電子秤的探討文獻(xiàn)綜述

1、（文獻(xiàn)綜述） 第I頁(yè)電子秤的探討數(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(chǎng)、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)用范圍廣、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(cè)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(chǎng)合，適應(yīng)了中小型市場(chǎng)發(fā)展的需要。實(shí)現(xiàn)了對(duì)市場(chǎng)上要求 測(cè)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

2、了傳統(tǒng)測(cè)量的各種弊 端，而且還具有廣闊的商業(yè)價(jià)值，極大的方便了市場(chǎng)上的測(cè)量問(wèn)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(wèn)世，其應(yīng)用范圍也會(huì)更加廣闊。從實(shí)際情況 看來(lái)，目前中小型市場(chǎng)上使用的稱量工具，主要還是以桿秤、臺(tái)秤、小型簡(jiǎn)易電 子稱為主，操作簡(jiǎn)單但精度比較低，而且調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，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(chǎng)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(chǎng)，稱重儀器選 擇的局限性，已

3、逐漸無(wú)法滿足越來(lái)越走向現(xiàn)代化的需求， 對(duì)電子稱的要求不僅僅 要簡(jiǎn)便而且要更公平更合理，對(duì)精度不僅有要求，對(duì)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 。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(cè)量不同物體，還能夠克服上述諸多缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)操作簡(jiǎn)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

4、，透過(guò)通電與否來(lái)控制桿狀水晶分子改變方 向，將光線折射出來(lái)產(chǎn)生畫面 。我們對(duì)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(guò)器件，如在計(jì)算器、萬(wàn)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(cè)信號(hào)經(jīng)放大整形后送入單 片機(jī)，由單片機(jī)對(duì)測(cè)量信號(hào)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(cè)物體 的重量。單片機(jī)控制適合于功能比較簡(jiǎn)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。

5、使用這種方案會(huì)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)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(cè)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(cè)量控制系統(tǒng)”。這種新型的智能儀表在測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化、測(cè)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(méi)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(jiǎn)單的數(shù)顯電子稱，可以選用帶EPROM的單片機(jī)，由于應(yīng)用程序不大， 應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)在片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器，這樣電路也可

6、簡(jiǎn)化oAT89C51內(nèi)部帶有8KB的程序存儲(chǔ)器，片內(nèi)存儲(chǔ)器采用閃速存儲(chǔ)器，使 程序?qū)懭敫臃奖?，基本上已?jīng)能夠滿足我們的需要。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(chǔ)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(zhǎng)達(dá)10年，全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定，128X8位內(nèi)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，片內(nèi)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(duì)象與測(cè)控系統(tǒng)的接口位置， 一切科學(xué)研究和生產(chǎn)過(guò)程要

7、獲 取的信息，都要通過(guò)它轉(zhuǎn)換為易傳輸與處理的電信號(hào)5。稱重傳感器工作原理圖(文獻(xiàn)綜述)第3頁(yè)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(cè)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(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電 壓或電流的變化。由于內(nèi)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(hào)電壓可由下式給出：lR2 x R4 ' R1 ± R2 ± R3 ± R4 'Eout =江 + ix Ein(R2 + R4)'、R1 R2 R3 R4 丿稱重傳感器是力傳感器當(dāng)中一個(gè)重要的品種，實(shí)

8、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 器量程范圍一般在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(cè)量范圍都很大，一般最大可以達(dá)到幾百噸，它剛性好，抗過(guò)載能 力強(qiáng)，加工也簡(jiǎn)單，重量也比較輕。輪輻式傳感器由于結(jié)構(gòu)的對(duì)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(chǎng)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 。橋式傳感器精度高

9、，標(biāo)定方便， 普遍應(yīng)用于汽車秤跟平臺(tái)秤等多個(gè)場(chǎng)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(cè)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(cè)力點(diǎn)變化的影響。測(cè)量范圍在幾十千克的場(chǎng)合一般選用單S梁式傳感器，它不適合在振動(dòng)大的時(shí)候使用 05放大電路的分析如圖4為儀表放大器，該放大器增益 通過(guò)改變RG的大小來(lái)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)9 0圖3 INA126儀表放大器常見(jiàn)的放大器主要有多級(jí)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：

10、AD620, INA126 等10。多級(jí)放大器信號(hào)轉(zhuǎn)換需要很高的精度，會(huì)影響測(cè)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， 難度較大。儀表放大器芯片內(nèi)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(jiǎn)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 o（2）逐次逼

11、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(hào)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(jí)和濾波，這樣會(huì)明顯增加成本。AD574是單片高速12位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)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±）.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12 o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

12、在智能測(cè)量 領(lǐng)域?qū)?huì)起到越來(lái)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(chǔ)器，4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器。片內(nèi)存儲(chǔ)器采用 閃速存儲(chǔ)器，使程序?qū)懭敫臃奖?，能夠滿足邏輯需要。而傳感器作為測(cè)控對(duì)象 信息的入口，它是一種能將特定的被測(cè)量信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)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(jiǎn)易合理、低成本、 高性能的實(shí)現(xiàn)方案，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)物體的精確測(cè)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 杜坤梅李鐵才單片機(jī)控制技術(shù)M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社2000.84-87.2 李晶皎.嵌入

13、式語(yǔ)音技術(shù)及16位單片機(jī)應(yīng)用M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2003.95-105.3 丁玉美，高西全.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社.2001.47-48.4 童詩(shī)白，單片機(jī)原理M.北京：高等教育出版社，2001.84-87.閻石.傳感器應(yīng)用基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2001.59-64. 胡燁，姚鵬翼等.傳感器原理設(shè)計(jì)教程M，機(jī)械工業(yè)出版社，2005.56-71.7 西爾弗.傳感器的應(yīng)用測(cè)試（修訂版）M.人民郵電出版社，2014.33-36.8 謝自美.傳感器應(yīng)用.武漢：華中科技大學(xué)出版社,2005.101-104.9 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）.北京：高等教育出版社，2006.113-11410 曾興雯.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)北京：高等教育出版社，2004.43-45.11 LI Yue-qin. Arbitrary Waveform Generator based on LabVIEWA. International Conference on E-Lea ning, E-B