【正文】 感器量程計(jì)算公式（ ）可知： C＝ 11 （ 20＋ ）／ 1 (21) ＝ 為保證電子秤稱(chēng)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，克服傳感器在低量程段線性度差的缺點(diǎn)。傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。一般來(lái)說(shuō)，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱(chēng)量的準(zhǔn)確度就越 高。這種新型的智能儀表在測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展。數(shù)據(jù)顯示部分 根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能?？刂破鞑糠纸邮軄?lái)自 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號(hào)，并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中。 第二章 系統(tǒng)模塊功能與選型 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 。電源 （一節(jié) 5號(hào)電池供電）。分度值 。此外，還可通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定所稱(chēng)物品的價(jià)格。 綜上所述 ,本課題的主要設(shè)計(jì)思路是：利用壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后把數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。 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。現(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 ,居民用戶使用的基本是桿秤。 （ 3）分度數(shù)：衡器的測(cè)量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用 n表示。 （ 2）分度值：電子秤的測(cè)量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。 指標(biāo) 電子秤的計(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(jí)等。 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。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)合式電子衡器以來(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)重裝置不僅是提供重量數(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?；趩纹瑱C(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 時(shí) 間： 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 1 目 錄 序言 第一章 任務(wù)和指標(biāo) 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)指標(biāo) 設(shè)計(jì)思路 第二章 系統(tǒng)模塊功能與選型 控制器部分 數(shù)據(jù) 采集部分 傳感器 的選擇 放大 電路的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 鍵盤(pán)的 設(shè)計(jì)及選擇 顯示電路部分的選擇 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) AT89C51 的 最小系統(tǒng)電路 單片機(jī) 芯片 AT89C51 簡(jiǎn)介 單片機(jī) 管 腳 說(shuō)明 AT89C51 的 最小系統(tǒng)電路 構(gòu)成 電源 電路設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù) 采集部分電路設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 2 傳感器 和其 外圍以及 放大電路設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換芯片與 AT89C51 單片機(jī) 接口電路設(shè)計(jì) 測(cè)量 算法 顯示 電路 與 AT89C51 單片機(jī)接口電路 設(shè)計(jì) 鍵盤(pán) 電路 與 AT89C51 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) 第四章 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 程序 設(shè)計(jì) 框圖 C51 程序 第五章 設(shè)計(jì) 總結(jié) 參考 文獻(xiàn) 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 1 序言 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。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。稱(chēng)重裝置的應(yīng)用已遍 及到國(guó)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。 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 2 第一章 任務(wù) 和指標(biāo) 任務(wù) 單片機(jī)電子計(jì)價(jià)秤： 設(shè)計(jì)重量檢測(cè)、處理與顯示電路，對(duì) 5種以上不同單價(jià)的商品進(jìn)行稱(chēng)量、計(jì)價(jià)和打印及鍵盤(pán)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)上傳等功能 。 （ 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)量的最大值。用 e或 d來(lái)表示。 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 ?d 設(shè)計(jì) 思路 目前 ,臺(tái)式電子秤在商業(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、需要工頻交流電源供應(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場(chǎng)所受到制約。彈簧盤(pán)秤制造工藝要求較高 ,彈簧的疲勞問(wèn)題無(wú)法徹底解決 ,一旦超過(guò)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(chēng)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 。本系統(tǒng) 在設(shè)計(jì)過(guò)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(chǔ)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 AT89系列單片機(jī)，在系統(tǒng)基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 3 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) 。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)。 主要技術(shù)指標(biāo)為：稱(chēng)量范圍 0～ 5kg。精度等級(jí) Ⅲ 級(jí) 。 這種高精度智能電子秤體積小、計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便 ,集質(zhì)量稱(chēng)量功能與價(jià)格計(jì)算功能于一體 ,能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。 放大 電路 圖 21設(shè)計(jì)思路框圖 測(cè)量部分是 利用稱(chēng)重傳感器檢測(cè)壓力信號(hào)，得到微弱的電信號(hào)（本設(shè)計(jì)為電壓信號(hào)），而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動(dòng)放大電路，）處理后，送 A/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出?？刂破鬟€可以通過(guò)對(duì)擴(kuò)展 I/O 的控制，對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，而后通過(guò)鍵盤(pán)散轉(zhuǎn)程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控放大 電路 A/D 轉(zhuǎn)換器 壓力傳感器 AT89C51 單片機(jī) 鍵盤(pán) LCD顯示 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 4 制。 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)”。再則由于系統(tǒng)沒(méi)有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，又考慮到本設(shè)計(jì)中程序部分比較大， 根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)的分析，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的的系統(tǒng)，可以選用帶 EPROM 的單片機(jī)，由于應(yīng)用程序不大，應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)在片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器，這樣電路也可簡(jiǎn)化，在這里選用AT89C51. 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、處理電路和 A/D 轉(zhuǎn)換電路，因此對(duì)于這部分的論證主要分三方面 傳感器的選擇 在設(shè)計(jì)中 ,傳感器是一個(gè)十分重要的元件 ,因此對(duì)傳感器的選擇也顯的特別的重要 ,不僅要注意其量程和參數(shù) ,還有考慮到與其相配置的各種電路的設(shè)計(jì)的難以程度和設(shè)計(jì)性價(jià)比等等 . 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)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。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。其公式如下： C＝ K0K 1K 2K 3(W max＋ W)/N （ ） C— 單個(gè)傳感器的額定量程； W— 秤體自重； Wmax— 被稱(chēng)物體凈重的最大值； N— 秤基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 5 體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量 ； K0— 保險(xiǎn)系數(shù)，一般取值在 ～ 之間； K1— 沖 擊系數(shù)； K2— 秤體的重心偏移系數(shù)； K3— 風(fēng)壓系數(shù)。傳感器的量程應(yīng)根據(jù)皮帶秤的最大流量來(lái)選擇。 重量誤差應(yīng)控制在 177。由于 惠斯登電橋具 諸如 抑制溫度變化的影響，抑制干擾，補(bǔ)償方便等 優(yōu)點(diǎn)，所以該傳感器測(cè)量精度高、溫度特性好、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種結(jié)構(gòu)的動(dòng)、 靜態(tài)測(cè)量及各種電子秤的一次儀表。當(dāng)彈性體受力變形時(shí)，應(yīng)變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 6 變化。而 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求為 0～ 2V，因此放大環(huán)節(jié)要有 100 倍左右的增益。按照輸入電壓 20mV，分辨率 20200 碼的情況，漂移要小于 1181。由于其具有極低的失調(diào)電壓的溫漂和時(shí)漂（177。V），從而保證了放大環(huán)節(jié)對(duì)零點(diǎn)漂移的要求。穩(wěn)定的增益量可以保證其負(fù)反饋回路的穩(wěn)定性，并且最好選用高 阻值的電阻和多圈電位器 。這樣小的電阻變化既難以直接精確測(cè)量，又不便直接處理。在前級(jí)處理電路部分，我們考慮可以采用以下幾種方案： 方案一、利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成前級(jí)處理電路； 普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。所以，此種方案不宜采用。其設(shè)計(jì)電路如圖 22所示： 方案（三）： 采用專(zhuān)用儀表放大器，如： INA126， INA121 等構(gòu)成前級(jí)處理電路。 +++A1A2A3R11 .1 KR31 0KR42 0KR31 0KR21 0KR44KR22 0KR42 0KU1+U2U0 圖 利用普