基于单片机的电子称传感器课程设计
基于STM32F1单片机的电子秤设计
基于STM32F1单片机的电子秤的设计1.本文概述随着技术的进步和电子技术的普及，电子秤已成为日常生活和工业生产中不可或缺的工具。
与传统的机械秤相比，电子秤具有更高的测量精度、更强的功能性和更广泛的应用范围。
本文旨在设计一种基于STM32F1单片机的电子秤。
该设计不仅专注于电子秤的称重和单位转换等基本功能，而且通过使用STM32F1微控制器，赋予电子秤更智能的功能，如数据存储、传输和用户界面交互。
文章首先介绍了STM32F1单片机的特点和适用性，然后详细阐述了电子秤的设计原理、硬件选择和软件实现。
本文还包括对系统的测试结果和分析，以验证设计的有效性和可靠性。
通过本文的研究和设计，有望为电子秤领域提供一种创新实用的解决方案。
2.系统设计原则在这种电子秤的设计中，STM32F1微控制器作为核心控制器，其重要性体现在以下几个方面：处理能力：STM32F1系列微控制器基于ARM CortexM3内核，具有强大的处理能力和高效的能耗比。
其最大工作频率可达72MHz，足以处理电子秤所需的复杂计算和数据传输任务。
集成：该系列微控制器集成了丰富的外围接口，如ADC（模数转换器）、UART（通用异步收发器）、I2C（集成电路总线）等。
这些接口对电子秤的设计至关重要。
稳定性和可靠性：STM32F1微控制器具有优异的抗干扰能力和稳定性，适用于工业应用，确保了电子秤在复杂环境中的准确性和可靠性。
电子秤的核心部件是传感器，用于将物体的重量转换为电信号。
在该设计中，选择了压力传感器作为主要测量元件。
传感器的工作原理是基于弹性变形。
当物体受到压力时，传感器内部的电阻应变计变形，从而改变电阻值并通过惠斯通电桥将其转换为电压信号。
信号放大和滤波：传感器输出的模拟信号通常较弱，需要通过信号放大器进行放大。
为了提高信号质量，设计了滤波电路来去除噪声，保证信号的准确性。
模数转换：通过STM32F1微控制器内置的ADC将放大后的模拟信号转换为数字信号，使微控制器易于处理和计算。
基于单片机的实用电子秤设计
基于单片机的实用电子秤设计一、硬件设计1、传感器选择电子秤的核心部件之一是称重传感器。
常见的称重传感器有电阻应变式、电容式等。
在本设计中，我们选用电阻应变式传感器，其原理是当物体的重量作用在传感器上时，传感器内部的电阻应变片会发生形变，从而导致电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，就可以计算出物体的重量。
2、信号放大与调理传感器输出的信号通常比较微弱，需要经过放大和调理才能被单片机处理。
我们使用高精度的仪表放大器对传感器输出的信号进行放大，并通过滤波电路去除噪声干扰，以提高测量的准确性。
3、单片机选型单片机是整个电子秤系统的控制核心。
考虑到性能、成本和开发难度等因素，我们选用 STM32 系列单片机。
STM32 系列单片机具有丰富的外设资源、较高的运算速度和良好的稳定性，能够满足电子秤的设计需求。
4、显示模块为了直观地显示测量结果，我们选用液晶显示屏（LCD）作为显示模块。
LCD 显示屏具有功耗低、显示清晰、视角广等优点。
通过单片机的控制，可以在 LCD 显示屏上实时显示物体的重量、单位等信息。
5、按键模块为了实现电子秤的功能设置，如单位切换、去皮、清零等，我们设计了按键模块。
按键模块通过与单片机的连接，将用户的操作指令传递给单片机进行处理。
6、电源模块电源模块为整个电子秤系统提供稳定的电源。
我们使用线性稳压器将输入的电源电压转换为适合各个模块工作的电压，以确保系统的正常运行。
二、软件算法1、重量计算算法根据传感器的特性和放大调理电路的参数，我们可以建立重量与传感器输出信号之间的数学模型。
通过对传感器输出信号的采集和处理，利用数学模型计算出物体的实际重量。
2、滤波算法为了消除测量过程中的噪声干扰，提高测量的稳定性和准确性，我们采用数字滤波算法对采集到的信号进行处理。
常见的数字滤波算法有中值滤波、均值滤波等。
在本设计中，我们选用中值滤波算法，其原理是对连续采集的若干个数据进行排序，取中间值作为滤波后的结果。
基于单片机的电子秤设计课程设计
百度文库- 好好学习，天天向上传感课程设计报告基于单片机的电子秤设计目录目录 (1)摘要 (1)关键字：电子秤、应变片、A/D转换器，显示电路 (1)一、系统整体描述 (1)二、系统模块设计 (2)电阻应变式传感器的组成以及原理 (2)直流差动电桥检测电路 (3)放大电路 (5)A/D转换 (7)单片机系统 (7)三、数据处理及程序的设计 (9)数据处理及程序的设计 (9)参数整定 (10)测量数据及误差分析 (10)曲线拟合及参数整定 (10)显示子程序的设计 (13)总结 (13)参考文献 (14)附录1程序 (15)摘要本文设计的电子秤以单片机为主要部件，用C语言进行软件设计，硬件则以半桥传感器为主,测量0～500g电子秤，随时可改变上限阈值，本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用差动半桥测量原理，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。
芯片HX711-BF的A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。
关键字：电子秤、应变片、A/D转换器，显示电路一、系统整体描述系统由敏感元件、电桥测量电路、放大电路、模数转换电路、单片机最小系统、显示电路构成。
敏感元件产生物理量变化，由测量电路将信号转换为电信号，并放大输出。
通过模数转换后将信号输入单片机中，经过处理后由显示电路显示。
二、系统模块设计电阻应变式传感器的组成以及原理电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。
由电阻应变片和测量线路两部分组成。
常用的电阻应变片有两种：电阻丝应变片和半导体应变片，本设计中采用的是电阻丝应变片，为获得高电阻值，电阻丝排成网状，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两端引出导线，线栅上面粘有覆盖层，起保护作用。
基于单片机和传感器的电子秤系统教学设计与实现
0 引言单片机MCU是将计算机的中央处理器CPU、数据存储器RAM、指令存储器ROM、定时计数器和输入输出I/O接口、中断控制器、模数转化器、数模转换器、调制解调器等部件集成在一片芯片上，内部硬件结构和指令系统是针对自动控制应用而设计的，所以单片机又称为单片微型计算机SCM。
单片机从系统角度发展方面经历了三个阶段，第一阶段为SMC、第二阶段为MCU、第三阶段为片上系统SOC，从数据处理角度经历了四位机、八位机、十六位机、三十二位机、六十四位机,目前市面上主流机型位八位和十六位的微控制器MCU，在本设计中采用八位的单片机STC89C51。
传感器是一种转换装置，将感受到的被测量按照一定规律转换成可用输出信号，即把非电信号转换成电信号，便于传输和控制，一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源等部分组成，是自动控制系统和自动检测系统中不可缺少的元件，在本设计中使用双孔悬壁梁式电阻应变传感器实现重量测量。
1 任务描述利用电阻应变片称重传感器和电子秤专用HX711A/D转换器芯片，结合单片机STC89C51应用，制作性价比高的电子台秤，主要适用于居民小区菜市场的小商贩。
通过将敏感元件（弹性体）、转换元件（电阻应变片）、信号调理电路集于一体，实现称重数据显示，并进行标定，本设计的电子台称指标要求达到国家计量标准计量III级，称重范围0—25Kg，分辨力为1g。
2 任务分析2.1 电阻应变片传感器的选择采用分辨力高、灵敏度高、频率响应好的双孔悬壁梁式电阻应变传感器实现重量测量。
使用过程中考虑秤台本身重量、工作过程摆放物体冲击、振动、超重等因素，所以实际使用的传感器量程必须大于额定称重量25Kg。
为了满足设计需求，同时具有一定的冗余量，该设计选择HL-B1-30Kg悬臂梁称重传感器，精度为0.01%。
2.2 电子秤专用A/D转换器芯片的选择要求传感器最大量程达30Kg和分辨力为1g，这就要求模块输出位数至少为13位，8位精度的PCF8591无法满足as 1 g, and has the function of pricing, trading information for vendors and customers provide the most direct and convenient for buyers and sellers trade, reduce fraud on both sides.To achieve this goal, this design USES the microcontroller STC89C51 control and choose 24 precision HX711 electronic scale special A/D module, LCD display screen choose JLX12864G - 085 - P LCD module. The choice of simple circuit complete, the design of components is cost-effective, stable performance, convenient operation, parameters conform to the requirements of the measurement, has the characteristics of ultra range audible and visual alarm automatically, has a strong market application value.Key words: resistance strain gage;MCU;HX711;audible and visual alarm项目基金：全国农业职业教育“十三五”规划课题（2016-135-Y-200）。
单片机课程设计报告 基于单片机的电子秤设计
基于单片机的电子秤设计一、【设计题目】基于单片机的电子秤设计二、【设计要求】设计要求如下:（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。
三、【设计过程】1.【方案设计】微控制器技术、传感器技术的发展和计算机技术的广泛应用，电子产品的更新速度达到了日新月异的地步。
本系统在设计过程中，除了能实现系统的基本功能外，还增加了打印和通讯功能，可以实现和其他机器或设备（包括上位PC机和数据存储设备）交换数据.除此之外，系统的微控制器部分选择了兼容性比较好的AT89系列单片机，在系统更新换代的时候，只需要增加很少的硬件电路，甚至仅仅删改系统控制程序就能够实现。
另外由于实际应用当中，称可以有一定量的过载，但不能超出要求的范围，为此本设计提供了过载提示和声光报警功能。
综上所述,本课题的主要设计方案是：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及总额，然后再显示出来。
此外，还可通过键盘设定所称物品的价格。
主要技术指标为：称量范围0～5kg；分度值0.01kg；精度等级Ⅲ级；电源DC1.5V（一节5号电池供电）。
其设计框图如图3.1所示。
这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便,集质量称量功能与价格计算功能于一体，能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。
图3.1 系统设计框图2.【器件选择】2.1单片机选择本设计由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器,而且以单片机为主控制器的设计，可以容易地将计算机技术和测量控制技术结合在一起，组成新型的只需要改变软件程序就可以更新换代的“智能化测量控制系统”。
考虑到本设计中程序部分比较大，根据总体方案设计的分析，设计这样一个简单的的系统，可以选用带EPROM 的单片机，由于应用程序不大，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展存储器，这样电路也可简化。
基于单片机的智能电子秤控制系统的设计
基于单片机的智能电子秤控制系统的设计智能电子秤控制系统是一种集成数字电子技术、传感技术、自动控制技术于一体的高精度、高可靠性的电子秤系统。
本文将介绍基于单片机的智能电子秤控制系统的设计原理及实现方法。
一、系统设计原理基于单片机的智能电子秤控制系统主要由称重传感器、AD转换模块、单片机、LCD显示模块和通信接口模块等组成。
其工作原理如下：1. 称重传感器智能电子秤的核心部件是称重传感器，用于将物体的重量转换为电信号。
常用的称重传感器有应变式、电阻式、电容式等。
它们能够根据物体的质量变化而改变输出电信号，作为下一步处理的输入信号。
2. AD转换模块AD转换模块用于将模拟信号转换为数字信号，通过单片机进行处理。
通过AD转换模块，可以将称重传感器输出的模拟信号转换为单片机可以理解的数据，为后续的数据处理提供基础。
3. 单片机单片机是整个智能控制系统的核心，负责接收AD转换模块的信号，并进行数据处理，并通过LCD显示模块将结果实时显示出来。
同时，单片机还可以通过通信模块与其他设备进行数据交互。
4. LCD显示模块LCD显示模块用于将称重结果以数字形式显示出来，提供直观的测量结果给用户。
5. 通信接口模块通信接口模块允许智能电子秤与其他设备进行数据交互，如与计算机进行连接，实现数据的上传和下载。
二、系统设计方法基于单片机的智能电子秤控制系统的设计可以按照以下步骤进行：1. 硬件设计根据系统的功能需求，选择适当的称重传感器和AD转换模块，并通过电路设计将其与单片机和LCD显示模块进行连接。
此外，根据实际需求选择合适的通信接口模块。
2. 软件设计编写单片机的控制程序，包括AD转换的初始化和读取、数据处理、LCD显示等功能。
根据实际需求，可以添加一些额外的功能，如单位选择、重量校准等。
3. 系统测试将硬件和软件进行组装后，进行系统测试。
通过放置不同重量的物体进行秤量，检查显示结果的准确性和稳定性。
同时，测试通信功能是否正常工作。
基于单片机的智能数字电子秤设计
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软件设计
软件设计
本设计的软件部分采用C语言编写，主要实现以下功能
通过A/D转换器读取称重传感 器的模拟信号：并进行数据 处理
根据预设的算法计算被测物 的重量
将重量值通过显示模块显示 出来
通过按键模块进行参数设定 和功能选择
当称重超过预设值时：通过 报警模块发出警报
检查电路板是否焊接正确： 各元件是否连接良好
给系统供电：检查电源是否 稳定
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感谢大家观看
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汇报人：XXXXX
日期：XXXX
2023
软件流程图如下
软件设计
启动系统：进行初始化操作 进入主循环：不断读取称重传感器的模 拟信号并进行数据处理 根据处理结果更新重量值并显示在液晶 显示屏上 检查是否有按键按下：如果有则进行相 应的处理 如果称重超过预设值：则发出警报 继续循环执行上述操作
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调试与测试
调试与测试
在完成硬件和软件的设计后，需 要进行调试和测试。具体步骤如 下
将单片机计算出的重量值 显示出来
按键模块
用于设定单价、重量单位 等信息
报警模块
当称重超过预设值时，发 出警报
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系统设计
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系统的核心部分是单片机， 它控制着整个系统的运作
通过A/D转换器获取称重传 感器的模拟信号，然后进 行数据处理，计算出被测
物的重量
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最后，将重量值通过显示 模块显示出来
3
硬件设计
电子秤所取代
本设计是基于单片机技术的智 能数字电子秤，具有操作简便、
读数准确、智能化等特点
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基于单片机的智能人体电子秤设计
基于单片机的智能人体电子秤设计智能人体电子秤是一种智能化的体重测量设备，可以用于监测人体重量及其他相关数据。
这种电子秤通常基于单片机进行设计，其原理是通过测量人体所施加在传感器上的重力来确定人体的重量。
在智能人体电子秤的设计中，单片机起到了关键的控制和处理作用。
一、硬件设计：1.传感器：智能人体电子秤的核心部件是传感器，可以选择采用压阻式传感器。
这种传感器可以通过电阻的变化来测量物体的重量。
2.A/D转换器：传感器输出的是模拟信号，需要通过A/D转换器将其转换为数字信号以供单片机处理。
3.单片机：这是整个电子秤系统的中央处理器，负责控制和处理传感器的数据，并将结果显示在LCD显示屏上。
它还可以与其他设备进行通信，例如蓝牙模块或Wi-Fi模块。
4.LCD显示屏：用于显示人体的重量和其他相关信息，例如BMI指数。
5.按键：用于用户输入和设置，例如调整单位（公斤、斤等）或记录个人信息。
二、软件设计：1.初始化：单片机启动后，需要对各个硬件进行初始化设置，并将LCD显示屏上的初始界面清除。
2.传感器数据读取：单片机需要定时读取传感器输出的模拟信号，并通过A/D转换器将其转换为数字信号。
3.数据处理：读取到的数字信号代表了物体的重量，在该阶段，单片机可以进行一些数据处理工作，例如校正或滤波。
4.显示结果：将处理后的重量数据显示在LCD显示屏上，并可以添加一些附加信息，例如BMI指数或其他健康参数。
5.用户交互：单片机可以通过按键与用户进行交互，例如调整单位或记录个人信息。
6. 数据存储：可以将用户测量的数据存储在Flash存储器中，以便后续查看和分析。
7.通信功能：通过添加蓝牙模块或Wi-Fi模块，可以实现智能人体电子秤与其他设备的通信，例如手机或电脑。
三、优化设计：1.省电设计：可以在合理的情况下，通过开关控制部分硬件的电源，以降低功耗。
2.人体干湿重量识别：通过添加湿度传感器，可以识别人体的干湿重量，从而更好地了解健康状况。
基于单片机的电子秤设计
基于单片机的电子秤设计随着科技的不断发展，电子秤在日常生活和工业生产中发挥着越来越重要的作用。
传统的电子秤往往采用复杂的电路和机械结构，使得其体积大、成本高、可靠性差。
为了解决这些问题，本文将介绍一种基于单片机的电子秤设计方案。
一、系统设计方案基于单片机的电子秤主要由传感器、信号处理电路、单片机和显示模块组成。
其中，传感器负责采集物体的重量信息，信号处理电路则对传感器输出的信号进行放大和滤波，单片机对处理后的信号进行读取和计算，并将结果传输给显示模块。
二、硬件设计1、传感器电子秤的传感器部分通常采用应变片式或电容式传感器。
其中，应变片式传感器具有精度高、稳定性好的优点，但其输出信号较小，需要经过放大处理；电容式传感器则具有响应速度快、过载能力强的优点，但其精度和稳定性相对较差。
因此，在选择传感器时需要根据实际需求进行权衡。
2、信号处理电路信号处理电路主要包括放大器和滤波器两部分。
放大器用于将传感器输出的微弱信号进行放大，以便于后续处理；滤波器则用于去除信号中的噪声和干扰。
此外，还需要设计适当的电源电路，为整个系统提供稳定的电源。
3、单片机单片机是整个系统的核心，负责对传感器输出的信号进行读取和计算。
本设计采用AT89C51单片机，该单片机具有价格低、性能稳定、易于编程等优点。
4、显示模块显示模块用于将单片机的计算结果直观地展示给用户。
本设计采用LED数码管作为显示器件，具有简单易用、成本低等优点。
三、软件设计软件部分主要包括数据采集、数据处理和数据显示三个模块。
数据采集模块负责读取传感器的输出信号；数据处理模块则对采集到的数据进行滤波、放大和计算；数据显示模块则将处理后的结果通过LED数码管展示给用户。
此外，还需要设计适当的延时和去抖动算法，以提高系统的稳定性和精度。
四、测试与结论为了验证本设计的有效性，我们对基于单片机的电子秤进行了测试。
测试结果表明，该电子秤的测量精度和稳定性均得到了较好的实现，同时具有体积小、成本低、可靠性高等优点。
电子称的设计与制作基于单片机的设计
误差范围应不超过±0.5%，重复性误 差不超过±0.25%。
性能分析
稳定性
在多次测试中，电子称的读数应保持稳定，无明 显波动。
线性度
加载砝码时，读数应与实际重量呈线性关系，无 显著弯曲。
响应时间
加载或卸载砝码后，电子称的读数应在短时间内 达到稳定。
优化建议与改进措施
1 2
优化算法
调整单片机内部算法，降低误差范围，提高测量 精度。
电子称的设计
硬件设计
传感器选择
选择高精度、低漂移的称重传感器， 如应变片式传感器，以获取准确的称 重数据。
信号调理电路
设计信号调理电路，将称重传感器的 输出信号调整为适合单片机接收的电 压或电流信号。
单片机控制电路
选择合适的单片机型号，并设计单片 机控制电路，包括电源电路、时钟电 路和复位电路等。
单片机与其他组件的连接
称重传感器
通过适当的接口电路（ 如差分放大器）将称重 传感器的输出信号接入 单片机的ADC输入端。
显示模块
单片机通过并行或串行 接口与显示模块连接， 控制显示模块的显示内 容。
按键和报警器
单片机通过GPIO口与按 键和报警器连接，实现 用户操作和重量超限报 警。
03
CATALOGUE
显示与按键电路
选择合适的显示屏和按键模块，设计 显示与按键电路，实现用户交互功能 。
软件设计
数据采集与处理
01
编写程序实现单片机从称重传感器读取称重数据，并进行滤波
、去噪、放大等处理。
校准与补偿
02
编写程序实现电子称的校准和补偿功能，以确保称重结果的准
确性。
人机交互
03
编写程序实现用户通过显示屏和按键进行操作，如设LCD 显示模块等，各模块协同工作实现称重功能。
基于单片机控制的电子秤课程设计毕业设计
目录第一章、设计方案简介 (01)设计内容 (01)设计要求 (01)实验流程图 (01)第二章、测量系统的电路分析 (04)传感器系统 (04)放大系统 (04)模数转换 (06)显示系统 (08)第三章、单片机的主控程序 (09)单片机89C2051芯片 (09)电子秤工作流程 (10)第四章、设计结果 (15)电子秤工作流程 (15)电子秤原理图 (16)第五章、设计评述 (17)心得体会 (17)第六章、参考文献 (18)参考相关资料 (18)第七章、元器件清单 (18)第一章设计方案简介数字电子称通过传感器将被测物体的重量转换成模拟的电压信号，较小的电压信号通过应用放大系统进行准确、线性的放大，以满足模数转换器对输入信号电平的要求。
放大电路采用四运放集成电路LM324中的三个运放组成的仪表用放大电路。
仪表用放大器具备足够大的放大倍数、高输入电阻和高共模抑制比的特点。
放大后的模拟电压信号经过模数转换电路变成数字量，模数转换电路采用模数转换芯片7107实现。
然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果，显示电路采用四块分立的七段LED显示电路进行显示。
本设计中通过改变放大电路的增益，从而达到转换量程的目的。
由于被测物体的重量相差较大，根据不同的侧重范围要求，需对量程进行切换。
1、设计内容（1）制作一个具有数字显示功能的数字电子称；（2）调试数字电子称的歌单元电路及系统电路；（3）掌握数字电路的设计、组装与调试方法；（4）熟悉集成电路7107的使用方法；（5）采用电阻应变式传感器；2、设计要求（5）(1)测量范围： 0~19.99kg（6） (2)用数字显示被测重量，小数点位置对应不同的量程显示。
3、实验流程图图20 小型电子秤的系统构成（7）本系统采用了低功能单片机89C2051作为测量仪表的核心，使得整个系统结构简单，功能强大，性价比高。
（8）电子秤测量系统的工作原理:（9）仪表通电后，在秤重过程中由货物重量经荷重传感器的信号转换，输出相应的毫伏电压，这个微弱信号通过运算放大器放大和标度变换转送A/D转换器。
基于单片机的智能电子秤设计
基于单片机的智能电子秤设计在现代社会，电子秤作为一种重要的测量工具，广泛应用于商业、工业、农业以及日常生活等各个领域。
随着科技的不断发展，人们对电子秤的功能和性能提出了更高的要求，智能电子秤应运而生。
智能电子秤不仅能够准确测量物体的重量，还具备了数据处理、存储、传输以及智能化控制等功能，为人们的生产和生活带来了极大的便利。
本文将介绍一种基于单片机的智能电子秤设计方案。
一、系统总体设计本智能电子秤系统主要由称重传感器、信号调理电路、单片机、显示模块、键盘模块以及通信模块等部分组成。
称重传感器负责将物体的重量转换为电信号，信号调理电路对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量。
单片机作为系统的核心，负责对处理后的信号进行采集、计算和处理，并控制其他模块的工作。
显示模块用于实时显示物体的重量和相关信息，键盘模块用于输入操作指令，通信模块则用于将测量数据传输到上位机或其他设备。
二、硬件设计1、称重传感器称重传感器是电子秤的关键部件，其性能直接影响测量精度。
本设计选用电阻应变式称重传感器，该传感器具有精度高、稳定性好、结构简单等优点。
电阻应变式称重传感器的工作原理是基于电阻应变效应，当传感器受到外力作用时，其弹性体发生变形，从而导致粘贴在弹性体上的电阻应变片的电阻值发生变化。
通过测量电阻应变片电阻值的变化，即可得到外力的大小。
2、信号调理电路由于称重传感器输出的信号非常微弱，通常只有几毫伏到几十毫伏，且含有大量的噪声和干扰，因此需要经过信号调理电路进行放大、滤波等处理。
信号调理电路主要由放大器、滤波器和基准电源等组成。
放大器采用高精度仪表放大器，能够将传感器输出的微弱信号放大到适合单片机处理的范围。
滤波器采用低通滤波器，用于滤除信号中的高频噪声和干扰。
基准电源为整个电路提供稳定的参考电压，以保证测量精度。
3、单片机单片机是整个系统的控制核心，本设计选用 STM32F103 系列单片机。
STM32F103 系列单片机具有高性能、低功耗、丰富的外设资源等优点，能够满足智能电子秤的设计要求。
基于单片机的电子称课程设计
基于单片机的电子称课程设计电子称是一种用来测量物体重量的精密仪器，具有高精度、高速度和高可靠性的特点。
在现代化的生产、工业等领域中，电子称扮演着必不可少的角色，成为了人们日常生活中必不可少的工具之一。
而作为电子技术的重要应用方向，基于单片机的电子称设计更是成为了自动化生产和质量控制中不可或缺的一环。
本文将探讨一下基于单片机的电子称课程设计的具体实现，以及它对学生的电子技术和物理知识的培养的重要性。
一、电子称的组成和工作原理电子称主要由传感器、信号调理电路、计算机处理单元、显示及输出装置等四大部分组成。
其中传感器用来检测被测物体产生的微小形变，信号调理电路接收和整形传感器的信号，计算机处理单元将信号转换为数字，再进行相关运算，最后输出相应的重量值，同时，显示及输出装置将结果显示出来。
二、基于单片机的电子称设计基于单片机的电子称设计是一种新型的电子称设计方法，它采用高精度传感器和单片机进行数字信号采集、处理和显示。
具体设计流程如下：1.硬件设计硬件设计部分主要包括传感器电路、放大电路、模数转换电路、LCD显示器、按键等组成。
其中传感器电路用来转换被测物体的重量值为电信号，放大电路用来放大电信号，模数转换电路用来将模拟信号转换为数字信号，显示器用于显示重量结果，按键用于实现重量清零等控制功能。
2.软件设计软件设计主要包括单片机程序设计和控制算法设计两大部分。
单片机程序的设计是指根据硬件设计的具体要求，编写相应的程序来实现数码管、按键、模数转换等功能的控制。
控制算法设计是指设计一种基于物理原理的算法，为电子称实现高精度、高速度、可靠性等特性。
三、电子称课程设计对学生的意义基于单片机的电子称设计作为一种完整的电子方案，具有广泛的应用前景和重要的教育意义。
其帮助学生在实践中深入了解物理原理和信号处理技术，并掌握基本的单片机控制和算法设计方法。
1.培养学生的电子技术知识基于单片机的电子称设计能够帮助学生深入了解电子技术的基础知识和信号处理技术，包括传感器电路、放大电路、模数转换电路、LCD显示器、按键等。
基于单片机的电子计价秤设计
一、国内外电子称发展情况随着称重传感器各项性能的不断突破，为电子称的发展奠定了基础，国外如美国、西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了0.1%称量准确度的电子称，并在70年代中期约对75%的机械称进行了机电结合式改造。
80年代以来，我国通过自行研究引进消化吸收和技术改造。
已由传统的机械式衡器步入集传感器、微电子技术、计算机技术与一体化的电子衡器发展阶段。
二、设计方案本电子秤系统由以下几个部分组成。
传感器，放大电路，A/D 转换电路，单片机主控模块。
2．放大电路采用仪表放大器，用以将小的模拟信号放大。
3．A/D 转换将模拟信号转化成数字信号，单片机接收后可以对其进行处理。
三、硬件电路设计 1．电阻应变式传感器电路电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。
由电阻应变片和测量线路两部分组成，其主要参数如附录1所示。
电阻应变片产生的误差，主要来源于温度的影响，本设计主要在实验室内进行，温度的影响可不考虑。
内部丝绕式应变片结构图如下图2所示。
当贴有电阻应变片的弹性平衡梁受到载荷Ｆ作用时，电阻应变片Ｒ1和Ｒ3受到拉伸作用，阻值增加；Ｒ2和Ｒ4受到压缩作用，阻值减小，电桥失去平衡，产生的不平衡电压Ｕ 的大小与所受作用力Ｆ成正比。
电桥的输出电压反映了电阻应变片相应的受力状态。
电桥电路如图3所示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4 中，电阻的相对变化率分别为△R1/ R1、△R2/ R2、△R3/ R3、△R4/ R4 ，当使用一个应变片时，RRR ∆=Σ；当二个应变片组成差动状态工作，则有R R2R ∆=Σ；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1= R2= R3= R4=R ，RR 4R ∆=Σ。
当电桥后面接放大器时，放大器的输入阻抗都很高，比电桥的输出电阻大很多，因此可以把电桥输出端看成是开路。
基于51单片机的电子秤的设计
基于51单片机的电子秤的设计一、设计要求和总体方案（一）设计要求设计一款基于 51 单片机的电子秤，能够实现以下功能：1、测量范围：0 5kg。
2、测量精度：01g。
3、具备数码管显示功能，能够实时显示测量的重量值。
4、具有去皮功能，方便测量容器的重量。
（二）总体方案本电子秤主要由传感器、信号调理电路、A/D 转换电路、51 单片机、数码管显示电路和按键电路等组成。
传感器将物体的重量转换为电信号，经过信号调理电路进行放大和滤波处理后，送入 A/D 转换电路转换为数字信号。
51 单片机对数字信号进行处理和计算，得到物体的重量值，并通过数码管显示电路进行显示。
按键电路用于实现去皮等功能。
二、硬件设计（一）传感器选择选用电阻应变式传感器，它具有精度高、稳定性好、测量范围广等优点。
当物体放在传感器上时，传感器的电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化可以得到物体的重量。
（二）信号调理电路由于传感器输出的信号比较微弱，需要经过信号调理电路进行放大和滤波处理。
放大电路采用仪表放大器，它具有高共模抑制比、低噪声等优点。
滤波电路采用无源 RC 滤波器，去除信号中的高频噪声。
（三）A/D 转换电路选用 ADC0809 作为 A/D 转换芯片，它是 8 位逐次逼近型 A/D 转换器，具有转换速度快、精度高等优点。
（四）51 单片机选择AT89C51 单片机作为控制核心，它具有性能稳定、价格低廉、编程简单等优点。
（五）数码管显示电路采用共阳数码管进行显示，通过 74HC573 锁存器驱动数码管。
（六）按键电路使用独立按键实现去皮、清零等功能。
三、软件设计（一）主程序流程主程序首先进行系统初始化，包括初始化单片机的 I/O 口、A/D 转换芯片等。
然后进入循环，不断读取 A/D 转换的结果，并进行数据处理和计算，得到物体的重量值，最后将重量值发送到数码管显示。
（二）数据处理算法采用线性拟合的方法对 A/D 转换的结果进行处理，得到与重量值对应的数字量。
基于单片机的电子秤设计
基于单片机的电子秤设计一、引言二、设计要求与整体方案（一）设计要求1、测量范围：能够满足常见物品的质量测量，通常为 0 10kg 或更大。
2、精度要求：达到一定的测量精度，如 01g 或更高。
3、显示功能：清晰显示测量结果，包括质量数值和单位。
4、稳定性：在不同环境条件下保持测量结果的稳定性和可靠性。
（二）整体方案本设计采用单片机作为核心控制单元，结合称重传感器、信号调理电路、A/D 转换电路、显示模块和电源模块等组成电子秤系统。
称重传感器将物体的质量转换为电信号，经过信号调理电路进行放大、滤波等处理后，由 A/D 转换电路将模拟信号转换为数字信号，单片机对数字信号进行处理和计算，最终将测量结果通过显示模块显示出来。
三、硬件设计（一）称重传感器选择合适的称重传感器是电子秤设计的关键。
常见的称重传感器有电阻应变式、电容式等。
电阻应变式传感器具有精度高、稳定性好等优点，被广泛应用于电子秤中。
其工作原理是当物体加载在传感器上时，弹性体发生形变，粘贴在弹性体上的电阻应变片也随之产生电阻变化，通过测量电阻变化即可得到物体的质量。
（二）信号调理电路由于称重传感器输出的信号较弱且存在干扰，需要经过信号调理电路进行处理。
信号调理电路通常包括放大器、滤波器等。
放大器用于将传感器输出的微弱信号放大到适合 A/D 转换的范围；滤波器用于去除信号中的噪声和干扰，提高信号的质量。
（三）A/D 转换电路A/D 转换电路将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
选择 A/D 转换器时需要考虑其分辨率、转换速度、精度等参数。
常见的 A/D 转换器有 ADC0809、ADS1115 等。
（四）单片机单片机作为电子秤的控制核心，负责处理和计算测量数据，并控制整个系统的工作。
选择单片机时需要考虑其性能、资源、成本等因素。
常见的单片机有 STM32、51 单片机等。
（五）显示模块显示模块用于显示测量结果，常见的有液晶显示屏（LCD）和数码管。
基于单片机的智能电子秤设计
基于单片机的智能电子秤设计一、引言在现代社会，电子秤作为一种重要的测量工具，广泛应用于商业、工业、医疗、家庭等各个领域。
传统的电子秤功能较为单一，只能进行简单的称重操作。
随着科技的不断发展，人们对电子秤的要求越来越高，希望它能够具备更多的功能，如数据存储、数据分析、远程传输等。
基于单片机的智能电子秤应运而生，它不仅能够实现高精度的称重，还能够满足人们对智能化、多功能的需求。
二、智能电子秤的系统组成基于单片机的智能电子秤主要由以下几个部分组成：1、称重传感器称重传感器是电子秤的核心部件，它能够将物体的重量转换为电信号。
常见的称重传感器有电阻应变式、电容式、电感式等。
电阻应变式称重传感器具有精度高、稳定性好、价格低廉等优点，因此在电子秤中得到了广泛的应用。
2、信号调理电路称重传感器输出的电信号通常比较微弱，且存在噪声和干扰，需要经过信号调理电路进行放大、滤波、A/D 转换等处理，以得到可供单片机处理的数字信号。
3、单片机单片机是智能电子秤的控制核心，它负责接收和处理来自信号调理电路的数字信号，并进行数据计算、存储、显示等操作。
常见的单片机有 51 系列、STM32 系列等。
4、显示模块显示模块用于显示称重结果和其他相关信息，常见的显示模块有液晶显示屏（LCD）和发光二极管显示屏（LED）。
LCD 显示屏具有显示清晰、功耗低等优点，而 LED 显示屏则具有亮度高、可视距离远等优点。
5、按键模块按键模块用于设置电子秤的参数，如单位转换、去皮、清零等。
6、存储模块存储模块用于存储称重数据，以便后续查询和分析。
常见的存储模块有 EEPROM、FLASH 等。
7、通信模块通信模块用于实现电子秤与上位机或其他设备之间的数据传输，常见的通信模块有蓝牙、WiFi、RS232 等。
三、智能电子秤的工作原理当物体放置在电子秤的秤盘上时，称重传感器受到压力作用，产生相应的电阻变化。
信号调理电路将称重传感器输出的电阻变化转换为电压变化，并进行放大、滤波等处理。
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测控技术与仪器专业《传感器技术》课程设计任务书淮阴工学院电子与电气工程学院2014年06月专业方向课程设计课题：电阻应变式电子称班级测控1111学生姓名金梦磊学号 **********指导教师张青春淮阴工学院电子与电气工程学院目录1.系统方案设计1.1 概述1.2 检测原理1.3 系统原理框图2.系统硬件设计2.1 传感器选择及其特性2.2 测量电路2.3 信号采集电路2.4 单片机及外围电路2.5 总体电路图3.系统软件设计3.1 软件设计方法3.2 软件流程图3.3 软件清单及说明4.系统调试与验证4.1 调试过程4.2调试结果（仿真结果）截图4.3 误差分析5．课程设计体会与总结附录：1、参考资料 2、元器件表基于电阻式应变片式传感器的电子称设计`1.系统方案设计1.1概述随着时代的进步和科技的发展，电子称已经成为现代生活中不可或缺的一部分。
无论是做生意确定货物的重量，还是菜市场买菜看斤看两，还是没事减肥看看自己体重有没有减少，我们都需要使用称量道具，电子称以其便携，准确等优点占据着市场。
早期的电子称是通过模拟电路实现的，其抗干扰能力不足，准确也比较低。
现在的电子称都是通过微控制器，采用数字信号的方式，这样就克服了以前的缺点，还可以实现键盘控制以及超额报警等更能。
在学习了传感器，单片机，测控电路几门课程之后，我们可以自己设计出一个电子称了。
在我的设计中，我将采用电阻式应变片传感器进行测量，并采用放大器对传感器转换出的电压信号进行放大、达到A/D转换器输入电压的要求，采用8位A/D转换器将放大器产生的模拟信号转换成数字信号，单片机将接收到的数字处理后显示在4个数码管上（量程为0-1.999kg，所以只需要4个数码管），还需要蜂鸣器进行超量程报警，led灯显示电源的通断，两个拨位开关实现电源通断的控制，以及单片机的复位功能。
1.2检测原理电阻式应变片传感器是通过电阻的应变效应进行测量。
所谓的电阻应变效应就是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应的改变，这一物理现象称为“电阻应变效应“。
将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为测量电路。
电桥电路具有结构简单、灵敏度高，测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优点。
电桥电路的工作方分为单臂、双臂和全桥三种，单臂工作输出信号最小，线性、稳定性较差；双臂输出是单臂的两倍，性能有所改善；全桥工作时的输出时单臂的四倍，性能最好。
因此，为了得到较大的输出电压信号一般都采用双臂或者全桥工作。
本课题采用全桥工作，其示意图如下：图1-1 应变片全桥实验原理图图中R1，R2，R3，R4为应变片，同侧应变片接在相对的两个桥臂上，异侧的应变片接在相邻的两个桥臂。
W1和r组成电桥调平衡网络，在没有压力的情况下电桥的输出理论为零，供电桥直流电源±4V。
传感器输出的电压范围为0-20mV，而A/D转换器的输入电压要求为0-2V,因此放大器需要有100倍左右的增益。
采用INA128放大器设计的调整电路如下图所示：图1-2基于INA128的共模抑制放大电路INA128的增益G=1+50KΩ/R G，确定R G的大小为500Ω左右。
图1-2的放大电路中，前级采用运放A1和A2组成并联型差动放大器。
阻容耦合电路放在前级放大器和后级放大器之间，这样可以为后级放大器提高增益，进而提高电路的共模抑制比。
同时由于潜质放大器的输出阻抗很低，又采用共模抑制技术，避免了阻容耦合电路中的阻、容元件参数不对称导致的共模干扰的情况发生。
后级电路采用价廉的仪器放大器，将双端信号转换为单端信号输出。
由于阻容耦合电路的隔直作用，后级放大器可以做到很高的增益，进而得到很高的共模抑制比。
本课题采用精度高价格低廉、低功耗的12位A/D转换器来进行A/D转换。
因为要显示小数后3为，12位提供更高的分辨率。
1.3系统原理框图本课题设计的电子称由传感器、信号调整电路（放大电路）、模数转换电路、数码管显示电路、和超量程报警电路5个部分组成。
图1-3 电子称原理框图电子称的测量过程是把重量这种非电参数转换电参数即电压，并通过信号调节电路进行放大，把微弱的电压信号，mV级的转换成V 级的电压信号，再通过A/D转换器将电信号转换成数字信号送给单片机处理，单片机实现软件清零，软件调整，软件控制等功能，对A/D 转换器发送的信息进行处理，并作出判断，当小于最大量程时把数值显示在4个数码管上，当大于时蜂鸣器报警。
2.系统硬件设计2.1传感器的选择及其特性本课题采用电阻式应变片传感器，因为其在小重量的测量上具有较好的线性关系。
并且该传感器是我们最熟悉的一种，上课和实验都接触到，比较了解，设计起来比较容易。
我们选择具有过载保护的SP20C-G51，内部惠斯顿电桥具有抑制温度变化的影响，抑制干扰等特点。
其工作原理图如下图所示：图 2-1全桥应变式传感器其输出电压为：E out=R2×R4/(R2+R4)×（△R1/R1+△R2/R2+△R3/R3+△R4/R4）×E in在传感器实验课上，我们研究了电阻应变式压力传感器的输入和输出关系。
通过研究我们实验中测量的数据，我们发现：输入的重量和经放大器放大的电桥输出电压值成线性关系。
其结果如下表所示：表1-1应变片全桥特性实验数据重量20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 （g）从实验数据可以看出重量和电压的线性关系，我们只需要通过调整电路、运算电路、显示电路将测量的重量和显示的数值的线性系数求出来，就可以在数码管上显示出物体的重量。
2.2测量电路本设计中的测量电路是电阻应变片传感器，就是将被测物理量的变化转换成电阻的变化，在经相应的测量电路而最后显示或记录被测值得变化（显示电路时显示*.***）。
在这里，我们用电阻应变式传感器作为测量电路的核心，并根据设计书的要求，恰当地选择精度和范围度。
2.3 信号采集电路本课题的信号采集电路是由电阻应变片传感器、信号调整电路(放大器电路)和ICL7109组成。
传感器选择集成过载保护的SP20C-G501，内部含有电桥具有温度补偿的特点。
放大器需要提供100倍左右的增益，所以选择INA128放大器设计电路，并设置R G为500Ω。
物体的重量信号先被传感器采集并转换成电阻的变化，再通过电桥将电阻的变化转换成电压显示出来，因为传感器所产的电阻变化产生的电压信号微弱，需要经过放大才能达到A/D转换器的输入电压要求，经测量需要100倍左右的增益。
图2-2 信号采集电路中传感器和放大器通过调节Rg的阻值来改变放大倍数。
微弱信号Vi1和Vi2被分别放大后从INA128的第6脚输出。
A/D转换器ICL7109的输入电压变化范围是-10V～+10V，传感器的输出电压信号在0～20mv左右，因此放大器的放大倍数在500～600左右。
由于 ICL7109对高频干扰不敏感，所以滤波电路主要针对工频及其低次谐波引入的干扰。
因为压力信号变化十分缓慢，所以滤波电路可以把频率做得很低。
图2-3 ADC0804原理图经过放大电路的信号是模拟信号即模拟量，需要把它变成数字量才能送入单片机控制系统受理，所以需要有A/D转换电路。
由对传感器量程和精度的分析可知， A/D 转换器误差应在 0.03%以下：8位A/D精度： 2Kg/256=7.812克12 位 A/D 精度： 2Kg/4096=0.488g14 位 A/D 精度： 2Kg/16384=0.122g考虑到其他部分所带来的干扰 ,8位 A/D 无法满足系统精度要求。
作为一般小商品称重需求，我们只需要选择12位的A/D转换器就可以了。
双积分型 A/D转换器具有很强的抗干扰能力。
对正负对称的工频干扰信号积分为零，所以对50HZ的工频干扰抑制能力较强，对高于工频干扰（例如噪声电压）已有良好的滤波作用。
只要干扰电压的平均值为零，对输出就不产生影响。
尤其对本系统，缓慢变化的压力信号，很容易受到工频信号的影响。
故而采用双积分型A/D转换器可大大降低对滤波电路的要求。
作为电子秤，系统对 AD的转换速度要求并不高，精度上12位的AD足以满足要求。
另外双积分型A/D转换器较强的抗干扰能力，和精确的差分输入，低廉的价格。
综合的分析其优点和缺点，我们最终选择了ICL7109。
ICL7109输出12位二进制码，且与微处理器有较好的兼容性，可与89C52直接相连，2.4 单片机及外围电路（1）电源电路系统没有能量的话还是不会工作的，所以还要有一个电源系统，单片机的标准电源是5V，可以有0.5V较大电压波动，传感器我用的是5V左右的电源，要求工作时电源要很稳定，所以我加了一个0805稳压芯片，它可以输出一个稳定的5V左右的电压。
INA118和OP07这连个运放都要求有+5V和-5V的双电源，所以我用了一个迪龙的DLM05-12D05，它可以实现输入12V电压输出+5V和-5V的两路电压。
图 2-4 电源模块原理图（2）数据处理系统数据处理系统核心就是单片机，单片机具有结构简单，实用方便，实现模块化，可靠性高，处理功能强，速度快,低电压，低功耗，控制功能强，环境适应能力强。
该智能电子秤采用P89C52X2BN作为CPU，它是一种低功耗高性能的八位CMOS微控制器，与MCS-51微控制器件兼容本设计的控制电路。
以单片机89C52为控制中心，负责接收数据和外接设备的信号，再处理数据，发出控制信号，以达到所需的要求。
单片机的P0口与A/D转换器的数据线、控制线直接相连。
键盘、显示器通过8279与单片机相接，单片机的P1口与8279的数据口相接，键盘的行线接8279的RL0—RL3， SL0—SL3经74LS138译码输出，连接键盘的列线， SL0—SL3又由74LS154译码输出，经7407驱动后到显示器LED 的各个位的公共阴极。
输出线OUTB0—OUTB3、OUTA0—OUTA3作为一个8位段选码数据输出端口，在连接32键以内的简单键盘时，CNTL、SHIFT输入端可接地。
图2-5数据处理系统（3）数据输出模块原理图数据输出模块由4个8位led数码管组成，实现电子秤输出重量数值的任务。
P1口做为数码管的段选数据的输出端口，输出数码管的段选信号，P22,P23，P24，P25作为数码管的位选端口，实现数码管的动态显示。
图 2-6 数码管显示3.系统软件设计3.1软件设计方法智能电子秤软件系统设计的基本思想是充分利用微机丰富的软件功能，实现称重过程一系列要求，提高系统可靠性，使得系统性能价格比达到最优。
智能电子秤作为一种实时性要求不是很高系统，用软件代替部分硬件功能很合算。