【正文】 干擾信號(hào)就會(huì)直接影響最后的測(cè)量精度。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計(jì)的△ R/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化，但是這個(gè)電壓或電流信號(hào)很小，需要增加增益放大電路來(lái)把這個(gè)電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以被 A/D 轉(zhuǎn)換器接收的信號(hào)。 由稱(chēng)重傳感器的稱(chēng)量原理可知，電阻應(yīng)變片組成的傳感器是把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成△ R/R，而應(yīng)變電阻的變化一般都很微小，例如傳感器的 應(yīng)變片電阻值 120Ω ，靈敏系數(shù) K=2，彈性體存額定載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?l000￡，應(yīng)變電阻相對(duì)變化量為： △ R/R=K￡ =2 1000 106 =0. 002 由上式可以看出電阻變化只有 ，其電阻變化率只有 %。殘余的一點(diǎn)漂移依靠軟件的自動(dòng)零點(diǎn)跟蹤來(lái)徹底解決。由于其具有極低的失調(diào)電壓的溫漂和時(shí)漂（177。對(duì)放大環(huán)節(jié)的要求是增益可調(diào) 的（ 70～ 150 倍），根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況增益設(shè)為 100 倍即可，零點(diǎn)和增益的溫度漂移和時(shí)間漂移極小。 放大電路選擇 稱(chēng)重傳感器輸出電壓振幅范圍 0～ 20mV。其測(cè)量原理：用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)，將其粘貼在彈性體上。8 圖 3 稱(chēng)重傳感器原理圖 本設(shè)計(jì)的測(cè)量電路采用最常見(jiàn)的橋式測(cè)量電路，用到的是電阻應(yīng)變傳感器半橋式測(cè)量電路。 ，可以滿足本系統(tǒng)的精度要求。重量誤差應(yīng)控制存177。傳感器的量程應(yīng)根據(jù)皮帶秤的最大流量來(lái)選擇。本設(shè)計(jì)要求稱(chēng)重范圍 0600g，重量誤差不大于 。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱(chēng)物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。 傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱(chēng)量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最人偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。 7 圖 2 AT89C51 單片機(jī)的引腳圖 數(shù)據(jù)采集部分 電子秤的數(shù)據(jù)采集部分主要包括稱(chēng)重傳感器、處理電路電路，因此對(duì)于這部分的論證主要分兩方面。 最后我選擇了 AT89C51 這個(gè)比較常用的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。 考慮到其他部分所帶來(lái)的干擾 ,8位 A/D 無(wú)法滿足系統(tǒng)精度要求。 第五， 內(nèi)置 8路 10位高速 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度 25 萬(wàn)次 /秒。 6 第三， 單指令周期，運(yùn)行速度高。此外價(jià)格低廉、性能比較穩(wěn)定的 MPU，具有 64K8ROM、 1RAM、 2 個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器、 5 個(gè) 8 位 I/O 接口。 采用 AT89C51 單片機(jī)。 控制器部分 本設(shè)計(jì)由于要求必須使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器，而且以單片機(jī)為主控制器的設(shè)計(jì)，可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新型的只需要改變軟件程序就可以更新?lián)Q代的“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)”。 5 2 系統(tǒng)方案論證與選型 按照本設(shè)計(jì)功能的要求，系統(tǒng)由 5 個(gè)部分組成：控制器部分、測(cè)量部分、數(shù)據(jù)顯示部分、鍵盤(pán)部分、和電路電源部分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖如圖 1 所示。單片機(jī)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理后，得出當(dāng)前所稱(chēng)物品的重量及總額，然后再顯示出來(lái)。 另外由于實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，稱(chēng)可以有一定量的過(guò)載，但不能超出要求的范圍，為此還設(shè)計(jì)了過(guò)載提示。 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?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤，居民用戶(hù)使用的基本是桿秤。 電子衡器的最大稱(chēng)量 Max 可以用總分度數(shù) n 與分度值 d 的乘積來(lái)表示，即 Max=n用 e 或 d 來(lái)表示。 (1) 量程：電子衡器的最大稱(chēng)量 Max，即電子秤在正常工作情況下，所能稱(chēng)量的最大3 值。一般地信號(hào)的放大、濾波、 A/D 轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模／數(shù) ( A/D)器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的 CPU處理， CPU不斷掃描鍵盤(pán)和各功能開(kāi)關(guān)，根據(jù)鍵盤(pán)輸入內(nèi)容和各種功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來(lái)控制各種運(yùn)算。在數(shù)字式的測(cè)量電路中，通常包括前置放大、濾濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù) 、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。 (3) 測(cè)量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測(cè)量裝置 即處理稱(chēng)重傳感器信號(hào)的電子線路（包括放人器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、調(diào)節(jié)器、補(bǔ)嘗元件、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存貯器件等）。 按照稱(chēng)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。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(chēng)物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱(chēng)電子秤的秤體，一般包括接受被稱(chēng)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。電子秤是電了衡器中的一種，衡器是國(guó)家法定計(jì)量器具，是圍計(jì)民生、國(guó)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。電子稱(chēng)重技術(shù)從靜態(tài)稱(chēng)重向動(dòng)態(tài)稱(chēng)重發(fā)展：計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱(chēng)重和動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的研究與應(yīng)用。 60 年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電了衡器以來(lái)，經(jīng)過(guò) 40 多年的不斷改進(jìn)與完善，我國(guó)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。 因此，稱(chēng)重技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的發(fā)展各國(guó)都非常重視。 稱(chēng)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(yíng)管理等多方面的作用?，F(xiàn)代稱(chēng)重技術(shù)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)成為工藝技術(shù)、儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、預(yù)包裝技術(shù)、收貨業(yè)務(wù)及商業(yè)銷(xiāo)售領(lǐng)域中不可缺少的組成部分。這是由于電子衡器不僅能給出質(zhì)量或重量信號(hào)，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。 電子秤的發(fā)展過(guò)程與其它事物一樣，也經(jīng)歷了由簡(jiǎn)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(guò)程。 關(guān)鍵詞：電子稱(chēng)；單片機(jī)；稱(chēng)重傳感器 II 目錄 1 緒 論 .................................................................... 1 稱(chēng)重技術(shù)和衡器的發(fā)展 .................................................. 1 電子秤的組成 .......................................................... 2 電子秤的基本結(jié)構(gòu) ................................................... 2 電子秤的工作原理 ................................................... 2 電子秤的計(jì)量性能 ................................................... 2 本設(shè)計(jì)思路 ............................................................ 3 2 系統(tǒng)方案論證與選型 ........................................................ 5 控制器部分 ............................................................ 5 數(shù)據(jù)采集部分 .......................................................... 7 傳感器的選擇 ....................................................... 7 放大電路選擇 ....................................................... 9 3硬件設(shè)計(jì) ................................................................. 11 總體規(guī)劃 ............................................................. 11 主控制器電路 ......................................................... 11 傳感器放大電路 ....................................................... 11 顯示電路 ............................................................. 11 4 軟件設(shè)計(jì) ................................................................. 12 系統(tǒng)應(yīng)用程序組成 ..................................................... 12 主程序流程圖 ......................................................... 13 稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)處理技術(shù) ..................................................... 14 5 總結(jié) ..................................................................... 15 參考文獻(xiàn) ................................................................... 16 1 1 緒 論 稱(chēng)重技術(shù)和衡器的發(fā)展 稱(chēng)重技術(shù)自古以來(lái)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。本文在給出智能電子稱(chēng)硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了電子稱(chēng)的軟件控制方法。 本系統(tǒng)針對(duì)電子稱(chēng)的自動(dòng)稱(chēng)重 、數(shù)據(jù)處理等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和制作。 電子稱(chēng)主要以單片機(jī)作為中心控制單元，通過(guò)稱(chēng)重傳感器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，在配以鍵盤(pán)、顯示電路及強(qiáng)大軟件來(lái)組成。 I 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 摘 要 電子秤是將檢測(cè)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(chēng)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(chēng)量精確的工具，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工廠生廠、集貿(mào)市場(chǎng)、超市、大型商場(chǎng)、及零售業(yè)等公共場(chǎng)所的信息顯示和重量計(jì)算。電子稱(chēng)不但計(jì)量準(zhǔn)確、快速方便，更重要的自動(dòng)稱(chēng)重、數(shù)字顯示，對(duì)人們生活的影響越來(lái)越大，廣受歡迎。為了闡明用單片機(jī)是如何對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換、計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行了研究，討論了單片機(jī)控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的計(jì)算問(wèn)題。單片機(jī)控制的電子稱(chēng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，深受人們的喜愛(ài)，本文將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)討論。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國(guó)家法定計(jì)量器具，是國(guó)計(jì)民生、國(guó)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。特別是近 30 年以來(lái)，工藝流程中的現(xiàn)場(chǎng)稱(chēng)重、配料定量稱(chēng)重、以及產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測(cè)等工作，都離不開(kāi)能輸出電信號(hào)的電子衡器。 近年來(lái)，電子秤已愈來(lái)愈多地參與到數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制中。隨著稱(chēng)重傳感器各項(xiàng)性能的不斷突破，為電子秤的發(fā)展奠定了其礎(chǔ)，國(guó) 外如美國(guó)、西歐等一些國(guó)家在 2 0 世紀(jì) 6 0 年代就出現(xiàn)了 0 .1%稱(chēng)量準(zhǔn)確度的電子秤，并在 7 0 年代中期約對(duì) 75%的機(jī)械秤進(jìn)行了機(jī)電結(jié)合式的電子化改造。稱(chēng)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。 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。現(xiàn)今電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。通過(guò)分析近年來(lái)電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢(shì)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(chēng)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。 2 電子秤的組成 電子秤的基本結(jié)構(gòu) 電子秤是利用物體的重力作用來(lái)確定物體質(zhì)量（重量）的測(cè)量?jī)x器，也可用來(lái)確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。 (2) 稱(chēng)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(hào)所用的一種輔助手段。 對(duì)稱(chēng)重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對(duì)應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對(duì)被稱(chēng)物體的狀態(tài)的影響要??；能在較差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。這部分習(xí)慣上稱(chēng)載荷測(cè)量裝置或二次儀表。 電子秤的工作原理 當(dāng)被稱(chēng)物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，其重量便通過(guò)秤體傳遞到稱(chēng)重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力一電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)