电子秤电路设计与制作
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。
电子秤电路设计
电子秤电路设计电子秤是现代社会中广泛应用的一种衡量物品重量的设备，它具有高精度、稳定性强、易于读数等优点。
电子秤的核心部件是压电式传感器，传感器通过受力形变产生电信号，再经过信号处理器处理并转化为显示重量的数字。
因此，电子秤电路设计中压电式传感器与信号处理器是核心考虑因素。
一、压电式传感器的电路设计压电式传感器是通过物理变化产生电压信号，进而检测物体重量的设备。
根据工作原理，压电式传感器可分为电荷式和压力式两种。
电荷式传感器通过物理变化产生电荷，进而产生电压信号。
压力式传感器则是通过物理体积变化，产生电信号。
以下仅讨论压力式传感器的电路设计。
1.电路原理压力传感器主要由桥式电路、信号放大电路和滤波电路三部分组成。
（1）桥式电路：桥式电路分为有源桥式电路和无源桥式电路。
目前多采用无源桥式电路，因为它不需要外部电源，便于实现多点测量等多台组合共同测量。
（2）信号放大电路：传感器产生的电信号相当小，需通过信号放大器放大后才能有效的进行传输和处理。
（3）滤波电路：滤波器用于去除杂波、信号噪声等，保证电路稳定性和准确性。
常用的滤波器有低通滤波器和带通滤波器等。
2.电路参数（1）灵敏度：传感器允许工作范围内，重量变化所引起的电路输出变化量，常用的单位是mv/kg，kg/mv。
（2）非线性度：指传感器输出与实际值之间的误差，一般用±%来表示。
（3）零点漂移：指在重量不变的情况下，电路输出随时间漂移的程度，常用的单位是mV/h或%FS/h。
（4）灵敏度温漂：指在温度变化的情况下，灵敏度相对变化的情况，常用的单位是%RS/℃。
二、信号处理器的电路设计信号处理器是将传感器输出的电信号传输和处理的部分，主要问题是如何提高信号精度和稳定性。
1.放大电路设计放大电路是放大传感器输出信号的重要组成部分，合理的设计可以使信号精度和信噪比大大提高。
在放大电路中，需要考虑的几个问题：（1）增益大小：增益大小是决定信号放大倍数的关键因素，合理选择增益大小可以使信号精确到小数点后几位。
电子秤电路设计课程设计
电子秤电路设计课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握电子秤电路设计的基本原理和方法，通过学习使学生能够运用电子秤电路知识解决实际问题。
具体的教学目标如下：1.知识目标：（1）了解电子秤的原理和结构；（2）掌握电子秤电路的基本组成部分及工作原理；（3）熟悉常用电子秤电路的设计方法。
2.技能目标：（1）能够分析电子秤电路图，理解各个部分的功能；（2）能够运用所学知识设计简单的电子秤电路；（3）具备调试和优化电子秤电路的能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对科学探究的兴趣和热情；（2）培养学生团队协作、积极进取的精神；（3）培养学生关注社会热点，将所学知识应用于实际生活的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.电子秤概述：介绍电子秤的定义、分类和应用领域；2.电子秤电路原理：讲解电子秤电路的基本原理和组成部分，如传感器、放大器、滤波器等；3.电子秤电路设计：介绍电子秤电路的设计方法，包括硬件选型、电路图绘制等；4.电子秤电路调试与优化：讲解如何对电子秤电路进行调试和优化，以提高其性能和稳定性；5.实例分析：分析实际应用中的电子秤电路，让学生更好地理解所学知识。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：教师讲解电子秤电路的基本原理、设计方法和注意事项；2.讨论法：学生分组讨论电子秤电路设计中的问题，培养学生的团队协作能力；3.案例分析法：分析实际应用中的电子秤电路，让学生更好地理解所学知识；4.实验法：学生动手搭建和调试电子秤电路，提高学生的实践操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用《电子秤电路设计》教材，为学生提供系统性的理论知识；2.参考书：提供电子秤电路设计相关的参考书籍，丰富学生的知识储备；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，帮助学生更好地理解电子秤电路的设计过程；4.实验设备：准备电子秤电路实验套件，让学生能够动手实践，提高实际操作能力。
数字电子秤的设计与实现毕业设计
河南工程学院论文版权使用授权书本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以与提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。
论文作者签名：年月日河南工程学院毕业设计原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。
对本论文所涉与的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。
论文作者签名：年月日河南工程学院毕业设计任务书题目数字电子秤的设计与实现专业电气工程与其自动化学号 2 姓名李东盼主要内容：电子秤以单片机为信息处理核心，外围电路主要有电源模块、信号采集模块、信号放大积分模块、数据存储模块、电压报警模块等部分组成。
电源电路为系统提供+5V直流稳压电源。
当被称重物体放于秤盘（压力传感器）上时，传感器产生与被测物体相对应的电压信号，信号经放大电路放大，积分电路初步数字化之后单片机接收，单片机再进行数字滤波、处理输出给LCD，显示被秤物体的质量，完成称重功能。
通过键盘可以输入单价，单片机可以根据重量自行运算出总金额。
基本要求：1．最大称重为10kg，精度为5g；2．具有清零、去皮重、过量程报警功能；3．能够显示价格、金额、质量。
主要参考资料：［1］许晓彤.基于单片机的电子秤设计[J].自动化计量仪器,2012(07):69-72.［2］张寅.一种基于单片机的电子秤模型实现[J].华中科技大学学报,2009(05):65-70.［3］杨青锋,王辉.影响称重传感器产品质量的关键环节[J].称重知识,2012(17):38-42.［4］钱刘宸.轻松学习单片机[J].西北工业大学学报,2013(02):86-87.完成期限：指导教师签名：专业负责人签名：年月日目录摘要 ......................................................................................................................................................................... ABSTRACT. (I)1 绪论 02 设计思路 (2)2.1 设计要求 (2)2.2设计方案的确定 (2)2.3电子秤的主要组成 (4)2.3.1 电子秤的基本结构 (5)2.3.2 电子秤的工作原理 (6)2.3.3 电子秤的参数指标 (6)3 元件选择与硬件电路的设计 (7)3.1元件选择 (7)3.1.1 单片机的选择 (7)3.1.2 传感器的选择 (8)3.1.3 A/D转换器的选择 (10)3.1.4 显示器的选择 (10)3.2硬件电路的设计 (11)3.2.1 电源电路 (11)3.2.2 主控电路 (12)3.2.3 显示电路 (14)3.2.4 超重报警电路 (15)3.2.5 按键输入电路 (15)3.2.6 HX711转换电路 (17)3.3硬件电路图与PCB板线路的绘制 (19)3.3.1 Protel99SE软件 (19)3.3.2 原理图与PCB板线路的绘制 (19)4 软件设计 (21)4.1软件编译环境 (21)4.2主程序流程图 (20)4.3按键模块流程图 (21)4.4显示模块流程图 (22)5 实物的焊接与调试 (23)5.1实物的焊接 (23)5.1.1 PCB板制作 (23)5.1.2 实物焊接 (24)5.2 实物的调试 (25)5.3实物效果图 (26)6 结束语 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)附录I 原理图 (31)附录II 主程序 (32)数字电子秤的设计与实现摘要单片机作为计算机发展的重要分支，信息处理速度不仅快而且处理能力特别强，是现代绝大多数电子产品最重要的核心部分。
电子秤综合设计实验总结报告
电子秤综合设计实验总结报告本次电子秤综合设计实验是本人在大学所学的电子课程中重点实验，其主要内容涵盖了电路设计、电子元器件的应用、程序编写、现场实验等方面。
因此，本人在这次实验中深刻地领悟到了实践对于知识学习的巨大影响，同时也积累了宝贵的经验和知识，下面就是本人对本次实验的总结报告。
一、实验目的1、通过对秤的基本原理的分析，掌握电子秤的实现原理；2、通过对电子秤系统设计过程中各个关键组成部分的计算、选择和设计，提高自己解决实际问题的能力；3、熟悉电子元器件的使用方法，掌握CAD、PROTEUS等软件工具的使用方法，提高自己的实践能力；4、了解MCU应用的实践，并掌握MCU编程的应用。
二、实验内容1、电路设计本次实验的电路设计主要分为三个部分：采样电路、模数转换电路和LCD显示模块。
采样电路是用来采集称量物体的电压信号的电路。
电路中采用的是通用运放和电位器来调整参考电平，通过变压器进行防干扰处理，最后输出被称量物品的电压信号。
模数转换电路是用来将电压信号转换成数字信号的电路。
电路中采用的是ADC0804模拟数字转换芯片。
ADC0804是一种8位模数转换器，提供一个串行数据输出（SCLK）和一组并行数据输出。
在实际的电路设计中，需要为其提供时钟信号、底电平、参考电压等输入。
通过将采样电路输出的电压信号输入到ADC0804中，就可以获得相应的数字信号。
LCD显示模块是用来将数字信号转换成对应的重量值并用LCD屏幕进行显示的模块。
其中，在实现该模块时，需要利用MCU进行计算。
MCU根据采集到的数字信号进行计算，将结果转换为重量值。
最后，通过LCD液晶屏幕进行显示。
2、程序编写MCU主控制器选用AT89S52。
AT89S52是8位单片机，具有14个I/O端口，有可编程中断控制器、标准2线UART串行口、3个定时器/计数器、8KB的Flash程序存储器等等。
程序编写的主要内容包括：采集到的数字信号进行计算、将结果转换为重量值、数据显示等等。
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。
测控电路课程设计之电子称设计
测控电路课程设计之电子秤的设计一、设计任务1、题目：电子秤的设计1．确定结构电子秤由传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等五部分组成，其原理框图如指导书图4所示。
2．设计技术指标如下：1）量程为0～1.999Kg ，2）传感器可采用悬臂梁式的称重传感器（悬臂梁上贴有应变片）。
3） 显示电路采用213为A/D 转换电路、共阴级数码管。
2、设计任务1）选择传感器2）设计传感器测量电路：通常用电桥测量电路。
3）放大电路设计由于传感器测量范围是0～2Kg ，假定选择的某款传感器的灵敏度为1mV/V 、工作电压为10V ，那么其输出信号只有0-10mV 左右；而A/D 转换的输入应为0-1.999Kg ，当量为1mV/g ，因此要求放大倍数约为200倍，一般采用两级放大器。
另外，在电路设计过程，应考虑电路抗干扰环节、稳定性。
选择低失调电压、低漂移、高稳定、经济性的芯片。
最后，电路中还应有调零和调增益的环节，才能保证电子秤没有称重时显示零读数，称重时读数正确反映被秤重量。
4）模数转换及显示系统A/D 转换器可选择MC14433，也可另选。
4）供电电源：设计一个可满足本设计需求的电源。
二、设计方案1、电子秤的主要组成电子秤由传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等五部分组成，其原理框图如图4所示。
图4电子秤组成框图传感器将被测物体的重量转换成电压信号输出，放大系统把来自传感器的微弱信号放大，放大后的信号经过模数转换把模拟数字量，数字量通过数字显示器显示重量。
2、方案的选用方案一：采用应变式电阻称重传感器，将被测物体的重量转换成电压信号输出，然后采用AD620差动电路放大器把来自传感器的微弱信号放大，然后将放大后的信号经过MC14433模数转换器转换成数字量，最后经过动态扫描将数字量通过数码管显示出来，显示出来的数字就是被测物体的重量。
方案二：设计以51系列单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。
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。
如何设计简单的电子秤电路
如何设计简单的电子秤电路电子秤是一种常见的测量装置，它通过传感器和电路来测量物体的重量。
设计一个简单的电子秤电路需要考虑传感器的选择、电路的搭建和信号处理等因素。
本文将分步骤介绍如何设计简单的电子秤电路。
一、传感器的选择传感器是电子秤电路的核心部分，它可以将物体的重量转化为电信号。
在选择传感器时，需要考虑以下几个因素：1.测量范围：根据需要测量的物体重量范围选择传感器的额定量程。
一般来说，电子秤的测量范围应该是比实际需要测量的物体重量范围稍大一些。
2.精度：传感器的精度是指它所能测量的最小重量变化。
选择高精度的传感器可以提高电子秤的测量准确性。
3.输出信号：传感器可以根据工作原理产生不同的输出信号，比如电压信号、电流信号或频率信号等。
根据电子秤电路的要求选择合适的输出信号类型。
二、电路搭建设计简单的电子秤电路需要以下基本组件：1.传感器接口电路：传感器的输出信号需要经过接口电路进行信号处理。
接口电路通常包括运算放大器、滤波电路和放大器电路等。
2.模数转换器：将模拟信号转换为数字信号。
电子秤电路中常使用的模数转换器有ADC（模拟-数字转换器）。
3.微处理器：收集和处理来自传感器的数据，并输出测量结果。
可以选择一款适合的微处理器，比如Arduino等。
4.显示器：用于显示测量结果。
可以选择LED、LCD或数码管等显示器。
三、信号处理在电子秤电路中，信号处理是十分关键的一步。
它包括以下几个方面：1.传感器校准：传感器的精度可能会受到环境温度、供电电压等因素的影响，因此需要对传感器进行校准，以提高测量准确性。
2.滤波：传感器的输出信号可能会受到干扰，比如电磁干扰或传感器本身的噪声等。
通过添加滤波电路可以消除这些干扰信号，提高测量的稳定性。
3.放大：传感器的输出信号可能较小，需要通过放大电路将信号放大到合适的范围，以便后续的信号处理。
4.数据处理：利用微处理器对传感器的数据进行处理，可以进行单位转换、数据滤波和数据存储等操作。
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。
电子秤电路设计(8051单片机控制)
毕业论文继续教育学院 08 级应用电子专业题目：基于单片机的电子秤设计学生姓名： .指导教师: .2012年5月目录一论文摘要 (3)二绪论 (4)1.1称重技术和衡器的发展 (4)1.2电子秤的组成 (4)2.1控制器部分 (8)2.2数据采集部分 (9)2.3显示部分电路的选择 (15)2.4超量程报警部分选择 (16)系统软件设计 (17)3.1、主程序设计 (17)3.2、子程序设计 (18)3.3数据采集部分电路设计 (23)3.4显示电路与AT89S052单片机接口电路设计 (28)3.5键盘电路与AT89S52单片机接口电路设计 (29)3.6报警电路的设计 (30)设计方案论证 (31)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录1 系统总图 (36)附录2程序设计 (37)论文摘要随着微电子技术的应用，市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求。
为了改变传统称重工具在使用上存在的问题，在本设计中将智能化、自动化、人性化用在了电子秤重的控制系统中。
本系统主要由单片机来控制，测量物体重量部分由称重传感器及A/D转换器组成，加上显示单元，此电子秤俱备了功能多、性能价格比高、功耗低、系统设计简单、使用方便直观、速度快、测量准确、自动化程度高等特点。
本系统以AT89S52单片机为主控芯片，外围附以称重电路、显示电路、报警电路、键盘电路等构成智能称重系统电路板，从而实现自动称重系统的各种控制功能。
可以说,此设计所完成的电子秤很大程度上满足了应用需求。
【关键词】AT89S52，称重传感器，A/D转换器，LCD显示器。
绪论1.1 称重技术和衡器的发展称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。
电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。
电子称重传感器及信号调理电路设计
目录目录-----------------------------------------------------------------------------1 摘要-----------------------------------------------------------------------------2一、方案设计-----------------------------------------------------------------------31.1.选择的传感器类型------------------------------------------------------------3 1.2.对传感器的分析---------------------------------------------------------------41.3.系统方案------------------------------------------------------------------------6二、理论分析-----------------------------------------------------------------------62.1.应变片的电阻应变效应------------------------------------------------------6 2.2.应变灵敏度---------------------------------------------------------------------72.3.测量电路------------------------------------------------------------------------8三、电路设计：电路原理图及各部分分析-----------------------------------103.1.应变片全桥电路分析---------------------------------------------------------103.2. 差动放大器器电路分析-----------------------------------------------------10四、实验-----------------------------------------------------------------------------114.1.实验目的------------------------------------------------------------------------114.2.实验步骤------------------------------------------------------------------------11五、数据分析-----------------------------------------------------------------------18六、误差分析------------------------------------------------------------------------19七、总结------------------------------------------------------------------------------20 参考文献-----------------------------------------------------------------------------21摘要本设计采用检测实验室的CSY-3000型传感器与检测技术实验台设计并制作了一台简易电子秤。
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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=（式2）设R1=R2=R3=R4=R,又ΔR<<R1,则Uo≈（式3）(2)双臂工作电桥若在两个桥臂上计入电阻应变片，其他桥臂为固定电阻，则构成双臂工作电桥，如图4，R1、R2为电阻应变片，R3、R4为固定电阻。
当应变片承受应变时，R1电阻增大ΔR，R2电阻减小ΔR，这种电桥成为差动电桥。
图4 双臂工作电桥此时电桥不再平衡，输出电压为Uo=（式4）由式知半桥的输出是线性的没有非线性误差问题，而且灵敏度比单臂提高了一倍。
（3）全臂工作电桥若四个桥臂上全为电阻应变片，则构成全桥工作电路，如图5所示，R1、R2、R3、R4全为电阻应变片。
承受应变时，R1、R3电阻增大ΔR，R2、R4电阻减小ΔR。
图5 全臂工作电桥电桥不再平衡，输出电压为Uo=U（式5）由式知，全桥的电压输出是线性的，没有非线性误差问题，而且其灵敏度是单臂的4倍，是半桥的2倍。
电子秤实验采用的是全桥测量电路，我们选取直流电源电压为8V。
所取的应变片未承受应变时阻值R1=R2=R3=R4=350Ω，当测量满量程200g物体时，测得应变片阻值变化ΔR大约在0.1~0.3Ω之间（参见文章最后实验数据记录表1、表2）。
我们取ΔR=0.2Ω,U=8V,则测量电路的输出电压为Uo=U≈0.0046V。
因为在实际电路中，应变片未承受应变时，电桥不一定处于完全的平衡状态，即R1R3--R3R4不为零，输出Uo不为零,故在测量电路中加入滑动变阻器做调零用，测量电路如图6所示图6 电子秤测量电路差分放大电路测量电路将应变计的电阻变化转换成了电压变化，由于所得的输出信号一般都很微弱，如果在遇到干扰的时候可能会导致测量结果的错误，因此采集到电压信号后，要对电压信号进行放大，滤波，增强系统的抗干扰能力，系统的稳定性会有所提高，让显示的数据也更加准确。
先采用差分放大电路对电压进行放大，我们先讨论简单的差动放大器，如图7所示,Vi1、 Vi2为输入，Vo为输出。
图7 基本差动放大器输出电压Vo=-Vi1+(1+)Vi2（式6）本实验中运算放大器采用OP07芯片,OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。
由于OP07具有非常低的输入失调电压，同时具有输入偏置电流低和开环增益高的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
OP07管脚图如图9所示。
图8 op07管脚图OP07芯片引脚功能说明：1和8为偏置平衡(调零端)，2为反向输入端，3为正向输入端，4接负电源或接地，5空脚 6为输出，7接正电源。
本实验中采用的差分放大电路如图9所示.Vi1Vo图9 差分放大电路该电路由三个运算放大器组成，Vo1、Vo2和Vo分别为三运放的输出电压。
分析电路知流过R2、R1的电流相等，设为i，可以计算出理想的输出电压Vo.i=（式7）Vo1=Vi1+R2i （式8）Vo2=Vi2-R2i （式9）Vo=(Vo1-Vo2)=)(Vi1-Vi2) （式10）下面就各电阻应取阻值大小进行分析：前面已经计算过，当承重为满量程200g时应变片变化ΔR取0.2Ω，此时测量电路输出电压Uo≈4.6mV，即差分放大电路的差模输入Vi1-Vi2=4.6mV,而要求的最终输出电压为200mV，故需将Uo放大40多倍。
由式（10）知差分放大电路的放大倍数为)，主要由及的值决定，但R1、R3太小会从集成运放中获取太大的电流，太大的R4、R2会增加电阻产生的噪声，故其放大倍数不宜太大，我们可先通过差分放大电路将电压信号放大至100mV左右，再通过后续的放大电路将其进一步放大以达到所要求值。
实验中取R2=R3=10kΩ,R4=51kΩ,而将R1用一个2kΩ固定电阻和10kΩ滑动变阻器Rb串联代替，即放大倍数为5.1(1+),可以通过改变Rb阻值来进行调节。
差分放大电路具有以下优点：1）高输入阻抗。
被提取的信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的影响，必须提高放大器输入阻抗。
2）高共模抑制比。
电路对共模信号几乎没有放大作用,共模电压增益接近零。
3）低噪声、低漂移。
主要作用是对信号源的影响小，拾取信号的能力强，以及能够使输出稳定。
4）电路的增益可以通过改变电阻R1阻值来调节。
二级放大电路电压信号经过差分放大电路放大后并不能满足预期要求，故需要将其进行进一步放大，后续放大电路如图所示图10 二级放大电路Vin为输入信号即差分放大电路的输出，Vout为输出。
=（式11）Vout=（式12）前面通过差分放大电路将电压信号放大至100mV左右，故需再将其放大约2倍，取R2=20kΩ，R1=10kΩ，可以通过调节Rb使输出为200mV。
电子秤实验的整体电路见附图。
三、需用器件与单元：传感器、实验台、实验元件箱。
四、实验步骤：电路调试与数据记录图1传感器托盘安装示意图1、将托盘安装到传感器上，如图1所示2、测量应变片的阻值：当传感器的托盘上无重物时，分别测量应变片R1、R2、R3、R4的阻值。
在传感器的托盘上放置10只砝码后再分别测量R1、R2、R3、R4的阻值变化，记录于表1-1、1-2中，分析应变片的受力情况（受拉的应变片：阻值变大，受压的应变片：阻值变小）。
3、设计测量电桥中各应变电阻的组合方法，计算出在±4V供电情况下，测量电桥可能提供的最大电压变化量。
4、电桥电路称重测量：在未供电情况下，搭建测量电桥电路。
在±4V供电情况下,首先调节电桥零点，然后依次加减砝码两次，用电压表测量电桥电路的输出电压并做好实验记录。
实验数据记录于表2-1、2-2中。
5、在未供电情况下，搭建好仪表放大器电路及后面的放大电路。
注意：元件选取，线路连接一定要正确。
特别是电源线更不能接错，以免损坏实验设备。
6、差动放大器调零：不要连接电桥电路，将放大电路的输入端短接（及整体电路图中所标的A B点短接）。
将主机箱上的电压表量程切换开关切换到2V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关；调节放大器的增益电位器Rb至合适位置(先顺时针轻轻转到底，再逆时针回转1圈)后，再调节放大器的调零电位器Rc，使电压表显示为零。
7、系统电路调零：关闭主机箱电源，按整体电路图接线（AB间接线断开），将±2V～±10V可调电源调节到±4V档。
检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节实验模板上的桥路平衡电位器Ra，使主机箱电压表显示为零。
8、系统输出增益调节：将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rb（见整体电路图）使数显表显示为0.200V(2V档测量)。
9、重复7、8步骤的标定过程，一直到精确为止。
10、系统称重实验：将10个20g砝码依次放在托盘上称重，结果记录于表3-1；再将砝码依次取下，结果记录于表4-2。
放上笔、钥匙之类的小东西称一下重量。
实验完毕，关闭电源。
五、实验记录表如下面格式：1、测量应变片的阻值表1-1 第一组测量数值表1-2 第二组测量数值表1-3 第三组测量数值2、电桥电路称重测量（1）表2-1：将10个20g砝码依次放上托盘，记录输出电压数值。
（2）表2-2：将10个砝码依次取下，记录输出电压数值。
绘制实验曲线3、系统称重数据记录（1）表3-1：将10个20g砝码依次放上托盘，记录输出电压数值。
（2）表3-2：将10个砝码依次取下，记录输出电压数值。
绘制实验曲线六、实验要求：根据实验数据计算出下面参数：（1）线性度（非线性误差）：非线性误差= ±（最大绝对误差／输出满量程）× 100 ﹪（2）重复性误差：重复性误差=（最大不重复误差／输出满量程）× 100 ﹪注：该数据具有随机性，其计算结果仅代表这次实验得到的性能参数。
七、实验总结：通过本实验设计、安装、调试过程所获得的一些心得体会，实验过程中遇到的问题及解决方法，对本实验的合理化建议等。