(jì)量組織把電子重量測試儀按不同的分度數(shù)分成T、II、III、Ⅳ四類等級，分別對應(yīng)不同準(zhǔn)確度的電子重量測試儀和分度數(shù)n的范圍，如表21所示：表21 不同準(zhǔn)確度的電子重量測試儀和分度數(shù)標(biāo)志及等級電子重量測試儀分類分度數(shù)范圍特種準(zhǔn)確度基準(zhǔn)衡器n 100000高準(zhǔn)確度精密衡器10000 n≤100000中準(zhǔn)確度商業(yè)衡器1000 n≤10000普通準(zhǔn)確度粗衡器100n≤1000目前，電子重量測試儀在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)普遍，但存在較大的局限性：體積大、成本高、攜帶不便、應(yīng)用場所受到制約?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤，居民用戶使用的基本是桿秤。彈簧盤秤制造工藝要求較高，彈簧的疲勞問題無法徹底解決，一旦超過彈簧彈性限度，彈簧秤就會(huì)產(chǎn)生很大誤差，以至損壞，影響到稱重的準(zhǔn)確性和可靠性，只是一種暫時(shí)的代用品，也被列入逐漸取消的行列。微控制器技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子產(chǎn)品的更新速度達(dá)到了日新月異的地步。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，除了能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能外，還增加了打印和通訊功能，可以實(shí)現(xiàn)和其他機(jī)器或設(shè)備（包括上位PC機(jī)和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備）交換數(shù)據(jù)，除此之外，系統(tǒng)的微控制器部分選擇了兼容性比較好的51系列單片機(jī)，在系統(tǒng)更新?lián)Q代的時(shí)候，只需要增加很少的硬件電路，甚至僅僅刪改系統(tǒng)控制程序就能夠?qū)崿F(xiàn)。另外由于實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，稱可以有一定量的過載，但不能超出要求的范圍，為此還設(shè)計(jì)了過載提示。這種高精度智能電子重量測試儀體積小、計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便，能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。智能電子秤以具有良好的可靠性、準(zhǔn)確性、技術(shù)先進(jìn)性和結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，受到廣大用戶的青睞。在商業(yè)活動(dòng)中用途越來越廣，給人們的經(jīng)濟(jì)生活帶來了便利。本文采用STC89C51單片機(jī)計(jì)的電子計(jì)重秤, 無論是計(jì)量精度, 還是穩(wěn)定性都滿足國家對A級電子秤的要求, 它具有較好的標(biāo)定校準(zhǔn)方法, 性能穩(wěn)定, 操作簡單, 價(jià)格低廉。該電子秤集傳感器技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)于一體、其反應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確度高、顯示直觀，便于使用。通過硬件的少量擴(kuò)展和軟件的修改, 能設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越的計(jì)價(jià)秤、電子臺秤等, 滿足各行各業(yè)對現(xiàn)代電子衡器的需求。另外稍加擴(kuò)展，該電子秤還可與其它生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)項(xiàng)連接，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。電子秤不僅要向高精度、高可靠方向發(fā)展, 而且更需向多種功能的方向發(fā)展。據(jù)悉, 目前電子秤的附加功能主要有以下幾種:(1) 電子秤附加了處理機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)信息補(bǔ)償裝置, 可以進(jìn)行自診斷、自校正和多種補(bǔ)償計(jì)算和處理。(2) 具有皮重、凈重顯示等特種功能。電子秤有些已具備了動(dòng)物稱量模式, 即通過進(jìn)行算術(shù)平均、積分處理和自動(dòng)調(diào)零等方法, 消除上述的誤差。(3) 附加特殊的數(shù)據(jù)處理功能。目前的電子秤有附加多種計(jì)算和數(shù)據(jù)處理功能, 以滿足多種使用的要求。下面就電子秤軟件組成部分展望一下它的發(fā)展：(1) 智能化：本系統(tǒng)中雖然利用單片軟件實(shí)現(xiàn)一些簡單的功能，我們可以將其與電子計(jì)算機(jī)組合，開發(fā)稱重用計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)功能使電子秤具有推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能。(2) 綜合性：本系統(tǒng)中雖然利用軟件實(shí)現(xiàn)稱重顯示，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，電子稱重技術(shù)發(fā)展規(guī)律就是不斷的加強(qiáng)基礎(chǔ)擴(kuò)大應(yīng)用，擴(kuò)展新技術(shù)領(lǐng)域，向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透，綜合各種技術(shù)去解決稱重計(jì)量、自動(dòng)控制、信息處理，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組合可以顯示很多商業(yè)信息，構(gòu)成一個(gè)完整的綜合控制系統(tǒng)。(3) 組合性：未來稱重系統(tǒng)會(huì)大量應(yīng)用在工業(yè)計(jì)量過程和工藝流程中，其要求組合性，即測量范圍可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)一定的工作條件和環(huán)境作某些調(diào)整；軟件能按一定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語言和條形碼，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行通信。3 總體設(shè)計(jì)該系統(tǒng)采用應(yīng)變片式傳感器進(jìn)行測量，得出模擬信號；再進(jìn)行放大，然后送入單片機(jī)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理和數(shù)據(jù)處理。由傳感器模塊、主機(jī)接口模塊、按鍵與顯示模塊組成。電子重量測試儀是利用物體的重力作用來確定物體質(zhì)量（重量）的測量儀器，也可用來確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。不管根據(jù)什么原理制成的電了秤均由以下三部分組成：(1) 承重、傳力復(fù)位系統(tǒng)它是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子重量測試儀的秤體，一般包括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等。(2) 稱重傳感器即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號所用的一種輔助手段。按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、盧表面諧振式）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。