1、基于應變原理的電子秤設計摘要本文介紹了一種基于應變傳感器的電子秤設計，系統由檢測信號放大電路、檢測信號轉換電路和顯示電路、單片機、數據采集電路。關鍵詞傳感器單片機AT89S52Abstract:keywords:Sensor;MUC;AT89S52;electronicscale1 .緒論現代社會的發展對其稱重技術提出了更高的要求，日常生活使用的稱是廠家制作好的，不能更改使用功能，因此自行實現電子秤具有十分重要的作用。1.1 設計背景60年代初期出現機電結合式電子衡器以來，衡器技術在不斷進步和提高。從世界水平看衡器技術已經經歷了四個階段，從傳統的全部由機械元器件組成的機械稱到用電子線路代替部分

2、機械元器件的機電結合秤，再從集成電路式到目前的單片機系統設計的電子計價秤。我國電子衡器從最初的機電結合型發展到現在的全電子型和數字智能型。現今電子衡器制造技術及應用得到了新發展：電子稱重技術從靜態稱重向動態稱重發展；計量方法從模擬測量向數字測量發展；測量特點從單參數測量向多參數測量發展。常規的測試儀器儀表和控制裝置被更先進的智能儀器所取代，使得傳統的電子測量儀器在遠離、功能、精度及自動化水平定方面發生了巨大變化，并相應的出現了各種各樣的智能儀器控制系統，使得科學實驗和應用工程的自動化程度得以顯著提高。根據近些年來電子稱重技術和電子衡器的發展情況及電子衡器市場的需求，電子稱的發展動向為：小型化、

3、模塊化、智能化、集成化；其技術性能趨向于速率高、準確度高、可靠性高；其應用性趨向綜合性、組合性。11.2 設計意義稱重技術自古以來就被人們所重視，作為一種計量手段，廣泛應用于工農業、科研、交通、內外貿易等各個領域，與人民的生活緊密相連。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計量器具，是國計民生、國防建設、科學研究、內外貿易不可缺少的計量設備，衡器產品技術水平的高低，將直接影響各行各業的現代化水平和社會經濟效益的提高。稱重裝置不僅是提供重量數據的單體儀表，而且作為工業控制系統和商業管理系統的一個組成部分，推進了工業生產的自動化和管理的現代化，它起到了縮短作業時間、改善操作條件、降低能源和材料的

4、消耗、提高產品質量以及加強企業管理、改善經營管理等多方面的作用。稱重裝置的應用已遍及到國民經濟各領域，取得了顯著的經濟效益。電子秤是稱重技術中的一種新型儀表，廣泛應用于各種場合。電子秤與機械秤比較有體積小、重量輕、結構簡單、價格低、實用價值強、維護方便等特點，可在各種環境工作，重量信號可遠傳，易于實現重量顯示數字化，易于與計算機聯網，實現生產過程自動化，提高勞動生產率。從世界水平看，衡器技術已經經歷了四個階段，從傳統的全部由機械元器件組成的機械稱到用電子線路代替部分機械元器件的機電結合秤，再從集成電路式到目前的單片機系統設計的電子計價秤。我國電子衡器從最初的機電結合型發展到現在的全電子型和數字

5、智能型?，F今電子衡器制造技術及應用得到了新發展：電子稱重技術從靜態稱重向動態稱重發展；計量方法從模擬測量向數字測量發展；測量特點從單參數測量向多參數測量發展。常規的測試儀器儀表和控制裝置被更先進的智能儀器所取代，使得傳統的電子測量儀器在遠離、功能、精度及自動化水平定方面發生了巨大變化，并相應的出現了各種各樣的智能儀器控制系統，使得科學實驗和應用工程的自動化程度得以顯著提高。22 .總體方案設計2.1 設計要求稱重范圍05Kg,稱重誤差小于1%,可以自主設置被稱量物體的價格，并顯示付款金額等功能，基于這個指標和要求研究電子秤設計思路。2.2 系統框架設計系統主要由控制、測量、報警、數據顯示、鍵盤

6、和電源等6個部分組成，其設計框圖如圖1所示。圖1系統框圖設計2.3 電子秤工作原理測量部分是利用電阻應變片式稱重傳感器測量壓力信號，當被稱物體放置在秤體的秤臺上時，應變片發生形變，傳感器隨之產生力電效應，將物體的重量轉換成與被稱物體重量成一定函數關系（線性關系）的模擬電信號（電流或電壓）。此電信號一般比較微弱，經過放大電路放大、濾波后再由模數（A/D）轉換成為數字信號，再送入CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關，根據鍵盤輸入內容和各種功能開關的狀態進行必要的判斷、分析，由儀表的軟件來控制各種運算，將數字信號轉換為物體的實際重量信號。運算結果送到內存，需要顯示時，CPU發出命令，從內存中

7、讀出送到顯示器顯示，或送到打印機打印。3 .系統硬件設計3.1 控制電路控制部分選用內部帶有8KB的AT89S52單片機，其引腳圖如圖2所示，電路框圖如圖3所示。(T2)P10匚140vcc(T2EX)P1.1r239二1PQ.Q(ADO)P12匚338口P0.1(AD1)P13L437,JP0.2(AD2)P1.4I53e1P0.3(AD3)fMCSl)P1.5I635-IP0.4(AD4)fMtSO)P1.6匚734P0.5(ADS)(GCK)P17匚a33P0.6(AD6)R號丁匚號32PC-7(AD7)(RXD)F30匚1031二1EA/VF»P(TXD)P3.1匚113QA

8、LE/PROGINTO)P3,2L1229PSEZ(INTt)P3.3r1328-lP2.7(A151(TOJP34r1427P26(A14i(T1)P35i1526_lP25(A13.(WRjP36L1625_P24(A12j(RD)P3.7匚1724P23(A11IXTAL2二1823一P2.2(A10XTAL11922P21pA9»GNDL2021P2.D(A8)圖2AT89S52弓I腳圖LED顯示窘段碼驅動電路U10位LE口顯示器電路U&圖3控制部分電路框圖3.2傳感器電路圖4傳感器電路原理圖數據采集部分包括稱重傳感器、處理電路和A/D轉換電路。傳感器選用具有過LED

9、顯示器位碼3R動電路SP20C-G501,內部惠斯頓電橋具有抑制溫度變化的影響、抑制干擾等優點。稱重傳感器工作原理圖如4所示，其輸出信號電壓為：E空十空十空十出,mEfutinR2R4R1RR3R43.3 放大電路傳感器輸出電壓范圍為020mVo而A/D轉換的輸入電壓要求020mV,因此放大環節要有100倍左右的增益。采用INA128放大器設計的電路如圖5所示。圖5基于INA128放大器的放大電路圖5的放大電路中，前級采用運放A1和A2組成并聯型差動放大器。阻容耦合電路放在前級放大器和后級放大器之間，這樣可以為后級放大器提高增益，進而提高電路的共模抑制比。同時，由于前置放大器的輸出阻抗很低，又

10、采用共模抑制技術避免了阻容耦合電路中的阻、容元件參數不對稱（匹配）導致的共模干擾轉換成差模干擾的情況發生。后級電路采用廉價的儀器放大器，將雙端信號轉換為單端信號輸出。由于阻容耦合電路的隔直作用，后級放大器可以做到很高的增益，進而得到很高的共模抑制比。3.4 A/D轉換電路和鍵盤電路本設計采用精度高、價格低廉、功耗較低的12位A/D轉換器AD754來設計A/D轉換。由于電子秤需要設置單價（10個數字鍵），還具有確認、刪除等功能，包括復位鍵公17個。16個按鍵采用4X4矩陣式鍵盤，圖6所示是其電路圖，其中復位鍵使用獨立式按鍵實現。LCD液晶顯示來設計。當稱重物體重量超I/O值為高電平，三極管導通，

11、使蜂鳴器發7所示。3.5 顯示和數據輸出載荷測量裝置設計系統采用過系統設計所允許的重量時，通過程序使單片機出報警聲，同時報警燈D1發光。其報警電路如圖圖64X4矩陣式鍵盤原理圖圖8報警電路圖3.6 顯示和數據輸出載荷測量裝置設計本設計采用LCD12864顯示屏作為單片機的顯示電路。單片機的控制顯示步驟主要為:首先對LCD進行初始化，顯示顯示為手動設置界面，此時可通過上下左右四個方向對單價及重量（軟件調試過程中）進行手動設置，同時輔以累加功能，此時顯示屏上可顯示出單價、重量、金額及累計金額（累加的金額數為默認值，不予顯示）圖7LCD顯示電路圖R210K如圖7所示，采用LCD12864作為顯示電路

12、，其中R3電阻和10科F的電容組成上電復位電路，對LCD的點陣都初始化為0;圖中R2電位器是用來調節LCD顯示對比度。RS、RW、EN、CS2、CS1為LCD的控制信號。當稱重物體重量超過系統設計所允許的重量時，通過程序使單片機I/O為高電平，三極管導通，使蜂鳴器發出報警聲，同時報警燈D1發光。其報警電路如圖8所示。3.7 電源電路設計由于傳感器需要+12V的電源，而系統其他芯片使用+5V電源，因此，本設計采用的電源電路如圖9所示。220V交流電經過變壓器后輸出15V交流電壓，經整流電路變直流，通過LM7812和LM7905進彳TDC/DC變換。得到+12V和+5V電壓。變壓器原邊加入熔斷保護

13、裝置和MFC網絡，使得系統獲得的電壓更穩定，且電路短路時，熔斷裝置迅速切斷電源，保護其他電路元件不被損壞。IVik圖9電源電路圖4 .系統軟件設計軟件系統設計的基本思想是充分利用單片機控制的優勢，實現稱重過程的一系列要求，提高系統的可靠性3。系統軟件由6個模塊構成，分別是主程序模塊、A/D轉換模塊、數制轉換模塊、鍵盤掃描控制模塊、顯示模塊和報警模塊。其中主程序模塊主要完成芯片初始化,按需要調用子程序；A/D轉換模塊主要完成在系統開始運行時，把傳感器傳遞過來的模擬信號轉換成數字信號并傳遞到單片機所涉及到的程序設計；數制轉換模塊主要完成數制的轉換；鍵盤掃描控制模塊主要是判斷按鍵編碼，然后根據編碼將鍵盤代表的數值送到相應的存儲單元，再進行功能選擇或數據處理。顯示模塊主要判斷是否需要顯示，以及如何去顯示。報警模塊主要是比較設定值與實時顯示值，設定值比較小時，則將P1.0置1,將二極管點亮，蜂鳴器發出報警聲音。5 .結論基于電阻應變片式電子秤集微處理技術、傳感器技術和數字顯示技術等于一體，設計了一款多功能的電子秤。經過不斷的改進與實驗，成功地實現了電子秤的稱重、計價、顯示等功能，完成了低成本的項目改造。而且還提出了從硬件和軟件方面的措施來提高系統的穩定性，有效地提高了系統的抗一干擾能，靈活性好，準確度高，操作簡單方便。參考文獻1任治斌.MCS51單片機在電子皮帶自動化中的應