1、電子秤的探討摘 要 數顯電子秤是現今生活中常用的電子秤重衡器，在各大超市、大中型商場、物流配送中心都可以看到。數顯電子秤在結構和原理上取代了傳統的機械式稱量衡器。與傳統的機械式稱量衡器相比較，數顯電子秤具有稱量高精度、應用范圍廣、易于操作使用等優點，在工作原理、結構和材料上都是全新的計量衡器。本文的主要介紹了數顯電子稱的實現，以及數顯電子稱在現實生活中的應用以及商業價值。整個電子稱系統能夠智能化的實現自動測量、自動報警、直觀顯示等功能，可以更好的應用于不同的應用場合，適應了中小型市場發展的需要。實現了對市場上要求測量方式便捷、快速、準確的的多樣化需求。數顯電子稱不僅解決了傳統測量的各種弊端，而

2、且還具有廣闊的商業價值，極大的方便了市場上的測量問題。關鍵詞：電子稱，單片機 AT89C51，稱重傳感器，A/D轉換，液晶顯示器1 引言 隨著電子高科技的快速發展，電子稱重技術也定將日新月異。功能更加齊全的高精度的先進電子稱將會不斷問世，其應用范圍也會更加廣闊。從實際情況看來，目前中小型市場上使用的稱量工具，主要還是以桿秤、臺秤、小型簡易電子稱為主，操作簡單但精度比較低，而且調整時間長，運行不可靠，易損件多，維修困難，能源消耗大，生產成本比較高。這些特點導致了中小型市場上電子稱產品的整體水平偏低，產品質量在低水平徘徊。在這些中小型市場，稱重儀器選擇的局限性，已逐漸無法滿足越來越走向現代化的需求

3、，對電子稱的要求不僅僅要簡便而且要更公平更合理，對精度不僅有要求，對功能也有更多的期望，電子稱不僅要稱量較重物體，還能夠更精確的稱量較輕的物體，比如茶葉和藥材等，要求精度更高，稱量更準確1。數顯電子稱便是基于此而提出的研發課題，不僅能夠自動切換精度進行測量不同物體，還能夠克服上述諸多缺點，實現操作簡易、維修容易、調整時間短、不易損壞等特點，還具有較大的實用價值。 2 數據顯示模塊 LCD顯示的框圖如圖1。LCD顯示單片機鍵盤控制圖1 數顯電子稱LCD顯示的框圖 LCD 液晶顯示器 的構造是在兩片平行的玻璃當中放置液態的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子

4、改變方向，將光線折射出來產生畫面3。我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產品中都可以看到。在單片機系統中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優點：顯示質量高、數字式接口、體積小、重量輕、功耗低。目前單片機技術比較成熟，功能也比較強大，被測信號經放大整形后送入單片機，由單片機對測量信號進行處理并根據相應的數據關系譯碼顯示出被測物體的重量。單片機控制適合于功能比較簡單的控制系統,而且其具有成本低,功耗低,體積小算術運算功能強,技術成熟等優點。但其缺點是外圍電路比較復雜,編程復雜。使用這種方案會給系統設計帶來一定的難度，但是這種

5、方案加強了人機交換的能力，而且滿足設計要求。3 單片機的介紹生活中很多智能化電子設備都是以單片機為主控制的，它可以容易地將計算機技術和測量控制技術結合在一起，并且只需要改變軟件程序就可以更新換代的“智能化測量控制系統”。這種新型的智能儀表在測量過程自動化、測量結果的數據處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進展。再則由于系統沒有其它高標準的要求，又考慮到單片機中程序部分比較大，根據數顯電子稱的原理的分析，這樣一個簡單的數顯電子稱，可以選用帶EPROM的單片機，由于應用程序不大，應用程序直接存儲在片內，不用在外部擴展存儲器，這樣電路也可簡化4。AT89C51內部帶有8KB的程序存儲器，片內存儲

6、器采用閃速存儲器，使程序寫入更加方便，基本上已經能夠滿足我們的需要。并且AT89C51單片機特點能與MCS-51 兼容，有 4K字節可編程閃爍存儲器，壽命能夠達到1000寫/擦循環，數據可以保留時間長達10年，全靜態工作：0Hz-24MHz，三級程序存儲器鎖定，128×8位內部RAM，32可編程I/O線，兩個16位定時器/計數器，5個中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內振蕩器和時鐘電路。所以AT89C51符合本次設計的主控芯片。4  傳感器的介紹與分析傳感器處于研究對象與測控系統的接口位置，一切科學研究和生產過程要獲取的信息，都要通過它轉換為易傳輸

7、與處理的電信號5。稱重傳感器工作原理圖如圖2所示。圖2 傳感器工作原理圖其工作原理：用應變片測量時，將其粘貼在彈性體上。當彈性體受力變形時，應變片的的敏感柵也隨之變形，其阻值發生相應的變化，通過轉換電路轉換為電壓或電流的變化6。由于內部線路采用惠更斯電橋，當彈性體承受載荷產生變形時，輸出信號電壓可由下式給出： 稱重傳感器是力傳感器當中一個重要的品種,實際應用及其廣泛.稱重傳感器中最多的是電阻應變式稱重，應變片是稱重傳感器的核心單元,彈性體是基礎組成部分.稱重傳感器按結構類型分主要有S行雙連孔式傳感器,柱式傳感器,輪輻式與橋式傳感,柱環式傳感器,剪切梁式傳感器和單S梁式傳感器.S行雙連孔式傳感器

8、量程范圍一般在2Kg到500Kg，這種類型稱重傳感器抗偏，抗側能力較強。柱式傳感器的測量范圍都很大，一般最大可以達到幾百噸，它剛性好，抗過載能力強，加工也簡單，重量也比較輕。輪輻式傳感器由于結構的對稱性，所以能夠承受大的側向力，由于它有較大的滯后誤差，很多場合都被橋式傳感器所取代。橋式傳感器的彈性體形狀象橋，因此得得名7。橋式傳感器精度高，標定方便，普遍應用于汽車秤跟平臺秤等多個場合。柱環式傳感器由于本身的結構特性目前大多僅用于測量拉力，其精度一般在0.03到0.05之間。剪切梁式傳感器運用剪切原理制作而成，精度跟穩定性都很高，一般都不需要要線性補償都能達到要求。它不受測力點變化的影響。測量范

9、圍在幾十千克的場合一般選用單S梁式傳感器，它不適合在振動大的時候使用8。5  放大電路的分析 如圖4為儀表放大器，該放大器增益 通過改變RG的大小來改變放大器的增益。具有體積小、功耗低、精度高、噪聲低和輸入偏置電流低的特點9。圖3 INA126儀表放大器常見的放大器主要有多級放大器、運算放大器構成差動放大器、用專用儀表放大器，如：AD620，INA126等10。 多級放大器信號轉換需要很高的精度，會影響測量精度。運算放大器構成的差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點，此電路誤差將會影響輸出精度，難度較大。儀表放大器芯片內部采用差動輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大

10、，增益高，精度也非常好，且外部接口簡單，比較適合使用。6 A/D轉換器的選擇與應用目前，世界上有多種類型的ADC，有傳統的并行、逐次逼近型、積分型ADC，（1） 并行比較A/D轉換器并行比較式A/D轉換的抗干擾能力差，由于工藝限制，其分辨率一般不高于8位，因此并行比較式A/D只適合于數字示波器等轉換速度較快的儀器中，不適合本系統11。（2） 逐次逼近型A/D轉換器在高于14位分辨率情況下，價格較高；傳感器產生的信號在進行模/數轉換之前需要進行調理，包括增益級和濾波，這樣會明顯增加成本。AD574是單片高速12位逐次逼近型A/D轉換器，內置雙極性電路構成的混合集成轉換顯片，具有外接元件少，功耗低

11、，精度高等特點，并且具有自動校零和自動極性轉換功能，只需外接少量的阻容件即可構成一個完整的A/D轉換器。其性能指標為：其精度為5/2048=0.002，遠遠小于誤差±0.005。且其價格明顯低于其他同類產品（如MAX197），因此，我選用了此芯片，作為模數轉換器12。結論綜上所述，隨著集成電路和計算機技術的迅速發展，數顯電子稱在智能測量領域將會起到越來越重要的作用。而智能稱重的核心部件就是單片機，AT89C51單片機帶有8KB的程序存儲器，4K字節可編程閃爍存儲器。片內存儲器采用閃速存儲器，使程序寫入更加方便，能夠滿足邏輯需要。而傳感器作為測控對象信息的入口，它是一種能將特定的被測量

12、信息按一定規律轉換成某種可用信號輸出的器件，是信息采集的重要手段。數顯電子秤提供了一種簡易合理、低成本、高性能的實現方案，可以用來實現物體的精確測量。完全達到了商品的自動化、數字化和智能化，具有很好的應用價值和意義。參考文獻1 杜坤梅.李鐵才.單片機控制技術M.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社. 2000.84-87.2 李晶皎.嵌入式語音技術及16位單片機應用M. 北京: 北京航空航天大學出版社. 2003.95-105. 3 丁玉美，高西全. 電子技術基礎M. 西安：西安電子科技大學出版社. 2001.47-48.4 童詩白，單片機原理M.北京：高等教育出版社，2001.84-87. 5 閻石

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