单片机电子秤设计报告完整版样本

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见到的测量器具。

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0-10Kg, 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, 能够应用于商场、超市、家庭等场所, 成为人们日常生活中不可少的必须品。

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0-10kg, 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, 能够经过蜂鸣器和LED灯报警。

7、系统经过USB电源供电, 单片机程序也可经过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芯片经过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, 用户能够经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2mV/V。

当使用2 mV/V灵敏度和5 V激励电压的传感器时, 其满度输出电压为10 mV。

一般, 为了使用称重传感器线性度最好的一段称重范围, 应当仅使用满度范围的三分之二。

因此满度输出电压应当大约为6mV。

当电子秤应用于工业环境时, 在6mV满度范围内测量微小的信号变化并非易事。

(2) 总误差
总误差是指输出误差和额定误差的比值。

典型电子秤的总误差指标大约是0.02%, 这一技术指标相当重要, 它限制了使用理想信号调节电路所能达到的精确度, 决定了ADC分辨率的选择以及放大电路和滤波器的设计。

(3) 漂移
称重传感器也产生与时间相关的漂移。

当前常见的称重传感器有电阻应变式压力传感器、电容压力传感器、压电式压力传感器。

选用时应按稳定行、精度登记、寿命和安装环境要求考虑, 其主要特点如下:
(1) 电容式压力传感器稳定性较差, 精度和灵敏度较高, 寿命较短, 对环境要求苛刻, 不易长距离传输。

(2) 压电式压力传感器稳定性好, 精度和灵敏度高, 寿命长, 但大量程的压力传感器尚待进一步研究。

(3) 电阻应变式压力传感器稳定性较好, 精度和灵敏度较高, 寿命较长, 对测量环境要求不太严格。

综上所述, 选用电阻应变式压力传感器作为电子秤称重传感器是最为合适的。

电阻应变式压力传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成, 内部线路采用惠更斯电桥, 当弹性体承受载荷产生变形时, 电阻应变片( 转换元件) 受到拉伸或压缩应变片变形后, 它的阻值将发生变化( 增大或减小) , 从而使电桥失去平衡, 产生相应的差动信号, 供后续电路测量和处理。

电阻应变式
传感器测量原理如图2所示。

图2 电阻应变式传感器测量原理
当垂直正压力P作用于梁上时, 梁产生形变, 电阻应变片R1、R3受压弯拉伸, 阻值增加; R2、R4受压缩, 阻值减小。

电桥失去平衡, 产生不平衡电压, 不平衡电压与作用在传感器上的载菏P 成正比, 从而将非电量转化成电量输出。

R1、R2、R3和R4组成惠更斯电桥, 将2对电阻应变片的阻值变化转变成输出电压, 其工作原理如图3所示。

图3 测量电桥原理。