电子称重器的设计

摘要：本系统设计过程中，主要运用有压力传感器，单片机为核心的控制系统，以及键盘及显示接口电路更等模块完成电子称重器的设计。通过压力传感器将重力数据转换为电信号，经初级信号处理，由A/D转换为数字量，送入处理器（单片机）进行数据处理。结果由LED进行显示。电子称重技术与传统机械杠杆称重相比，测量速度快，测量结果准确，并且测量方式便捷。

关键词：压力传感器；单片机AT89C51；A/D转换；电子秤；应变片；LCD

The design of electronic weighing device

Abstract：The design process of the system, mainly using a pressure sensor, MCU control system as the core, and the keyboard and display interface circuit and other modules to complete the design of electronic weighing device. Through the pressure sensor gravity data is converted to electrical signals, the primary signal processing, A/D conversion to digital quantity, is sent to the processor (SCM) data processing. Results are displayed by the LED. Electronic weighing technology and traditional mechanical lever weighing, measuring speed, accurate measurement, and the measurement is convenient.

Keywords: pressure sensor; AT89C51 single-chip microcomputer; A/D conversion; electronic scale; strain; LCD

1绪论 1

1.1课题背景 1

1.2电子称发展历史 1

1.3电子称的现状 1

1.4电子称的特点 2

2 方案设计 3

2.1构思 3

2.2构成及工作原理 3

2.3系统框图各部分作用 4

3 硬件电路的设计 5

3.1主控电路 5

3.1.1单片机AT89C51 5

3.1.2单片机引脚说明 5

3.1.3单片机最小系统 7

3.2传感器设计与选择 8

3.3信号放大电路 10

3.4A/D转换器 12

3.5键盘输入 14

3.6 E2PROM 15

3.7显示电路 15

3.8电源电路 16

3.9报警电路的设计 17

4软件电路的设计 18

4.1系统应用程序组成 18

4.2软件总流程图 18

4.3初始化程序流程图 19

4.4压力传感器程序流程图 20

4.5预处理程序流程图 20

4.6称重程序流程图 21

4.7键盘/显示子程序设计 22

5电子称软件调试 23

6小结与致谢 23

小结 23

致谢 24

参考文献 25

附录 26

1.原理图 26

2.程序 27

1绪论

1.1课题背景

现如今，在商业贸易中电子称已被广泛使用，同时电子称也在着较大局限性：体积大、制作成本高，需使用工频交流电源供电、不利于随身携带等，应用受到制约。现有的便携式称为杆秤或以弹簧的拉伸变形来实现计量的弹簧秤，杆秤现在是人们使用较为普遍的测量工具。弹簧称的制造需要有比较高制造工艺，但依然不能完全解决弹簧的疲劳问题，一旦超过弹簧性平衡限度，就导致弹簧变形，测量结果会有很大误差，和弹簧称被损坏，从而影响测量结果的真实性，弹簧称也只是暂时作为称重测量的代用品，也逐步进入被取消的行列中。长久以来，人们都在期待测量的准确性、实用性以及价格低廉的电子秤投放市场。基于电子秤的现状，本电子称重器围绕单片机控制而设计。要满足商业贸易和居民家庭使用需求，本设计称要具有体积小、便于携带，要具有测量结果准确，还要具有计算功能。

1.2电子称发展历史

历史记载，称重器存在的最古老的证据的日期为公元前2400年至1800年印度河流域，即今巴基斯坦境内。但在此之前，没有任何可以测量物体重量的精度和标准衡器。电子称在古埃及，可以追溯到大约公元前1878，但真真的使用电子称可能延伸要早得多。达芬奇改进和发明现代意义上的体重秤，慢慢很多的电子称品牌进入了中国市场是伴随着电子秤行业的发展，人们使用的更多的是电子秤，越来越多的电子秤品牌被人类熟悉例如上海凡展衡器是一家专业致力于电子衡器研制、开发、生产和销售的高新技术企业，一批精干的电子衡器专业技术人才被企业所拥有，凭借领先的技术、创新严谨的设计，精良的生产设备、完备的检测和质量保证体系，为用户提供品质卓越的电子衡器。几十种规格的各类衡器及配套件，具有品种多、规格全、交货快、质量优、价格低的特点，在直接用户及广大经销商中具有良好的口碑电子体重秤最主要的目的就是精确感知变化，了解最真实的自己！而且现代意义上的电子体重秤体重测量的精确到0.1KG。即站即测，操作简便。这是很多人喜欢它的原因。

1.3电子称的现状

50年代，衡器制造业的发展被电子技术的渗入推动了。机电结合式电子衡器是从60年代初期出现的，经过40多年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平。从而更好的发展电子衡器制造技术及应用。从静态称重向动态称重发展电子称重技术；从模拟测量向数字测量发展计量方法；从单参数测量向多参数测量发展测量特点。但总而言之，我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。

1.4电子称的特点

电子称在功能上来说要有更好的可扩展性，不必拘束于具体的硬件，不像传统的杠杆式称重方法，不能够具有很高的灵活，而且称重时需要人为的提起来，这在使用时是极为费力的。电子称总的发展倾向于是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋势是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋势是“智能称重控制运动和非运动对控制效果的影响”功效；其操纵性能趋向于阐发性和组合性。

近几年新研制的电子称构造体现了体积小、高度低、重量轻（即小、薄、轻）发展倾向。对于电子平台秤、电子轮重能力低，可用于薄板或超薄圆形称重传感器，嵌入式钢板或铝板和称重传感器直径盲孔底部的表面，低剖面的尺度结构的形成，称重传感器的数量和位置由称加载和力学决定。

关于大型或超大型的承载器构造，如大型静电子汽车衡等，已开端使用的几种长度的标准结够模块，经过部分结合，而生出新的种类和规格。以567m长的同宽度3种尺度模块为例，由单块、二块、三块到四块分体结合，可以结合成尺寸为528m22种规格的分体式秤体。虽然在实际操纵中，根据行业用户的需求，确定其中10余种经常使用的标准规格便可。这类模块化的分体式秤体结构，不仅进步了产物的通用性、更调性和可靠性，而且也大大地提高了生产效率和产品质量。同时还降低了本钱，加强了企业的市场单干才能。

控制器与电子计算机组合运用可以在电子秤称重上更好的展现出来，把持电子计算机的智能来增加称重展现控制器的功效。使电子秤在原有功效的底子上，增加推理、判定、自诊断、自适应、自机关等功能，这就是当今市场上采用微机化称重展现控制器的电子秤与采用智能化称重展现控制器的电子秤的根蒂差别。

2 方案设计

2.1构思

电子称是一种在实际工作和生活中经常使用的称量物体重量的工具。本文主要讲解了电子称的电路构成以及它的工作过程。所设计的电子秤具有基本称重、显示、置零、清除、去皮功能。本设计的电子称称重量程为0-50Kg，并且能清楚的显现出多少重量，制作成本低，且测量精度高，易携带的特征。由压力传感器作为电子称的传感器，在传感器的基础上，加上秤盘，组合成称重机构。把重量转换成传感信号，传感信号较小，需送入放大器将小信号进行放大，将放大的信号输入A/D转换，利用A/D转换把模拟信号转化为数字信号，将得到的数字信号传送至单片机，通过程序对信号进行处理，实现称重功能，并将重量用LED显示出来。

小结

在总结中，最重要的一点是本次设计的周期较长。原因是最开始总体规划没有很好的策划好，导致做的过程中修改量过多，使得开发效率下降，但是在这做的过程中收获了关于如何做好一样东西或者说如何做好一个产品的理念，这对以以后的学习是很有帮助的，而且写程序过程中考虑代码的空间与时间复杂性，其重要的是可移植性，可读性和可修改性。

硬件方面的问题在于平时的积累与调试，硬件决定着产品的极限，因为软件也是在硬件上跑的，所以设计出优秀的硬件是必要的。

具有良好的准确性、可靠性、技术先进性和构造简单的电子秤，受到广大用户的青睐。给人们的经济生活带来了便利，同时也在各个商业活动中用途越来越广。

这次电子称是用AT89C51单片机实现的, 不论是稳定性, 还是计量精度性都满足国度对A级电子秤的要求, 它具备较好的校准方法, 价格低廉，性能的稳定, 操作简单。这次用电子秤集传感器技术、微计算机技术、数字显示技术于一体、准确度高、显示直观，便于使用，其反应灵敏、便于使用。通过软件的修改和硬件的少量扩展,才能把性能优越的计价秤、电子台秤等设计出来, 来满足各行业对当代电子衡器的各种需求，该电子秤还可与其它生产质量管理系统项连接，具有推广应用价值——只要稍加扩展。

得到了指导老师与同学的悉心帮助，使我感受到集体的力量是无穷的。，当然知识储备也不能忽略。

参考文献

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[2]康华光．电子技术基础［M］．数字部分．高等教育出版社，1998

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[4]王素珍，郑淑芬，周梅．称重配料系统传感器电源及放大电路［J］．传感器技术，2006

[5]王福瑞．集成电路器件大全［M］．北京航天航空出版社，1999

[6]夏路易．电路原理图与电路板设计教程Protel99se［M］．北京希望电子出版社，2002

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[8]李群芳. 单片机微型计算机与接口技术[M].电子工业出版社.

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