电子秤实验报告

便携式电子秤的设计实现

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摘要

手提电子秤具有称重精确度高，简单实用，携带方便成成本低，制作简单，测量准确，分辨率高，不易损坏和价格便宜等优点。是家庭购物使用的首选。本次实验目的在于:通过对便携式电子秤的设计与制作,了解电阻应变片的工作原理,掌握其使用方法;掌握数码显示电路的设计使用方法;掌握模数转换器、仪用放大器的使用方法；掌握电子电路系统设计的基本方法，培养提高综合利用多学科相关知识进行初步工程设计与实际装调系统电路的能力。本次便携式电子秤设计采用箔式电阻应变片E350~ZAA作为传感器，将力信号转换为电压信号，差动电路采用INA114来放大微小电压信号，转换电路采用双积分A/D转换器ICL进行A/D转换，显示电路采用LED数码管。最终实现了将被称重物体的质量显示在数码管上的功能，称重范围为2kg以内，单位为g。经过最终测量，所设计制作完成的电子秤称重最大绝对误差为5g，

关键词：便携式；电子秤；应变片；7107

一、设计选题及设计任务要求

设计选题：便携式电子秤的设计实现

任务与要求：

设计一个LED数码显示的便携式电子秤，要求如下

1．采用电阻应变式传感器

2．称重范围为0 ~ 2kg

3．测量精度：不低于20克

二、方案设计与论证

设计方案：

方案一：基于单片机的便携式电子秤

1）原理框图

图1-1 基于单片机的便携式电子秤原理框图

2）系统设计思路、工作原理及单片机程序流图

称重传感器根据压力的变化提供相应的线性变化的电信号，该电信号经过高精度差动放大器放大。输入给双积分型模数转换器。转化为数字信号，数字信号可直接由单片机以串行方式读入。

单片机选用STC89C52型单片机，P0口定义为输出口，其中P0.0~P0.6输出要显示数据的段码。P1口中的P1.0~P1.3也定义为输出，显示输出数据的位码。显示器用动态扫描。

3）该设计方案优缺点

a.优点：该系统采用了单片机作为显示模块的驱动电路，具有较好的系统扩展性，在显示压力的同时，还可以通过单片机的其他管脚输出信号以达到的功能的扩展。例如，在平时日常使用外，也可以作为工程应用中显示及反馈模块，通过对压力测量进行阈值的设定，来判定是否对系统的输入进行修正。

b.缺点：

系统的组成模块相对较多，在进行系统调试时可能会出现较多问题，也提高了系统的成本。并且单片机的编程时将会需要大量的时间，对系统的标定比较困难。不适合仅仅应用为日常生活。

方案二：基于普通A/D转换器及编码器的便携式电子秤

1）原理框图

图1-2基于普通A/D转换器及编码器的便携式电子秤原理框图

2）系统设计思路、工作原理

压力传感器实现压电转换，将压力转换为电信号。经过高精度差动放大器放大后。输入给模数转换器，转化为数字信号,由该数字信号控制编码器的编码，从而控制数码管显示。

3）设计的优缺点该

a. 优点：每个模块的功能单一，且没有复杂的编程问题。在整个系统进行调试时，可以比较方便的对每个模块进行测试，能够迅速找到出现问题的模块。比较容易制作。

b. 缺点：使用的芯片较多，信号的噪声较大，且数码管与编码器的电路比较繁杂，在实际焊接中容易出现问题。

方案三：基于普通ICL7107的便携式电子秤

1）原理框图

图1-3 基于普通ICL7107的便携式电子秤原理框图

2）系统设计思路、工作原理

压力传感器实现压电转换，将压力转换为电信号。经过高精度差动放大器放大后。输入给模数转换器，从而控制数码管显示。

3）该设计的优缺点

a. 优点：每个模块的功能单一，且没有复杂的编程问题。ICL7107可直接驱动数码管，在整个系统进行调试时，可以比较方便的对每个模块进行测试，能够迅速找到出现问题的模块。比较容易制作。

b. 缺点：功能单一，仅能作为日常生活使用。不可有其他的功能扩展。

方案论证：

方案介绍中时已经对每个方案的优劣进行了阐述。通过下表对每种方案的突出特点进行比较。

综述：

鉴于本实验仅要求实现一个普通功能的电子秤，没对其有更高的要求，所以方案一并不是十分合适，它的制作流程过于复杂，难以调试，且成本较高。所以这里并不采用方案一。

对于方案二，它的电路连接与方案三相比较为复杂。且功能模块也较多，没有方案三易于调试。成本也相对较高。这里也不采用。

综上所述，本次实验选择实验三为最终的设计方案。

三、单元电路设计与分析

1.测量电路：

电阻应变式传感器可将被测物理量的变化转换成电阻值的变化 , 再经相应的测量电路而最后显示或记录被测量值的变化。在这里，我们用电阻应变式传感器作为测量电路的核心。并应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度。（1）电阻应变式传感器的组成以及原理：

电阻应变式传感器简称电阻应变计。当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面上时，则敏感元件将随构件一起变形，其电阻值也随之变化，而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系，进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件的变形。通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接，即可测得重力、变形、扭矩等机械参数

（2）电阻应变式传感器的测量电路：

图2-1电阻应变式传感器的测量电路

电阻应变片的电阻变化范围为0.0005—0.1欧姆。所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。桥式测量电路有四个电阻，电桥的一个对角线接入工作电压E，另一个对角线为输出电压Uo。其特点是：当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，否则就有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。测量电桥如图2-1

它由箔式电阻应变片电阻R1、R2、R3、R4组成测量电桥，测量电桥的电源由稳压电源E供给。物体的重量不同，电桥不平衡程度不同，指针式电表指示的数值也不同。滑动式线性可变电阻器RP1作为物体重量弹性应变的传感器，组成零调整电路，当载荷为0时，调节RP1使数码显示屏显示零。这里若考虑系统高稳定性，可选用E350－ZAA的2kg称重传感器。E350－ZAA表示图形如下：

图2-2 E350－ZAA实物图型

由图可知上下各贴一个电阻应变片，组成半桥测量电路，记两个电阻应变片分别是、

设计时要求：R5=R6;

△R1=△R4=△R;

2.差动放大电路：

原理：

由于应变片收到力作用阻值变化很小，输出电压也很微弱，只有几mV，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求。因此本次设计中，要求用一个放大电路，即差动放大电路，主要的元件为差动放大器。

图2-3 差动放大电路结构图

放大倍数的推导过程：

在此情况下，就必须选择一种符合要求的放大器。仪表仪器放大器的选型很多，在这里使用一种用途非常广泛的放大器，业自动控制、仪器仪表、电气测量等数字采集的系统就是典型的差动放大器INA126P。它只需高精度和几只电阻器，即可构成性能优越的仪表用放大器。广泛应用于工中。原理框图及封装图如下：

图2-4 INA126P原理图图2-5 INA126P封装图

根据差动放大器原理可计算出：

3.A/D转换及显示电路：

A/D转换的作用是进行模数转换，把接收到的模拟信号转换成数字信号输出。在选择A/D转换时，先要确定A/D转换的位数，该设计运用的是双积分式A/D转换器ICL7107，A/D转换误的位数确定与整个测量控制系统所需测量控制的范围和精度有关，系统精度涉及的环节很多，包括传感器的变换精度，信号预处理电路精度A/D转换器以及输出电路等。

（1）ICL7107双积分型的A／D转换器的特点：

① ICL7107是31/2位双积分型A/D转换器，属于CMOS大规模集成电路，它的最大显示值为士1999，最小分辨率为100uV，转换精度为0.05士1 个字。

②能直接驱动共阳极LED数码管，不需要另加驱动器件，使整机线路简化，采用士5V两组电源供电，并将第21脚的GND接第30脚的IN 。

③在芯片内部从V+与COM之间有一个稳定性很高的2.8V基准电源，通过电阻分压器可获得所需的基准电压VREF 。

④能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。

⑤输入阻抗高，对输入信号无衰减作用。

⑥整机组装方便，无需外加有源器件，配上电阻、电容和LED共阳极数码管，就能构成一只直流数字电压表头。

⑦噪音低，温漂小，具有良好的可靠性，寿命长。

⑧芯片本身功耗小于15mw（不包括LED）。

⑨不设有一专门的小数点驱动信号。使用时可将LED共阳极数数码管公共阳极接V+.

⑩可以方便的进行功能检查。

(2) ICL7107引脚功能

V＋和V-分别为电源的正极和负极，

A1-G1,A2-G2,A3-G3：分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号，依次接个位、十位、百位LED显示器的相应笔画电极。

AB4：千位笔画驱动信号。接千位LEO显示器的相应的笔画电极。

POL：液晶显示器背面公共电极的驱动端，简称背电极。

Oscl-OSc3 ：时钟振荡器的引出端，外接阻容或石英晶体组成的振荡器。

COM ：模拟信号公共端，简称“模拟地”，使用时一般与输入信号的负端以及基准电压的负极相连。

TEST ：测试端，该端经过500欧姆电阻接至逻辑电路的公共地，故也称“逻辑地”或“数字地”。当其接高电平时数码管全亮。

VREF＋ VREF- ：基准电压正负端。

CREF：外接基准电容端。

INT：27是一个积分电容器，必须选择温度系数小不致使积分器的输入电压产生漂移现象的元件

IN＋和IN- ：模拟量输入端，分别接输入信号的正端和负端。

AZ：积分器和比较器的反向输入端，接自动调零电容CAz 。BUF：缓冲放大器输出端，接积分电阻Rint。

(3) ICL7107的工作原理

双积分型A/D转换器ICL7107是一种间接A/D转换器。它通过对输入模拟电

压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔，然后利用脉冲时间间隔，进而得出相应的数字性输出。

ICL7107包括积分器、比较器、计数器，控制逻辑和时钟信号源。积分器是A/D转换器的心脏，在一个测量周期内，积分器先后对输入信号电压和基准电压进行两次积分。比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较，比较的结果作为数字电路的控制信一号。时钟信号源的标准周期Tc 作为测量时间间隔的标准时间。它是由内部的两个反向器以及外部的RC组成的。其振荡周期

。

(4). 显示电路

显示部分可以将处理得出的信号在显示器上显示，让人们直观的看到被测体的质量。本实验采用LED数码管，LED数码管具有功耗低的特点。

本设计中LED显示电路采用4个1位的共阳数码管。其原理图如下：

图2-6 共阳数码管原理图

要点：

（1）.辨认引脚：芯片的第一脚，是正放芯片，面对型号字符，然后，在芯片的左下方为第一脚。

（2）.关键点的电压：芯片第一脚是供电，正确电压是 DC-5V 。第 36 脚是基准电压，正确数值是 100mV，第 26 引脚是负电源引脚，正确电压数值是负的。芯片第 31 引脚是信号输入引脚，可以输入±199.9mV 的电压。在一开始，

可以把它接地，造成“0”信号输入，以方便测试。

（3）.注意芯片 27,28,29 引脚的元件数值，它们是 0.22uF,47K,0.47uF 阻容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容。芯片的 33 和34 脚接的 104 电容也不能使用磁片电容。

（4）.注意接地引脚：芯片的电源地是 21 脚，模拟地是 32 脚，信号地是30 脚，基准地是 35 脚，通常使用情况下，这 4 个引脚都接地。

（5）.比例读数：把 31 脚与 36 脚短路，就是把基准电压作为信号输入到芯片的信号端，这时候，数码管显示的数值最好是 100.0 ，通常在 99.7 －100.3 之间，越接近 100.0 越好。这个测试是看看芯片的比例读数转换情况，与基准电压具体是多少 mV 无关，也无法在外部进行调整这个读数。如果差的太

多，可以通过调节与36脚与+5V之间的电位器使36脚的电压接近100mV。

图2-7 ICL7107的引脚图及典型电路

ICL7107的引脚图及典型电路以及各电阻电容参数如图3-4-1所示

四·安装调试及测量数据分析

1.组成

本装置由称重传感器、差分放大电路、A/D转换和数码显示电路四部分组成，总体电路图见附录。R1~R4为称重传感器的4片电阻，其中R1、R4为箔式电阻应变片。R5、R6与Rp1组成零调整电路（当载荷为零时，调节Rp1（原理图中为R8）使数码管显示为零）。放大电路采用集成仪用放大器INA126P，电位器RG(原理图中为R10)用来调节放大倍数。A／D转换器采用了ICL7107双积分型A／D 转换器。显示屏采用4个单位共阳极数码管。根据电路图将个单元电路中各部件焊接在印制板上。

2.各单元电路安装及数据测量过程

（1）A/D转换电路及数码管显示单元电路的安装及数据测量

将A/D转换电路及数码管显示电路焊接好后，对此部分电路进行测试：将1脚接+5V电压，26脚接-5V电压，21脚与30脚短接并接地，调节电位器R4的阻值使36脚电压为100mV。把 31 脚与 36 脚短路，实验中观察到此时数码管显示在100与100.2间跳动，在正常范围99.7-100.3实验，说明芯片状况良好。断开31与36引脚，向31脚加不同的电压信号，观察数码管显示情况，得到一组数据如下表所示

表1-2 A/D转换电路输入信号及数码管显示关系

由上表可知，ICL7107在误差允许范围内比例关系很好，基本满足了数码管显示与输入电压数值上10倍的关系

（2）差动放大电路单元安装及数据测量

在INA114P的1、8两个引脚跨接10kΩ电位器RG(原理图中为R10)。所有焊点焊好后将4脚接-5V，7脚接+5V，5脚接地，然后从2、3脚给输入信号，注意正负极性，测量6脚与5脚之间的输出信号。测出一组输出数据如下表所示：

表1-3 差动发达电路输入与输出关系表

(mV)

（mV）

由上表可算得差放的放大倍数为：82.5

由公式可算得RG=1.03K

（3）传感器电路安装及数据测量

按电路图焊接好箔式电阻应变片E350－ZAA与调零电路。

在E350－ZAA两端加上+5V电压，用万用表测量输出端信号，当应变片上不受力时调节Rp1，使输出电压为零。在应变电阻传感器上放质量不同的重物，记录输出电压信号。由于实验室中只有3个标准400g重物，因此连同不放重物时只能得到传感器电路3组输入输出数据，见下表：

由表格可知：输出电压信号与传感器所承受质量近似成正比

3.系统整体电路安装及数据测量

将各单元电路按照原理电路图焊接起来组成整体电路，将+5V电源、-5V电源以及地端分别接在便携式电子秤系统电路的响应输入端。

调试过程：

（1）首先在秤体上无负载时调整Rp1(原理图中为R8)，使显示器准确显示零。

（2）在秤体上放置400g重物，再调整Rp2(原理图中为R10)，使数码管显示400。（调节Rp2增益比）

（3）将重物拿下，观察数码管是否显示在0附近。若相差超过20则继续调节Rp1（原理图中为R8）至0左右。

（4）重新进行2、3步骤，直到数码管显示质量误差在20g以内，越精确越好。

数据测量及计算过程

电子秤所放重物质量与数码管显示数值如下表所示

根据表中所测量记录的实际数据

最大绝对误差为： 5g 满足设计要求测量精度不低于20g。

五结果分析

通过对各单元电路的实测数据进行分析，可得出结论：各部分单元电路线性度都良好偏差较小，级联后电子秤整体状况良好，精度较高。

实验中仍然有误差的存在，主要原因包括外界噪声的干扰，万用表测量误差，仪用放大器零点漂移，电阻电容等器件精度不高等原因。

六结束语

随着集成电路和计算机技术的迅速发展，使电子仪器的整体水平发生巨大变化。越来越多的领域需要用到各类集成芯片。传感器作为测控系统中对象信息的入口，越来越受到人们的关注。传感器好比人体“五官”的工程模拟物，它是一种能将特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。本次课设中的手提电子秤就是在以上仪器的基础上设计而成的。因此，只有充分了解有关集成芯片、传感器以及各部分之间的关系才能达到要求。

首先是传感器的精密度，它将直接影响电子秤的称重准确度。课程设计时由于传感器发出的信号不是很稳定，所以称重时数码管有一定范围内的数据跳动。如果使用精密度较高的传感器，效果会好的多。其次是数据采集处理阶段，此阶段是对传感器发出的信号进行量化、采集，主要分为信号放大、采集，然后进行A/D转换。该阶段需注意的地方是对传感器输出的信号进行放大时，应选取合适的运算放大电路。最好是预先计算好应放大的倍数，以便选取。另外进行数据处理时，选取适当的数据转换系数，使输出满足量程要求。

参考文献:

1. 《模拟电子技术基础》谢红，哈尔滨工程大学出版社

2.《数字电子技术基础》阎石. 高等教育出版社.

3. 《电子线路设计实验测试》罗杰，谢自美.电子工业出版社.

4. 《电子线路综合设计》谢自美. 华中科技大学出版社.

附录1元器件清单表

附录2：电路原理图

PCB图：

基于AT89C51的数字电子秤的设计_课程设计报告

综合课程设计报告 基于AT89C51的数字电子秤的设计

目录 1、设计目的 (2) 2、设计的主要内容和要求 (2) 3、整体设计方案 (2) 3.1设计方案 (2) 3.2工作原理 (2) 4、硬件电路的设计 (3) 5、软件设计 (5) 5.1主程序设计 (5) 5.2 LM4229液晶显示 (5) 5.3 ADC0832采样程序 (7) 5.4 4*4键盘程序 (8) 6、系统仿真 (8) 7、使用说明 (12) 8、设计总结 (13) 9、元器件 (13) 10、参考文献 (13) 附录A (14) 附录B (23)

基于AT89C51的数字电子秤的设计 1、设计目的 单片机以其功能强，体积小，功耗低，易开发等很多优势被广泛应用。但单片机不是万能的，也存在不适合的场合，我们要充分利用单片机的内部资源和选择合适的单片机来完成我们的设计。本数字电子秤的设计过程中需要用到A/D转换、键盘、液晶显示、复位电路和蜂鸣器报警驱动电路的知识，同时在软件的设计过程中需要用到键盘扫描、液晶显示驱动、模数转换程序及汉字库的的设计，可以很好的将数电、模电、单片机知识进行综合应用。在综合应用中进一步熟悉单片机设计的开发各个流程，最终达到"巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用"的目的。 2、设计的主要内容和要求 本文主要完成一个简单实用数字电子秤的硬件电路部分和软件部分的设计。在设计的过程学会使用单片机对数字电子秤的各种功能进行控制。本设计中的数字电子秤要求能够显示商品的名称、价格、总量、总价等；能够自动完成商品的价格计算；能够储存几种简单商品的价格；能够具有超重提醒功能，一旦重量超出了自身重量的测量的范围，发出警报；同时对数字电子秤的测量范围要达到5KG，测量精度要求达到0.001。 3、整体设计方案 3.1设计方案 整个数字电子秤电路由电源电路、单片机主控制电路、LM4229显示电路、蜂鸣器报警电路、4*4键盘电路和压力传感电路(ADC0832采样）6个部分组成。如图3.1所示。 3.2工作原理 打开电源开关，数字电子秤开始工作。接通电源时，数字电子秤进入欢迎界面“欢迎使用电子秤设计······”。此时数字电子秤上MCU开始工作，键盘不断进行扫描，同时通过ADC0832也不断进行外部称量数据采样，LCD上显示“实用电子秤名称单价······”。当载物台上放有物体时，ADC0832立即将数据收集送给单片机处理。此时工作人员只要输入对应商品的代码编号，在240*128的LCD上可以看到相应商品的名称，单价，总重，总价格等信息。在称量的过程中，一旦物体自身的重量超出电子秤的称量范围，蜂鸣器立即会发出“滴

电子称毕业设计开题报告

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1.前言 在我们生活中经常都需要测量物体的重量,于是就用到称重器,但是随着社会的进步,科学的发展, 我们对其要求操作方便,易于识别。随着计量技术和电子技术的发展,电子称重器向提高精度和降低成本方向发展的趋势对低成本, 高性能模拟信号处理器件需求的增加,通过近年来电子称产品的发展情况及国内外市场的需求,电子称总的发展趋势是小型化,模块化, 集成化,智能化。 2.国内研究动态 目前，电子称重器在商业销售中的使用已相当普遍[1]。国内从20世纪60年代中期开始研制和生产电子秤,初期为模拟式,20世纪80年代中后期发展成数字式,20世纪90年代末至21世纪初已研制开发出微机式产品。[2]近几年，我国的电子称重系统从最初的机电组合型发展到现在的全电子型和数字智能型，电子称重技术逐渐从静态称重到动态称重发展，从模拟测量到数字测量发展，从单参数测量到多参数测量发展[4]。总体来说,目前国内电子称重器的发展水平相当于发达国家20世纪90年代的水平，少数产品的技术已处于国际领先水平[5]。杨东海也在期刊《水利电力机械》中写到，电子秤现在已被社会所公认,它能完成一般机械秤所不能实现的计量问题，所以电子称的研究与开发越来越得到社会的重视[6]。目前，虽然我国在电子秤测量精度上，与外国产品一般相差1个数量级，但我国在电子秤研究方面也取得了很大成就。在《第九届称重技术研讨会》中，张书芳提出的门座式起重机动态电子秤，主要应用于大型动态称重系统中[7]。罗及红在《计算机测量与控制》一书中发表了以DSP处理器TMS320LF2407为信息处理核心的高精度电子秤的设计，电子秤的各项性能均优于国家标准《非自动秤通用检定规程JJG555-1996》规定的三级秤指标[8]。另外，国际电子秤产品已网络化，我国基本上处在起步阶段,如上海三积电子有限公司的唐令弟发表的《网络一体化的智能电子秤》一书中，说明了其设计，并申请了专利[9]。杨柯编写的《智能网络电子计价秤》也获得了专利，说明我得电子秤的网络化也在慢慢

基于霍尔式传感器的电子秤-课程设计

基于霍尔式传感器的电子秤-课程设计

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课程设计报告 设计题目基于霍尔式传感器的电子秤 指导老师 摘要 科学技术的发展对称重技术提出了更高的要求，尤其是微处理技术和传感技术的巨大进步，大大加速了这个进程。目前，电子秤在商业销售中的使用已相当普遍，但在市场上仍广泛使用的电子秤有很大局限性。这些电子秤体积大、成本高，又不便随身携带，而目前市场上流行的便携秤又大都采用杆式秤或以弹簧压缩、拉伸变形来实现计量的弹簧秤等，其计量误差大，又容易损坏。杆式秤和弹簧秤等计量器械将逐渐被淘汰。因此，一种能够在未来更方便、更准确的普及型电子秤的发展受到人们的重视，设计一种重量轻、计量准确、读数直观的民用电子秤迫在眉睫。 本设计过程充分利用传感器的有关知识，利用霍尔传感器设计的简单电子秤很大程度上满足了此应用需求，并从简单电子秤的基本构造进一步了解大型电子秤的构造原理。 关键词：CSY传感器实验仪；电子秤；霍尔式传感器；差动放大器

目录 第一章绪论 (1) 1.1 电子秤概述 (1) 1.1.1 电子秤的发展 (1) 1.2 电子秤的组成 (2) 1.2.1 电子秤的基本结构 (2) 1.2.2 电子秤的基本工作原理 (2) 第二章电子秤设计的目的意义及设计任务与要求 (4) 2.1 电子秤设计目的 (4) 2.2 此课程在教学计划中的地位和作用 (4) 2.3 电子秤设计任务与要求 (4) 2.3.1 设计任务 (4) 2.3.2 设计要求 (4) 第三章电子秤总体设计方案 (5) 3.1 电子秤设计思想 (5) 3.2各电路单元或部件选择 (6) 3.2.1 直流稳压电源的选择 (6) 3.2.2 电桥平衡网络的选择 (6) 3.2.3 称重传感器的选择 (6) 3.2.4 差动放大器的选择 (9) 3.2.5 F/V表的选择 (9) 3.3 最终方案的确定 (10) 第四章硬件设计 (11) 4.1 硬件设计概要 (11) 4.1.1 硬件电路设计原理说明及电路图 (11)

电子称设计

For personal use only in study and research; not for commercial use 目录 序言 (3) 第1章任务和指标 (4) 1.1 设计任务 (4) 1.2设计指标 (4) 第2章功能分析 (5) 2.1系统总体框架图 (5) 2.2各模块基本原理 (5) 2.2.1采用应变片称重的基本原理 (5) 2.2.2放大器的工作原理 (6) 2.2.3 A/D转换的工作原理 (10) 2.2.4 数码管显示的工作原理 (10) 第3章硬件设计 (11) 3.1 电路主要结构 (11) 3.2 ±12V稳压电路 (11) 3.3 两级放大电路 (12) 3.4 A/D转换电路 (12) 3.5 数字显示电路 (13)

第4章软件设计 (14) 4.1 总程序模块设计 (14) 4.2 A/D电路模块设计 (14) 4.3 拆字程序模块设计 (15) 4.4 显示电路模块设计 (15) 第5章安装与调试 (16) 5.1 硬件调试 (16) 5.2 软件调试 (16) 5.3 综合调试 (16) 5.4 故障分析与解决方案 (16) 5.4.1 故障出现情况 (16) 5.4.2 解决方案 (17) 5.5 功能测试及结果分析 (17) 总结 (19) 参考文献 (20) 附录 (21) 附录1 (21) 附录2 (23) 附录3 (24) 附录4 (24) 附录5 (25)

序言 《孙子?算经》记载：秤之所起，起于黍，十黍为一累，十累为一铢，二十四铢为一两，十两为一斤。称重技术自古以来就被人们所重视，在传说的皇帝“设五量”中，权衡既为五量之首。夏禹的“声为吕，声为度，称以出”；“循守会稽，乃审权衡，平斗斛”等，均说明了在我国古代称重技术所处的位置和重要性。在公元前，人们为了对货物交换量的估计，起初采用木材或陶土制作的容器作为交换货物的计量。以后，又采用简单的秤来测定质量。 在19世纪后期，随着工业化的迅猛发展，出现了大量迅速称量散料物品的自动秤。第一台定量自动秤约在1880年获得型式批准的，它是由倾斜象限杆秤发展来的。每次约可称量500kg。这种自动秤的称量过程分以下几个阶段：a，打开装满散料的容器；b，把散料输入到秤斗里进行称量；c，到达平衡位置时，关闭进料闸门；d，自动卸空料斗；e，秤斗和气动联动装置回到初始位置，自动地启动下一个称量程。 随着科技革命，传感器技术的迅速发展，单片机的出现，电子秤走进的人们的生活。电子秤的发展过程与其它事物一样，也经历了由简单到复杂，由粗糙到精密，由机械到机电结合再到全电子化，由单一功能到多功能的过程。特别是近30年以来，工艺流程中的现场称重，配料定量称重，以及产品质量的监测等工作，都离不开能输出电信号的电子衡器。这是由于电子衡器不仅能给出质量或重量值的信号，而且也能作为总系统中的一个单元承担着控制与检验功能，从而推动工业生产和贸易交往的自动化和合理化。近年来，电子衡器已愈来愈多地参与到数据处理和过程控制之中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术，储运技术，预包装技术，收货业务及商业销售领域中不可缺少的组成部分。 我国的衡器在20世纪40年代以前还全是机械式的，40年代开始发展了机电结合式的衡器。50年代开始出现了称重传感器为主的电子衡器。由于称重传感器各项性能不断有新的突破。为电子秤的发展奠定了基础。国外如美国，西欧等一些国家在20世

单片机电子秤设计报告

单片机电子秤设计报告 秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。 和传统秤相比较，电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现，具有精度高、功能强等特点。本课题设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。该电子秤的测量范围为0-40Kg，测量精度达到5g，有高精度，低成本，易携带的特点。电子秤采用液晶显示汉字和测量记过，比传统秤具有更高的准确性和直观性。另外，该电子秤电路简单，使用寿命长，应用范围广，可以应用于商场、超市、家庭等场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。 一、功能描述 1、采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0-40kg，测量精度可达5g。 2、采用电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换，HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片。 3、采用STC89C52单片机作为主控芯片，实现称重、计算价格等主控功能。 4、采用128*64汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。 5、采用4*4矩阵键盘进行人机交互，键盘容量大，操作便捷。 6、具有超量程报警功能，可以通过蜂鸣器和LED灯报警。 7、系统通过USB电源供电，单片机程序也可通过USB线串行下载。

二、硬件设计 1、硬件方案 单片机电子秤硬件方案如图1所示： 图1 单片机电子秤硬件方案 称重传感器感应被测重力，输出微弱的毫伏级电压信号。该电压信号经过电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片，内置增益控制，精度高，性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据，进行计算转换，再液晶屏上显示出来。 矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用户可以通过矩阵键盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。电源系统给单片机、HX711电路及传感器供电。 2、称重传感器 传感器是测量机构最重要的部件。称重传感器本身具有单调性，其主要参数指标是灵敏度、总误差和温度漂移。 (1) 灵敏度 称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值，典型值是

电子秤开题报告

毕业设计开题报告 课题名称：基于单片机的实用电子秤设计学生姓名： 班级： 指导教师： 所在系部： 专业名称： 2014年3 月12 日

说明 1．根据某学校《毕业设计(论文)工作管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。 2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。 3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。 4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。 5．开题报告检查原则上在第2～4周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。 毕业设计(论文)开题报告

学生 姓名 学号专业 指导教 师姓名 职称所在系部 课题 来源 课题类型 课题 名称 基于单片机的实用电子秤的设计 毕业设计的内容和意义一、毕业设计的内容 本课题是设计一基于单片机控制的实用电子称，其测量量程1-10kg。 系统采用52单片机作为主控芯片用以实现称重、计算价格等主控功能；采用高精度电阻应变式压力传感器实现数据采集；采用电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片HX 711对传感器信号进行调理转换；采用4*4矩阵键盘进行人机交互；采用液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息，此外设计的系统还具有超量程声光报警功能。 二、毕业设计意义 电子称是电子衡器的一种，是国家法定计量器具。电子秤是称重技术中的一种新型仪表，广泛应用于各种场合。电子秤与机械秤相比有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价值强、维护方便等特点，可在各种环境工作，重量信号可远传，易于实现重量显示数字化，易于与计算机联网，实现生产过程自动化，提高劳动生产率。 本课题在设计过程中结合了传感器技术、电子技术、单片机控制技术与数码显示技术等相关课程知识，这对加深本专业课程内容的理解和提高实际动手能力有很大帮助，因此本课题具有良好的教学和实践应用前景。

数字电子称的设计(完美版)

沈阳航空航天大学 课程设计 （说明书） 数字电子称的设计 班级 学号 学生姓名 指导教师胡乃瑞

沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称电子技术综合课程设计 课程设计题目数字电子称的设计 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 设计一个一个具有数字显示功能的数字电子称，具体技术要求如下： （1）测量范围0~0.99kg（0~0.99V）1~1.99kg（1~1.99V）。 （2）用3 位数码管显示测量结果。 （3）直流电源输出的微弱信号作为该系统的输入信号。 （4）发挥部分：设计测量量程，进一步扩大测量量程和减小测量误差。 二、设计要求 1．在选择器件时，应考虑成本。 2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年 五、按照要求撰写课程设计报告

成绩评定表： 指导教师签字： 年月日

一．概述 电子秤是日常生活中常用的电子衡器，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。目前市场上使用的称量工具，或者是结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，精度稳定性不好，调整时间长，易损坏，维修困难，装机容量大，能源消耗大，生产成本高。而且目前市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性地开发出一套有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处，具有现实意义。 从20世纪70年代开始，在世界范围内掀起了一股“电子秤热”，各先进工业国都很重视传感技术和电子秤的研究、开发和生产。传感技术已经成为重要的现代科技领域，电子秤及其系统生产已经成为了重要的新兴行业。我国生产的电子秤产品主要是属于静态衡器电子秤，在计量要求、功能和外形上已经达到了国外同类产品的先进水平，而且在价格上又低于国外的同类产品，具有较好的出口潜力；但动态衡器电子秤，与国外的同类产品还有一定的差距，尤其是在动态稳定性上存在较大的距离，我国进口的电子秤大多数就是这类产品。我国的电子衡量器要想打入国际市场，参与国际竞争。这就要求企业必须以技术为先导、以质量为中心、以管理为基础，努力提高制造技术与制造工艺水平，稳定产品

电子秤实验报告

便携式电子秤的设计实现 班级: 学号: 姓名:

摘要 手提电子秤具有称重精确度高，简单实用，携带方便成成本低，制作简单，测量准确，分辨率高，不易损坏和价格便宜等优点。是家庭购物使用的首选。本次实验目的在于:通过对便携式电子秤的设计与制作,了解电阻应变片的工作原理,掌握其使用方法;掌握数码显示电路的设计使用方法;掌握模数转换器、仪用放大器的使用方法；掌握电子电路系统设计的基本方法，培养提高综合利用多学科相关知识进行初步工程设计与实际装调系统电路的能力。本次便携式电子秤设计采用箔式电阻应变片E350~ZAA作为传感器，将力信号转换为电压信号，差动电路采用INA114来放大微小电压信号，转换电路采用双积分A/D转换器ICL进行A/D转换，显示电路采用LED数码管。最终实现了将被称重物体的质量显示在数码管上的功能，称重范围为2kg以内，单位为g。经过最终测量，所设计制作完成的电子秤称重最大绝对误差为5g， 关键词：便携式；电子秤；应变片；7107

一、设计选题及设计任务要求 设计选题：便携式电子秤的设计实现 任务与要求： 设计一个LED数码显示的便携式电子秤，要求如下 1．采用电阻应变式传感器 2．称重范围为0 ~ 2kg 3．测量精度：不低于20克 二、方案设计与论证 设计方案： 方案一：基于单片机的便携式电子秤 1）原理框图 图1-1 基于单片机的便携式电子秤原理框图 2）系统设计思路、工作原理及单片机程序流图 称重传感器根据压力的变化提供相应的线性变化的电信号，该电信号经过高精度差动放大器放大。输入给双积分型模数转换器。转化为数字信号，数字信号可直接由单片机以串行方式读入。 单片机选用STC89C52型单片机，P0口定义为输出口，其中P0.0~P0.6输出要显示数据的段码。P1口中的P1.0~P1.3也定义为输出，显示输出数据的位码。显示器用动态扫描。 3）该设计方案优缺点 a.优点：该系统采用了单片机作为显示模块的驱动电路，具有较好的系统扩展性，在显示压力的同时，还可以通过单片机的其他管脚输出信号以达到的功能的扩展。例如，在平时日常使用外，也可以作为工程应用中显示及反馈模块，通过对压力测量进行阈值的设定，来判定是否对系统的输入进行修正。 b.缺点： 系统的组成模块相对较多，在进行系统调试时可能会出现较多问题，也提高了系统的成本。并且单片机的编程时将会需要大量的时间，对系统的标定比较困难。不适合仅仅应用为日常生活。 方案二：基于普通A/D转换器及编码器的便携式电子秤

基于51单片机的电子秤的设计

学号： 毕业设计 G RADUATE T HESIS 论文题目：基于51单片机的电子秤的设计 学生姓名： 专业班级： 学院： 指导教师： 2017年06月12日

第一章功能说明 本设计系统以单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。在设计系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步设计了各个单元功能模块。 系统的硬件部分包括最小系统部分、数据采集部分、人机交互界面和系统电源四大部分。最小系统部分主要包括AT89S52和扩展的外部数据存储器；数据采集部分由称重传感器，信号的前期处理和A/D转换部分组成，包括运算放大器AD620和A/D转换器ICL7135；人机界面部分为键盘输入，四位LED数码显示器，可以直观的显示重量的具体数字以及方便的输入数据，使用方便；系统电源以LM317和LM337为核心设计电路以提供系统正常工作电源。 系统的软件部分应用单片机C语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。该电子秤可以实现基本的称重功能（称重范围为0～9.999Kg，重量误差不大于±0.005Kg）,并发挥部分的显示购物清单的功能，可以设置日期和设定十种商品的单价，还具有超量程和欠量程的报警功能。 本系统设计结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。称重传感器原理 即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。 按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。 对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。 传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换元件指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。此外传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 称重传感器在电子秤中占有十分重要的位置，被喻为电子秤的心脏部件，它的性能好坏很大程度上决定了电子秤的精确度和稳定性。通常称重传感器产生的误差约占电子秤整机误差的50%~70%。若在环境恶劣的条件下（如高低温、湿热），传感器所占的误差比例就更大，因此，在人们设计电子秤时，正确地选用称重传感器非常重要。 称重传感器的种类很多，根据工作原理来分常用的有以下几种：电阻应变式、电容式、压磁式、压电式、谐振式等。（本设计采用的是电阻应变式）电阻应变式称重传感器包括两个主要部分，一个是弹性敏感元件：利用它将被测的重量转换为弹性体的应变值；另一个是电阻应变计：它作为传感元件将弹性体的应变，同步地转换为电阻值的变化。电阻应变片所感受的机械应变量一般

实用电子秤的设计与制作

实用电子秤的设计与制作 一、课程设计任务 1．设计框图 利用传感器与检测技术实验室已有的应变式称重台，将四片应变片采用全桥形式接入测量电路，经过运放OP07组成的仪表放大器放大，再由串行模数转换芯片TLC2543进行A/D转换，转换结果送入单片机STC12C5A60S2，通过74LS244驱动四位数码管显示。仪表放大器的输出需经采集卡采集，经过虚拟仪器软件分析，得到较好的线性度和灵敏度后，才能再送入AD芯片进行转换。系统框图如图1所示。 图1 电子秤系统框图 2．基本要求 (1) 掌握金属箔式应变片的应变效应。 (2) 掌握单臂、半桥和全桥电路的工作原理和性能。 (3) 利用multisim仿真软件，确定仪表放大器设计方案；应用运放OP07设计三 运放仪表放大器，确定电路元器件具体参数；在通用板上制作电路板。(4) 仪表放大器增益可调，放大倍数自行确定；应变电桥和放大电路应具有调零 功能。 (5) 能够利用C51单片机编写正确程序，调试电路板，采集放大器的输出电压， 并显示。 (6) 考虑A/D分辨率为20mV，要求灵敏度不低于40mV/20g。

(7) 利用虚拟仪器采集测量电路的输出电压至电脑中，并分析数据。要求非线性 误差小于1.50%。 二、设计总体要求 1．认真阅读本设计任务书，了解本设计的任务和要求。 2．认真复习《传感器与检测技术》和《单片机原理与应用》课程中有关应变式传感器和A/D转换、数码管显示的有关内容。 3．适当查阅一些与设计有关的参考资料，鼓励同学创新。 4．利用protues7.1画出系统完整电路图，包括仪表放大器和单片机系统两大部分。 5．特别要注意焊接装配的质量，认真搞好焊接装配工艺，焊接完毕后一定要细心检查有无错误、错焊元件、焊接点与接地点短路等。在焊接装配完成后，要认真检查部件的焊接情况，在与电路图反复对照确属无误后，方可接上直流电源，特别要注意电源接法。 6．精心调测，尽量得到较高的灵敏度和较低的非线性误差。 7．认真地写出设计报告，要做到理论与实际相结合，通过设计中的计算、装配、调测，巩固理论，验证理论，书写设计报告是一个从感性认识向理性认识发展的过程，也时考察同学们在本设计中有无收获以及收获大小的标志。 三、采用应变片称重的基本原理 电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成。当被测物理量作用在弹性元件上时，弹性元件的变形引起应变敏感元件的阻值变化，通过转换电路转换成电量输出，电量变化的大小反映了被测物理量的大小。其主要缺点是输出信号小、线性范围窄,而且动态响应较差。但由于应变片的体积小,商品化的应变片有多种规格可供选择，而且可以灵活设计弹性敏感元件的形式以适应各种应用场合，所以用应变片制造的应变式压力传感器在测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数中仍有非常广泛的应用。 应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。

单片机电子秤开题报告

太原理工大学信息工程学院 本科毕业设计（论文）开题报告 毕业设计(论文)题目 多功能电子计价秤的设计 学生姓名王静导师姓名李晓林 专业自动化 报告日期2011年3月班级0704 指导教 师意见 签字年月日 专业(教 研室)主 任意见 年月日系主任 意见 年月日

1. 国内外研究现状及课题意义 1.1 研究现状 20世纪前期，我国的衡器制造业主要以杠杆原理的机械式为主，20世纪后期，我国的衡器不断的发展，由过去的全机械式进入机电结合式，在几十年的发展和完善中，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。电子衡器制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点已从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。但就总体而言，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。 众所周知，传统的量具是杆秤或盘秤，20世纪70年代开始出现了电子称。早期的电子秤多通过模拟电路实现，随着电子技术的不断发展．数字芯片的价格逐渐下降，模拟控制已逐步被数字控制所替代，电子秤的设计模式也大都以微处理器为核心，使精度和可靠性都有了明显提高。因为小型商用电子秤运算不太复杂，所以用8位微处理器足可满足要求。 电子称重系统必须将多只传感器的输出进行和算，才能得到完整准确的称重结果。从20世纪70年代的模拟串联和算到80年代的模拟并联和算，和算技术的发展大幅度降低了电子秤的成本，提高了可靠性和稳定性。但是，模拟并联和算也存在不足：如对传感器的一致性要求较高、无法对单个传感器进行检测、电子秤四角偏差调试复杂等。目前，解决上述问题的最好方法是采用数字和算或数模混合和算。由于信号放大器成本的不断下降以及A/D转换器性能的大幅度提高，数字和算无论在技术上还是在经济上都进入了实用阶段。 通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。在称重传感器方面,国外电子秤产品的品种和结构又有创新,技术功能和应用范围不断扩大,成果举例如下:美国Revere公司研制出PUS型具有大气压力补偿功能的拉压两用的称重传感器,用于高准确度检验平台,称重平台,准确度

电子秤课程设计实验报告

电 子 设 计 实 验 报 告 电子科技大学 设计题目：电子称姓名：

学生姓名 任务与要求 一、任务 使用电阻应变片称重传感器，实现电子秤。用砝码作称重比对。 二、要求 准确、稳定称重； 称重传感器的非线性校正，提高称重精度； 实现“去皮”、计价功能； 具备“休眠”与“唤醒”功能，以降低功耗。

电子秤 第一节绪论 摘要：随着科技的进步，在日常生活以及工业运用上，对电子秤的要求越来越高。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。影响其精度的因素主要有:机械结构、传感器和数显仪表。在机械结构方面,因材料结构强度和刚度的限制,会使力的传递出现误差,而传感器输出特性存在非线性,加上信号放大、模数转换等环节存在的非线性,使得整个系统的非线性误差变得不容忽视。因此,在高精度的称重场合,迫切需要电子秤能自动校正系统的非线性。此外,为了保证准确、稳定地显示,要求所采用的ADC具有足够的转换位数,而采用高精度的ADC,自然增加了系统的成本。基于电子秤的现状,本文提出了一种简单实用并且精度高的智能电子秤设计方案。通过运用很好的集成电路,使测量精度得到了大大提高,由于采用数字滤波技术,使稳态测量的稳定性和动态测量的跟随性都相当好。并取得了令人满意的效果。 关键词：压力传感器，AD620N放大电路，ADC模数转换，STM32单片机，OLED 显示屏，矩阵键盘，电子秤。 1.1引言 本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，是系统产生的误差更小。输出的数据更精确。而AD620N放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D 转换器对输入信号电平的要求。A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模拟量转数字量转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由OLED

北邮小学期电子秤实验报告

2015年小学期单片机设计实验报告 题目：计价电子秤 班级：20 班内序号： 实验组号： 学生姓名： 指导教师：

计价电子秤 ——2013211119班曾霜霜实验摘要 本次我们制作的是基于压力传感器的既可显示重物质量又可输入单价计算总价的计价电子秤。整个系统中，微控制器采用了Microchip公司的PIC16F877A，软件设计中涉及PORTA0作为模拟量输入端；用PORTB作为数字量输入端，连接键盘输入重物的单价；PORTA1-3作为数字输出端口连接液晶屏使能端，PORTC作为数字输出端口连接液晶屏，最终显示重物的种类，单价和总价。 概括的说，本实验是通过压力传感器形变后产生的模拟信号经过数模转换、量化、显示获得重物质量，然后输入单价后进行乘法运算的过程。 A b s t r a c t In this experiment, we made a denominated electronic scale based on the pressure sensor, which can automatically display the weight of the heavy, input the unit price and even calculate the total price of the heavy. Throughout the system, the production of the Microchip cord--PIC16F877A is used as the microcontroller. Software design involves PORTA0 as simulation input port, the analog signal to the microcontroller and digital to analog conversion, as a digital enable output port to control the screen with PORTA1-PORTA3, using PORTB as the digital input port, connect the 4*4 keyboard input weight unit, PORTC as the digital output port is connected with the LCD screen, display the weight categories, unit price and total value. In summary, this experiment was carried out by the analog signal generated by the pressure sensor deformation after digital to analog conversion, quantization to get the weight display quality, and then enter the unit price after the multiplication process.

电子秤的设计与制作

《基于Lab View的电子秤设计》 课设报告书 学院：机电学院 学号： 姓名： 同组人： 指导老师： 提交日期：2017 年 6 月12 日

目录 一、概述 (1) 二、功能需求分析 (1) 三、系统设计 (1) 四、技术实现 (12) 五、课程设计问题及解决方法 (13) 六、心得体会 (13)

一、概述 电阻应变片是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化。可直接作为测量传感元件，将电阻应变片接成电桥形式，当钢梁受到外力产生形变时，电桥内各电阻值将发生变化，产生相应的不平衡输出。 本次课程设计的目的，是掌握传感器的组成和基本原理、基本概念和分析方法、并具备构造、调试和工程设计传感器的能力。了解labview软件的使用方法，并利用软件构建信号分析程序和前面板。 二、功能需求分析 （1）量程0～1.5Kg，应变式传感器的结构设计； （2）电路设计，差分放大电路； （3）程序设计，包括信号处理程序和前面板。 三、系统设计 其电路构成主要有测量电路，差动放大电路。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。而差动放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足NI数据采集卡的输入要求，将信号输入进电脑进行进一步分析。 原理流程图如下： 1、测量电路 电阻应变式传感器简称电阻应变计。当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面上时，则敏感元件将随构件一起变形，其电阻值也随之变化，而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系，进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件的变形。通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接，即可测得重力、变形、扭矩等机械参数

电子秤课程设计

【设计题目】:基于单片机的电子秤设计 【设计要求】： （1）设计一款电子秤，用LCD液晶显示器显示被称物体的质量（2）可以设定该秤所称的上限 （3）当物体超重时，能自动报警 【设计过程】 1.【方案设计】 1.1电子秤的组成 1.1.1电子秤的基本结构 电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的电了秤均由以下三部分组成： (1)承重、传力复位系统 它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。 (2) 称重传感器 即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。 (3) 测量显示和数据输出的载荷测量装置 即处理称重传感器信号的电子线路（包括放人器、模数转换、电流源或电

压源、调节器、补尝元件、保护线路等）和指示部件（如显示、打印、数据传输和存贮器件等）。 1.1.2电子秤的工作原理 当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力一电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系（一般成正比关系）的电信号（电压或电流等）。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模／数( A/D)器进行转换，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各功能开关，根据键盘输入容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。 1.2本设计思路 本设计的主要思路是：利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，然后再经过模数转换器转换为数字信号，最后把数字信号送入单片机。单片机经过相应的处理后，得出当前所称物品的重量，然后显示出来。主要技术指标为：称量围0～600g，分度值1kg，精度等级III级，电源AC220V。 2.【器件选择】 按照本设计功能的要求，系统由5个部分组成：控制器部分、测量部分、数据显示部分、键盘部分、语音提示部分和电路电源部分，系统设计总体方案框图如图1所示。

自动化传感器实验报告四 直流全桥的应用——电子秤实验

广东技术师范学院实验报告 学院：自动化专业：自动化班级： 08自动化 成绩： 姓名：学号： 组 别： 组员： 实验地点：实验日期：指导教师签名： 实验二项目名称：直流全桥的应用——电子秤实验 一、实验目的 了解应变直流全桥的应用及电路的标定。 二、基本原理 电子秤实验原理与实验三相同，利用全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为一台原始的电子秤。 三、需用器件和单元 传感器实验箱（二）中应变式传感器实验单元，应变式传感器实验模板、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。 四、实验内容与步骤 1．按实验一中的步骤2，将差动放大器调零，按图3-1全桥接线，打开直流稳压电源开关，调节电桥平衡电位器Rw1，使直流电压表显示为零。 2．将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3（增益即满量程调节）使直流电压表显示为0.200V或-0.200V。 3．拿去托盘上的所有砝码，调节电位器Rw1（零位调节）使直流电压表显示为0.000V。 4．重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲g，就可以称重，成为一台原始的电子秤。 5．把砝码依次放在托盘上，填入下表4-1。 表4-1电桥输出电压与加负载重量值 6. 误差：0% 非线性误差：0% 五、实验注意事项 1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。 2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。

六、实验报告要求 1．记录实验数据，绘制传感器的特性曲线。 2．分析什么因素会导致电子秤的非线性误差增大，怎么消除，若要增加输出灵敏度，应采取哪些措施。 答：环境因素和实验器材的校正不准会导致非线性误差增大。通过多次校正，调节变位器可消除或减少误差。若要增加输出灵敏度可增加相形放大电路。

电子秤电路设计与制作

电子秤电路设计与制作 实 验 报 告 姓名： 学号： 指导老师： 通信与信息工程学院 电子秤电路设计指导书 一、实验目的： 本实验要求学生设计并制作一个电子秤电路，要求能测量重量在0～200g间的物体，输出为电压信号，通过调节电路使电压值为对应的重量值，电压量纲mv改为重量纲g即成为一台原始电子秤。 二、基本原理： 基本思路 总体设计思路如图1所示，所测重量经过转换元件转换为电阻变化，再经过测量电路转化为电压变化，经过放大电路放大调节后输出显示得到所需信号。 图1 基本设计思路 电阻应变式传感器 本设计主要通过电阻应变式传感器实现。电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻的变化，实现电测非电量的传感器。传感器由在不同的弹性敏感元件上粘贴电阻应变片构成，当被测物理量作用在弹性敏感元件上时，弹性敏感元件产生变形，并使附着其上的电阻应变片一起变形，电阻应变片再将变形转换为电阻值的变化。应变式

电阻传感器是目前在测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数中应用最广泛的传感器之一。 1、弹性敏感元件 物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形，而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性元件。 弹性敏感元件是指元件在感受到力、压力、力矩、振动等被测参量时，能将其转换成应变量或位移量，弹性敏感元件可以把被测参数由一种物理状态转换为另一种所需要的物理状态。 2、电阻应变片 对于一段长为L，截面积为S，电阻率为ρ的导体，未受力时电阻为 R = ρ，在 外力的作用下，电阻丝将会被拉伸或压缩，导体的长度L、截面积S以及电阻率ρ等均将发生变化，从而导致其电阻值发生变化，这种现象称为“电阻应变效应”。 利用金属或半导体材料电阻丝的应变电阻效应，可以制成测量试件表面应变的敏感元件。为在较小的尺寸范围内感受应变，并产生较大的电阻变化，通常把应变丝制成栅状的应变敏感元件，即电阻应变片，通常由敏感栅、基底、盖片、引线和黏结剂等组成。 测量电路 电阻应变片把机械应变信号转换成电阻变化后，由于应变量及其应变电阻变化一般都很微小，既难以直接精确测量，又不便直接处理。因此，必须采用转换电路，把应变计的电阻变化转换成电压或电流变化，以便于测量。具有这种转换功能的电路称为测量电路。 电桥电路是目前广泛采用的测量电路，常见的直流电桥电路如图2， 图2 直流电桥 电桥输出电压为 Uo=U （式1） R1、R2、R3、R4为四个桥臂，当一个臂、两个臂或四个臂接入应变片时，就相应构成了单臂、双臂和全臂工作电桥。下面分别就单臂、半桥和全桥电路进行讨论。 （1）单臂工作电桥 图3 单臂工作电桥 如图3所示，R1为电阻应变片，R2、R3、R4为固定电阻。应变片未受力时电桥处于平衡状态，R1R3=R2R4,输出电压U0=0，当承受应变时，R1阻值发生变化，设为R1+ΔR，电桥不平衡，产生输出电压为 Uo= (R1+RR)R3?R2R4 (R1+RR+R2)(R3+R4) （式2） 设R1=R2=R3=R4=R,又ΔR<