【MT48】毕业论文（设计）_简易电子秤的设计.doc文档 ㊣ 精品文档 值得下载

变传统称重工具在使用上存在的问题，在本设计中将智能化自动化用在了电子秤系统中。

此电子秤很大程度上满足了应用需求，具有很大的应用前景。

本文以单片机系列的集成电路为信息处理核心，提出电子秤的硬件设计方案，详细的分析了各单元的硬件电路，给出了仪器电路设计和软件流程，及相关电路图原理图，最后介绍了系统的硬件调试和软件调试。

关键词电子秤硬件设计电路图湖北科技学院学士学位论文绪论选题的背景和意义研究现状论文主要研究内容总体方案设计电子秤整体方案主控制器的方案称重传感器的方案放大器的方案模数转换器的方案键盘部分的方案显示部分的方案过载报警部分的方案电子秤的硬件设计系统设计的总体思路单片机最小系统放大电路模数转换器与单片机接口电路显示电路与单片机接口电路键盘电路与单片机接口电路报警电路电源电路电子秤系统的软件设计主程序的设计子程序的设计模数转换子程序的设计键盘扫描子程序的设计显示子程序的设计价格计算子程序的设计报警子程序的设计系统调试湖北科技学院学士学位论文软件调试硬件调试结论与展望论文的特点研究展望致谢参考文献附录系统原理图附录仿真图附录实物图附录程序清单即可绪论绪论选题的背景和意义电子秤是日常生活中常用的称重器材，广泛应用于超市大中型商场物流配送中心。

电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。

相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高装机体积小应用范围广易于操作使用等优点，在外形布局工作原理结构和材料上都是全新的计量衡器。

电子秤的设计首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。

经放大后的模拟电压信号经转换电路转换成数字量被送入到主控微处理器中，再经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物体的重量。

研究现状电子秤不仅要向高精度高可靠方向发展，而且更需向多种功能的方向发展。

据悉，目前电子秤的附加功能主要有以下几种电子秤附加了处理机构计算机信息补偿装置，可以进行自诊断自校正和多种补偿计算和处理。

具有皮重净重显示等特种功能。

电子秤有些已具备了动物称量模式，即通过进行算术平均积分处理和自动调零等方法，消除上述的误差。

附加特殊的数据处理功能。

目前的电子秤有附加多种计算和数据处理功能，以满足多种使用的要求。

今后，随着电子高科技的飞速发展，电子秤技术的发展定将日新月异。

同时，功能更加齐全的高精度高智能的先进电子秤将会不断问世，其应用范围也会更加拓宽。

论文主要研究内容本文主要是设计的内容是简易电子秤，它用单片机作为处理核心，信号由压力传感器感受后经放大器放大和模数转换后输入到单片机处理，同时该电子秤具有显示和键盘输入。

该电子秤具体实现的功能是能够测量定质量内物体的质量，能够利用键盘输入价格，具有清零，可以计算总价，并能通过直接显示出来，超过所测重量时能够报警。

湖北科技学院学士学位论文总体方案设计电子秤整体方案电子秤设计的整体方案是传感器采集到因压力变化产生的电信号，但是般这样产生的电信号很小，需要利用放大电路将其放大，放大的电信号通过模数转换器转换为数字信号后送入到微处理器中处理，微处理器处理后输出信号控制显示器显示出来。

同时还需要键盘对物品单价等信息输到微处理器内部，还需要有过载报警装置。

其整体设计方案如图所示图电子秤整体设计方案图主控制器的方案主控制器是电子秤的核心部分，它需要接受转换后的传感器信号，同时也能扫描接受到键盘的输入信号，计算价格后控制显示器的输出，当超过称重量量程时还要控制报警装置报警。

主控制器的选择有两个如下两个方案。

方案单片机作为主控制器单片机控作为主控制器其优点有可以做成专用的控制系统，程序被固化，可靠性较高，操作简单，易于维护，并且成本低。

在比较小型的控制系统中，最适合的应是单片机作为控制核心。

但在大型的控制系统中，控制系统各方面性能要求很高，或者工作环境很恶劣，有很强的电噪声电磁干扰机械振动极端温度和湿度很大的环境中，如果利用单片机作为控制系统，其性能会受到相应的影响。

方案二作为主控制器作为主控制器应用广泛，它具有接线简单，通用性好，编程简单，使用方便，可连接为控制网络系统，易于安装，便于维护，其主要应用在准确精密快速稳定和多点控制的系统中，但是其价格昂贵。

本文设计的简易电子秤精度不需要很高，它需要控制器及程序被固化，并且工作放大电路传感器转换器报警电路主控制器显示键盘输入总体方案设计环境适宜。

单片机作为处理器完全能够满足要求，并且单片机价格低廉，体积小，最终我选择了市面上常见的系列的单片机作为主控制器。

称重传感器的方案称重传感器按转换方法分为光电式液压式电磁力式电容式磁极变形式振动式陀螺仪式电阻应变式等类，我选择应用最广泛的电阻应变式传感器。

电阻应变式称重传感器是利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作的，根据传感器理论可知，设长为截面积为电阻率为的电阻丝，已知其阻值为当电阻丝两端有机械应力时，都会发生变化，从而导致电阻发生变化。

这种应变片式传感器是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。

电阻应变片把机械应变信号转换为后，由于应变量及相应电阻变化般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。

因此，要采用转换电路把应变片的变化转换成电压或电流变化。

其转换电路常用测量电桥。

如图所示为常见的直流供电的平衡差动测量电桥图直流供电的平衡差动测量电桥图中，为供桥电源电压，当初始有时，则电桥输出电压或电流为零，这时电桥处于平衡状态。

其测量原理用应变片测量时，将其粘贴在弹性体上。

当弹性体受力变形时，应变片的敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化。

由于内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下式给出湖北科技学院学士学位论文本文的目的是设计简易电子秤，最大称重约为千克，重量误差不大于千克考虑到与其相配置的各种电路的设计的难易程度和设计性价比，最终选择了电阻应变式称重传感器，其称重规模为。

放大器的方案压力传感器感受重力转换后输出的信号般电平较低经由电桥等电路变换后的信号亦难以直接用来显示记录控制或进行模数转换。

为此，测量电路中需要模拟放大环节。

这环节目前主要依靠由集成运算放大器的基本元件构成具有各种特性的放大器来完成。

所采用的传感器输出电压振幅范围。

而模数转换的输入电压要求为，因此放大环节至少倍的增益，此处我们需要放大倍。

根据本设计的实际情况增列出了两种方案。

方案由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器。

差动放大器具有高输入阻抗，增益高的特点，可以利用普通运放如做成个差动放大器，其内部电路图如图所示。

图差动放大器内部电路电阻电容用于滤除前级的噪声，为普通小电容，可以滤除高频干扰，为大的电解电容，主要用于滤除低频噪声。

优点输入级加入射随放大器，增大了输入阻抗，中间级为差动放大电路，滑动变阻器可以调节输出零点，最后级可以用于微调放大倍数，使输出满足满量程要求。

输出级为反向放大器，所以输出电阻不是很大，比较符合应用要求。

缺点此电路要求相等，误差将会影响输出精度，难度较大。

实际测量，每级运放都会引入较大噪声，对精度影响较大。

方案二采用专用仪表放大器，如，等。

此类芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口简单。

总体方案设计以为例，引脚图如所示图引脚图放大器增益，通过改变的大小来改变放大器的增益。

因为放大的倍数是，所以大致选用欧姆的电阻就可以了。

基于以上分析，采用专用仪表放大器能跟好的满足要求，我最终选择了。

模数转换器的方案称重传感器采集的压力信号是模拟量，单片机系统内部运算时用的都是数字量，即和，因此对于单片机而言我们无法直接操作模拟量，必须将模拟量转换为数字量。

这就需要在单片机前段加上模数转换器，模数转换器就是将输入的模拟信号转换成数字信号。

而模数转换器的数字信号提供给微处理器处理。

现在模数转换的基本方法有十几种，常用的有计数法逐次比较法双斜积分法和并行转换法。

由于逐次比较法模数转换具有速度快分辨率高等特点，而且采用这种方法的芯片成本较低，所以我们选用逐次比较型模数转换集成芯片，是美国国家半导体公司生产的种位分辨率双通道模数转换芯片，其输入输出电平与相兼容，电源供电时输入电压在之间，工作频率为转换时间为，般功耗仅为由于它体积小，兼容性，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。

图为双列直插式封装引脚图。

图引脚图湖北科技学院学士学位论文键盘部分的方案键盘部分有两个可行的方案，第是采用的矩阵键盘结构的键盘接口电路，第二是采用的矩阵键盘结构的键盘接口电路。

由于电子秤需要设置单价十个数字键，还具有确认清零等功能，总共需设置个键包括个复位键，其中复位可以单独拿出来。

所以我们采用的矩阵键盘结构的键盘接口电路。

矩阵式键盘的特点是把检测线分成两组，组为行线，组列线，按键放在行线和列线的交叉点上。

图给出了个的矩阵键盘结构的键盘接口电路，图中的每个按键都通过不同的行线和列线与主机相连这。

矩阵式键盘共可以安装个键，但只需要条测试线。

图矩阵式键盘图显示部分的方案数据显示是电子秤的项重要功能，是人机交换的主要组成部分，它可以将测量电路测得的数据经过微处理器处理后直观的显示出来。

数据显示部分可以有以下两种方案供选择是数码管显示，二是液晶。

显示每个数码管只能显示个数字，电子秤系统需要许多数码管，会使线路变得复杂化。

液晶显示器是种极低功耗显示器，其能够多行显示，并且能够显示汉字或英文字母，应用于电子秤中能够更人性化，更容易操作。

所以最终选择了两行显示的，的引脚图如所示。

图液晶显示器总体方案设计过载报警部分的方案智