電子秤的探討文獻(xiàn)綜述

1、電子秤的探討摘要數(shù)顯電子秤是現(xiàn)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(shù)顯電子秤在結(jié)構(gòu)和原理上取代了傳統(tǒng)的機(jī)械式稱量衡器。與傳 統(tǒng)的機(jī)械式稱量衡器相比較，數(shù)顯電子秤具有稱量高精度、應(yīng)用圍廣、易于操作使用等 優(yōu)點(diǎn)，在工作原理、結(jié)構(gòu)和材料上都是全新的計(jì)量衡器。本文的主要介紹了數(shù)顯電子稱的實(shí)現(xiàn)，以及數(shù)顯電子稱在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用以及商 業(yè)價(jià)值。整個(gè)電子稱系統(tǒng)能夠智能化的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量、自動(dòng)報(bào)警、直觀顯示等功能，可 以更好的應(yīng)用于不同的應(yīng)用場合，適應(yīng)了中小型市場發(fā)展的需要。實(shí)現(xiàn)了對市場上要求 測量方式便捷、快速、準(zhǔn)確的的多樣化需求。數(shù)顯電子稱不僅解決了傳統(tǒng)測量的各種弊

2、 端，而且還具有廣闊的商業(yè)價(jià)值，極大的方便了市場上的測量問題。關(guān)鍵詞：電子稱，單片機(jī)AT89C51,稱重傳感器，A/D轉(zhuǎn)換，液晶顯示器1引言隨著電子高科技的快速發(fā)展，電子稱重技術(shù)也定將日新月異。功能更加齊 全的高精度的先進(jìn)電子稱將會(huì)不斷問世， 其應(yīng)用圍也會(huì)更加廣闊。從實(shí)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(diào)整時(shí)間長，運(yùn)行不可靠，易損件多，維 修困難，能源消耗大，生產(chǎn)成本比較高。這些特點(diǎn)導(dǎo)致了中小型市場上電子稱產(chǎn) 品的整體水平偏低，產(chǎn)品質(zhì)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

3、向現(xiàn)代化的需求， 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(zhǔn)確1。數(shù)顯電子稱便是基于此而提出的研發(fā)課題，不僅能 夠自動(dòng)切換精度進(jìn)行測量不同物體，還能夠克服上述諸多缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)操作簡易、 維修容易、調(diào)整時(shí)間短、不易損壞等特點(diǎn)，還具有較大的實(shí)用價(jià)值。2數(shù)據(jù)顯示模塊LCD 顯示的框圖如圖1。單片機(jī)LCD顯示鍵盤控制圖1數(shù)顯電子稱LCD顯示的框圖LCD液晶顯示器的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻 璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過通電與否

4、來控制桿狀水晶分子改變方 向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面30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(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn) 品中都可以看到。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低。目前單片機(jī)技術(shù)比較成熟，功能也比較強(qiáng)大，被測信號經(jīng)放大整形后送入單 片機(jī)，由單片機(jī)對測量信號進(jìn)行處理并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系譯碼顯示出被測物體 的重量。單片機(jī)控制適合于功能比較簡單的控制系統(tǒng)，而且其具有成本低，功耗低, 體積小算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是外圍電路比較復(fù)雜，編程復(fù) 雜。使用這種方案會(huì)給

5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來一定的難度，但是這種方案加強(qiáng)了人機(jī)交換的能力，而且滿足設(shè)計(jì)要求。3單片機(jī)的介紹生活中很多智能化電子設(shè)備都是以單片機(jī)為主控制的，它可以容易地將計(jì)算 機(jī)技術(shù)和測量控制技術(shù)結(jié)合在一起，并且只需要改變軟件程序就可以更新?lián)Q代的 “智能化測量控制系統(tǒng)”。這種新型的智能儀表在測量過程自動(dòng)化、測量結(jié)果的 數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展。再則由于系統(tǒng)沒有其它 高標(biāo)準(zhǔn)的要求，又考慮到單片機(jī)中程序部分比較大， 根據(jù)數(shù)顯電子稱的原理的分 析，這樣一個(gè)簡單的數(shù)顯電子稱，可以選用帶EPROMJ單片機(jī)，由于應(yīng)用程序不 大，應(yīng)用程序直接存儲在片，不用在外部擴(kuò)展存儲器，這樣電路也可簡化40AT89

6、C5倍口帶有8KB的程序存儲器，片存儲器采用閃速存儲器，使程序?qū)?入更加方便，基本上已經(jīng)能滿足我們的需要。并且AT89C51單片機(jī)特點(diǎn)能與MCS-51兼容，有4K字節(jié)可編程閃爍存儲器，壽命能夠達(dá)到1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)可以保留時(shí)間長達(dá)10年，全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz,三級程序存儲器鎖定，128X8位部RAM 32可編程I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5 個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片振蕩器和時(shí)鐘電 路。所以AT89C51符合本次設(shè)計(jì)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(tǒng)的接口位置， 一切科學(xué)研究和生產(chǎn)過程要獲 取的信息，都要通過它轉(zhuǎn)換為

7、易傳輸與處理的電信號50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(yīng)變片測量時(shí)，將其粘貼在彈性體上。當(dāng)彈性體受力變形時(shí),應(yīng)變片的的敏感柵也隨之變形，其阻值發(fā)生相應(yīng)的變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化60由于部線路采用惠更斯電橋,當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí),輸出信號電壓可由下式給出:R2 R4AR1 AR2Eout(R2 R4)R1R2 R3 R4 EinR3 R4稱重傳感器是力傳感器當(dāng)中一個(gè)重要的品種，實(shí)際應(yīng)用及其廣泛.稱重傳感器中最多的是電阻應(yīng)變式稱重，應(yīng)變片是稱重傳感器的核心單元 ，彈性體是基礎(chǔ)組成部分.稱重傳感器按結(jié)構(gòu)類型分主要有S行雙連孔式傳感器，柱式傳

8、感器，輪輻式與橋式傳感，柱環(huán)式傳感器，剪切梁式傳感器和單S梁式傳感器.S行雙連孔 式傳感器量程圍一般在2Kg到500Kg,這種類型稱重傳感器抗偏，抗側(cè)能力較強(qiáng)。柱式傳感器的測量圍都很大，一般最大可以達(dá)到幾百噸，它剛性好，抗過載能力 強(qiáng)，加工也簡單，重量也比較輕。輪輻式傳感器由于結(jié)構(gòu)的對稱性，所以能夠承 受大的側(cè)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70橋式傳感器精度高，標(biāo)定方便，普 遍應(yīng)用于汽車秤跟平臺秤等多個(gè)場合。柱環(huán)式傳感器由于本身的結(jié)構(gòu)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(yùn)用剪切S

9、梁式傳感器,原理制作而成，精度跟穩(wěn)定性都很高，一般都不需要要線性補(bǔ)償都能達(dá)到要求。它不受測力點(diǎn)變化的影響。測量圍在幾十千克的場合一般選用單 它不適合在振動(dòng)大的時(shí)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(diǎn)90圖3 INA126 儀表放大器常見的放大器主要有多級放大器、運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器、用專用儀表 放大器，如：AD620 INA126等10。多級放大器信號轉(zhuǎn)換需要很高的精度，會(huì)影響測量精度。運(yùn)算放大器構(gòu)成 的差動(dòng)放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，此電路誤差將會(huì)影響輸出精度， 難

10、度較大。儀表放大器芯片部采用差動(dòng)輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，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(zhuǎn)換器的選擇與應(yīng)用目前，世界上有多種類型的 ADC有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近型、積分型 ADC (1)并行比較A/D轉(zhuǎn)換器并行比較式A/D轉(zhuǎn)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(shù)字示波器等轉(zhuǎn)換速度較快的儀器中， 不適合 本系統(tǒng)11。(2)逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器在高于14位分辨率情況下，價(jià)格較高；傳感器產(chǎn)生的信號在進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換之 前需要進(jìn)行調(diào)理，包括增益級和濾波，這樣會(huì)明顯增加成本。AD574是單片高速12位逐次逼

11、近型A/D轉(zhuǎn)換器，置雙極性電路構(gòu)成的混合 集成轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)校零和 自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個(gè)完整的A/D轉(zhuǎn)換器。其性能指標(biāo)為：其精度為5/2048=0.002,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于誤差± 0.005。且其價(jià)格明顯低 于其他同類產(chǎn)品(如MAX197 ,因此，我選用了此芯片，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器120結(jié)論綜上所述，隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展， 數(shù)顯電子稱在智能測量 領(lǐng)域?qū)?huì)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(jī)，AT89C51單片機(jī)帶有8KB的程序存儲器，4K字節(jié)可編程閃爍存儲器。片存儲器采用閃 速存儲器，使程序

12、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信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出 的器件，是信息采集的重要手段。數(shù)顯電子秤提供了一種簡易合理、低成本、高 性能的實(shí)現(xiàn)方案，可以用來實(shí)現(xiàn)物體的精確測量。 完全達(dá)到了商品的自動(dòng)化、數(shù) 字化和智能化，具有很好的應(yīng)用價(jià)值和意義。參考文獻(xiàn)1杜坤梅.鐵才.單片機(jī)控制技術(shù)M.:工業(yè)大學(xué).2000.84-87.2晶皎.嵌入式語音技術(shù)及16位單片機(jī)應(yīng)用M.:航空航天大學(xué).2003.95-105.3 丁玉美，高西全.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.:電子科技大學(xué).2001.47-48.4童詩白，單片機(jī)原理M.:高等教育，2001.84-

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