电子称的设计.传感器
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。
基于电阻应变式传感器的电子秤设计
摘要电阻应变式传感器是根据应变原理，通过应变片和弹性元件将机械构件的应变或应力转换为电阻的微小变化再进行电量测量的装置。
电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。
应变式传感器具有以下优点：（1）测量范围宽、精度高，如测量力可达10-1～106N、0.05% F.S，测量压力可达10～1011Pa、0.1% F.S，测量应变可达με～kμε级；（2）动态响应好，一般电阻应变片响应时间为10-7s，半导体式应变片响应时间达10-11s；（3）结构简单，使用方便，体积小，重量轻；品种多，价格低，耐恶劣环境，易于集成化和智能化。
电阻应变片传感器通过调节放大器的放大倍数，并采用A/D转换器，通过A/D转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，传送到显示电路，最后由显示电路显示数据。
这种电子秤具有精确度高，操作简单，性能稳定，价格低廉，成本低，制作简单等优点。
关键字：电子秤、电子应变片、A/D转换器，显示电路LED。
目录摘要 (I)目录 (II)前言 (1)第1 章绪论 (2)1.1 课题意义 (2)1.2课题方案 (2)第2章测量电路 (3)2.1 应变式传感器的工作原理 (3)2.2 电阻应变片的特性 (4)2.2.1 电阻应变片 (4)2.2.2 横向效应 (5)2.2.3 应变片的温度误差及补偿 (6)2.3电阻应变式传感器的测量电路 (8)2.3.1 直流电桥 (8)2.3.2 交流电桥 (11)第3章应变传感器的应用 (13)3.1 柱(筒)式力传感器 (13)3.2 膜片式压力传感器 (13)第4章差动放大电路 (15)4.1仪表仪器放大器的选择 (15)4.2 差动放大电路图： (16)4.3 A/D转换 (16)4.4 A/D转换器的选择 (17)4.5 电压表部分电路图应用 (17)第5章用电阻片构成的电子秤 (19)总结 (21)参考文献 (22)前言本文简述的是由电阻应变片式传感器组成的电子秤。
电子称的设计传感器
燕山大学课程设计说明书题目：电子秤的设计学院（系）：电气工程学院年级专业： 12级学号：学生姓名：指导教师：教师职称：燕山大学《传感器原理与设计》课程设计任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2014年 12月 12日摘要称重技术是日常生活不可获缺的技术，随着科学技术的发展，称重技术和称重装置也获得了广泛的发展。
基于电阻应变传感器的电子称以其制作简单、成本低、量程大、精度高等优点，得到了广泛的应用和发展。
电阻应变式传感器是以电阻应变效应为基本原理的。
它由、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。
弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。
电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、扭矩、位移等多种物理量。
本文介绍了一种基于电阻应变式的称重传感器的电子秤的设计，其中包括惠斯通全桥电路的设计和搭建、OP07组成的放大电路的设计、AD7705组成的模数转换电路以及转换后数字采集和显示的实现。
详细叙述了该称重传感器的参数设计，并验证其可行性。
关键字：传感器、电阻应变、差动电桥、放大电路、AD转换目录第1章概论1.1调研的意义课题背景电子称重技术是从50年代中期电子技术深入到衡器的辅助测量技术，从60年代初出现了机电结合电子衡器开始，迅速发展成为一门新兴技术，它是集传感器技术、微电子技术、计算机控制及测试技术、机械制造自动化技术为一体的综合技术，是现代称重计量和控制系统工程的重要技术基础。
应用电子称重技术开发的电子称重系统具有广阔的领域和较强的渗透性。
调研意义在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到称。
随着计量技术和电子技术的发展，纯机械结构的杆秤、台称、磅秤等称量装置逐步被淘汰。
电子称量装置如电子称、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。
电子秤的设计
电子秤的设计
电子秤的设计主要包括以下几个方面：
1. 传感器：电子秤的传感器是最关键的部分，用于将物体施加的重力转化为电信号，从而进行称重。
常见的传感器有电阻应变传感器、压力传感器和负荷细胞等。
2. 处理器：电子秤的处理器主要用于处理传感器输出的电信号，并将其转化为数字信号。
处理器的性能直接影响到电子秤的精度和速度。
3. 显示器：电子秤的显示器用于显示称量结果，一般采用数码显示或液晶显示。
4. 键盘：电子秤的键盘用于设置以及操作和调整各种功能参数。
5. 外壳：电子秤的外壳应具备良好的防灰尘、防水性能和耐用性，在外观设计上也要注意美观和实用性。
6. 电源：电子秤通常使用直流电源或充电电池供电，在设计上需要考虑电源的稳定性和电池寿命。
除此之外，还需要考虑到电子秤的精度、负载能力、防抖动设计、自动校准等功能的设计。
整个电子秤的设计要综合考虑这些方面，以实现精准、可靠的称重效果。
电子秤的传感器原理
电子秤的传感器原理电子秤的传感器原理是利用压力传感器实现重量测量。
压力传感器是一种可以感知外力并产生电信号的装置，它可以将物体施加在其上的压力转化成电信号输出。
常见的电子秤传感器主要包括应变式传感器（strain gauge sensor）和电容式传感器（capacitive sensor）两种。
首先，我们来看应变式传感器的工作原理。
应变式传感器是最常用的电子秤传感器，它利用物体受力后产生的应变效应来测量重量。
应变式传感器一般由弹性金属片和应变电阻组成。
当物体施加在传感器上时，弹性金属片会因受力而产生微小的变形，这种变形称为应变。
应变会引起应变电阻的变化，应变电阻的变化与应变成正比。
应变电阻通常采用应变片（strain gauge）制作，应变片是一种细而薄的金属片，其导电性会随应变而发生变化。
应变片的电阻值随着应变的变化而改变，这样就可以通过测量电阻值的变化来确定物体所受的压力，从而得到物体的重量。
常见的测量方法是利用电桥测量电阻变化，其中应变片作为电桥的一个分支，当物体施加压力时，电桥的平衡状态会发生偏移，通过对电桥的电压变化进行测量就可以得到物体的重量。
其次，电容式传感器的工作原理是利用物体压力改变电容量来实现重量测量。
电容式传感器由两个带电的并行平板电极组成，当物体施加在电极上时，电容间的储存电荷会发生变化。
根据电容的计算公式，C = εA/d，电容C与电介质介电常数ε、电极面积A以及电极间距d有关。
当物体施加压力时，电极间的距离会改变，从而改变了电容值。
通常，电容式传感器会通过变换电容的值并转化为电信号输出，通过电路进行处理，最终得到物体的重量。
综上所述，电子秤的传感器原理主要是通过应变式传感器或电容式传感器来测量物体受力后产生的应变或电容变化，从而实现重量测量。
这些传感器通过将物体受力转化为电信号输出，并通过电路处理得到最终的测量结果。
电子秤传感器的精度和稳定性对于重量测量的准确性起着至关重要的作用。
传感器课程设计报告---数显电子秤
传感器课程设计报告---数显电子秤摘要本实验采用称重传感器(Scale Sensor)以及其他电学元件，经过程序控制，建立数显电子秤系统。
实验主要完成以下工作: 建立系统原理模型，确定系统工作实际要求，设计系统结构；确定芯片及元件；编写程序，完成计量显示功能；实现自动量程运算功能；实现外设接口总线功能，完成计量控制；测试并调试系统。
实验在51单片机应用基础上，运用C语言和Assembly语言，结合多特性器件的结构特点，实现文字、按键、秤台的控制功能，实现了从量程设定到精确测量、计算的全功能数显电子秤系统。
关键词：称重传感器、51单片机、C语言、Assembly1、系统原理本项目属于单片机控制技术在电子秤系统中的应用。
根据需要，本系统由单片机51原件，LCD显示屏，称重传感器及按键，等成分组成。
该系统采用无极性常量电流技术，穿过称重传感器的电阻，当物品放在传感器上时，常量电流会变化，而51 单片机通过AD转换，将这种变化转化为数字量，将该电压输入51单片机，得到实时重量指示。
单片机利用程序，还可以完成计量的功能，以及校准的功能，以及精确的数显计量结果。
2、工作要求根据系统原理，本实验的工作要求有：(1) 确定系统电路结构，并进行原理设计;(2)为实现测量功能，确定称重传感器，设计确定AD转换电路，与AD转换模块实现量程设定；(3)编程51单片机实现从空载重量测量，量程设定，重量计量，及数显等功能；(4)完成系统的调整与调试等工作。
3、系统仿真分析本文采用keil仿真器，仿真数显电子秤系统。
采用51芯片，将称重传感器、LCD显示屏等外设连接在51单片机上，在keil软件中，建立对应文件，完成数显电子秤程序的编写、修改、运行。
仿真中根据程序，绘制数显电子秤系统工作流程图，结合系统原理，完成系统中称重传感器、51单片机、LCD等设备及功能模块之间控制同步操作，即从空载重量测量，量程设定，重量计量，及数显等功能，最后经过合理的设计，得到精确的数显结果。
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。
《传感器原理及应用》基于压力传感器的电子秤设计实验报告
《传感器原理及应用》基于压力传感器的电子秤
设计实验报告
1.实验功能要求
压力传感器把压力信号转换为电信号，经放大器处理，通过HX711在数码管显示压力数据在数码管。
2.实验所用传感器原理
原理：
上下表面各有一个应变片，每个应变片内有两个压力电阻，四个电阻组成全桥式电路（提高测量精度）。
将应变片粘贴到受力的力敏型弹性元件上，当弹性元件受力产生变形时，应变片产生相应的应变，转化成电阻变化。
如右图所示电桥电路，力引起的电阻变化将转换为测量电路的电压变化，通过测量输出电压的数值，再通过换算即可得到所测量物体的重量。
3.实验电路
4.实验过程
将电子秤大致能划分为三大部分，数据采集模块、控制器模块和人机交互界面模块。
其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D 转换部分组成。
转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。
此外添加了一个过载、欠量报警提示的特殊功能。
5.
6.如图2-1（上图为本系统的设计图）
为了方便程序调试和提高可靠性，程序设计采用自上而下、模块化、结构化的程序设计方法，把总的编程过程逐步细分，分解成一个个功能模块，每个功能模块相互独立，每个模块都能完成一个明确的任务，实现某
个具体的功能。
本设计按任务模块划分的程序主要有初始化程序、主程序，A/D转换子程序、显示子程序、键盘处理子程序。
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。
智能电子秤的设计
智能电子秤的设计随着科技的不断发展，智能电子秤作为一种高科技的配备已越来越普及。
智能电子秤主要分为家用电子秤和商用电子秤。
家用电子秤主要用于家庭生活，商用电子秤主要用于商业领域。
智能电子秤不仅能够快速准确地测量物体的重量，还可以进行可视化的数据分析和储存，具有高效、方便、快捷等特点，因此被广泛应用于物流、商业、医疗、家庭等众多领域。
接下来，本文将从智能电子秤的设计及其优点等方面进行讲述。
一、智能电子秤的设计（一）硬件设计智能电子秤的硬件设计主要包括传感器、芯片、显示屏、控制器等部分。
1. 传感器传感器是智能电子秤的核心部分，能够实现对物体重量的高精度测量。
其原理是在极小的力下，变成电信号，进而经过信号放大、进行数码转换等处理过程，最终显示出来。
2. 芯片芯片是智能电子秤的控制中心，能够对传感器的数据进行处理和传输，完成计算和显示。
同时，芯片还可以用于数据存储和转换。
3. 显示屏显示屏是智能电子秤的主要输出部分，能够实时显示物体的重量以及其他状态信息，如工作状态、电池电量等。
4. 控制器控制器是智能电子秤的指挥中心，能够对传感器、芯片、显示屏等部件进行有序的协调和控制，保障智能电子秤的顺利运作。
（二）软件设计智能电子秤的软件设计主要包括控制程序、界面设计和数据处理等部分。
1. 控制程序控制程序是智能电子秤的核心部分，它能够对硬件部分进行调控和管理，包括传感器、芯片、显示屏和控制器等部分，实现数据采集、传输、处理和显示等一系列操作。
2. 界面设计界面设计是智能电子秤的外观样式，包括屏幕显示方式、按键设置等方面的设计。
通过人性化的设计，可以让消费者更加方便、快捷地使用智能电子秤。
3. 数据处理数据处理是智能电子秤的最终目的，通过对采集到的数据进行处理和分析，可以得到更加准确和有用的数据，从而更好地进行判断和决策。
二、智能电子秤的优点智能电子秤的优点十分明显：1. 精准度高智能电子秤采用高精度传感器，能够快速、准确地测量物体的重量。
电子秤设计报告范文
电子秤设计报告范文一、简介电子秤是通过电子传感器测量物体质量的一种设备。
随着科技的发展，电子秤取代了传统的机械秤，具有精确、方便、智能等特点。
本次设计旨在研究电子秤的工作原理、设计思路以及实际应用。
二、工作原理电子秤的工作原理主要是利用电子传感器测量物体受力的变化。
当物体放置在电子秤上时，物体的重力作用在电子传感器上产生变化，传感器输出的电信号经过放大、滤波等处理后转化为数字信号，根据这些信号计算出物体的质量，并在显示屏上显示出来。
三、设计思路1.电子传感器选择：我们采用了压力传感器作为电子秤的重要组成部分。
压力传感器能够准确地感知物体施加在其上面的力，是一种较为常见的传感器。
2. 单片机选择：我们选用了Atmega328P单片机作为主控芯片。
Atmega328P具有较强的处理能力和广泛的应用范围，能够满足电子秤的计算和控制需求。
3.显示模块：我们选择了数码管显示模块作为电子秤的显示装置。
数码管显示简单明了，便于用户观察。
4.电源电路：电子秤需要稳定的电源供电。
我们设计了一个直流稳压电源电路，保证电子秤的正常运行。
五、设计步骤1.搭建电子秤平台：设计一个结构稳定的平台，并安装压力传感器在其下方。
2.连接电路：将压力传感器与单片机连接，并接入电源电路和数码管显示模块。
3.编写程序：利用C语言编写单片机的程序，实现电子秤的各项功能，如AD转换、数据处理、结果显示等。
六、实际应用七、结论本次设计成功实现了一个简单的电子秤，通过压力传感器、单片机和数码管的协作，能够准确测量物体的质量。
电子秤的设计思路和步骤简单明了，且应用广泛，有良好的实际应用前景。
基于电阻应变片式传感器的电子秤设计
基于电阻应变片式传感器的电子秤设计在电子秤系统设计中,主要需要设计电子秤的软硬件电路,并且需要做好软硬件调试工作,最后进行称重测试｡硬件部分主要核心为51单片机,在试验当中使用stc89S152作为控制单片机对数据处理进行控制,数据采集过程中通过放大电路进行放大,使用24位ad芯片hx711进行模数转换,转化工作结束之后,再在单片机当中进行处理,通过LCD12864对其数据进行显示｡最后达到的要求是如果称重范围是在5到500克,如果重量小于5克的时候,控制器称重误差不大于0.5克,如果称重重量在0-50十克以上的过程中控制其误差小于1克,这种电子秤具有可以数字显示､金额自动累加､自动计价､去皮､快速方便等诸多优点｡称重设备在国民经济发展过程中应用非常广泛,对称重设备的要求也逐步提高,比如说要求称重设备具有很高的精度和抗干扰能力,以前的电子秤一般情况下都是有模拟电路来进行实现的,伴随当前数字芯片发展的速度进一步加快,逐步开始取代模拟控制,电子设计过程中,逐步使用单片机为核心处理器｡这样可以让电子秤的可靠性和精度大大提高｡本文主要以电阻应变片为主要信号采集装置,以stc89s52为单片机对其进行控制,设计一款便携式智能电子设备｡1电阻应变片式电子秤的基本组成单元电子秤主要通过物体重力来对物体的质量进行确认,也可以对与质量相关的其他特征参数量的大小进行确认,基本组成单元有以下几个｡第一是承重传力复位系统,这套系统主要用于物体和转换元件之间进行机械传力,主要功能有承受物体的载荷､限位､减震､具有全桥结构等｡其次是称重传感器也就是将非电为量转化为电为量的传感器｡这种传感器需要确定输出量和输入量保持一致,线性效果较好,灵敏度较高,在称重过程中｡不会受到物体状态的影响,在较差的条件下,也能具有很好的稳定性｡第三是测量显示和数据输出载荷测量装置,这种装置主要包含了电子线路,比如说调节器､补偿元件､转换模模块､放大器以及一些指示部件｡1.1系统总体设计分析本系统当中主要有数据显示､放大转换､测量控制､键盘､电池等多部分组成,以下为设计总框图｡1.2电阻应变片式电子秤的基本工作设计原理如果物体被放到称重平台上,电阻应变片传感器就会出现一定的形变而传感器会将这些力效应转化为电效应,也就是随着重力的变化依照被测物体的重力变化形成一个模拟电信号,这个信号相当微弱,经过滤波放大之后,再通过ad转换,可以将其转化为数字信号,最后通过mcu对其进行处理,简单说来就是mcu实时扫描各功能开关和键盘,依照键盘输入情况以及功能开关的状态进行分析和判断,读取重量数据,利用软件程序对算法进行控制,最后在液晶屏上显示结果｡本次研究的电阻式应变片,传感器特点鲜明,优势明显,频率响应好,结构小巧,精度较高,应用和测量范围广,使用方便,可以适应很复杂的环境,在强磁场､高温高压等条件下均可使用,很适合进行自动化测量｡2.1A/D转换器分析ad转换模块在整个系统当中扮演着最重要的角色,hx711芯片是一种专门针对电子秤而研发的高精度24位ad转换模块,和其他芯片相比,各种芯片不单单能够让电子秤的整体成本大大降低,还能让整机的可靠性和性能大大提高｡芯片和后端的mcu的编程和接口都相对较简单,控制信号都通过管脚进行驱动,不需要对芯片进行扩展配置编程,可以任意选择a通道或b通道作为数据读取通道,在低噪音条件下,可以与放大器相连,通道a的可编程增益达到了64位或者128位,满额度差分输入信号幅度分别是±40,和±20毫伏,通道b具有一个固定的23位增益,可以检测系统参数,芯片内部还有稳压电源,可以直接给芯片的ad转换器供电,也可以对外输出,所以系统板上不需要额外进行模拟电源的设置,芯片内的时钟震荡器不需要任何外接器件连接自动复位功能,大大简化了开机初始化过程｡2.2键盘处理电路设计因为电子秤需要对单价进行设置,所以需要设置十个数字键,另外还需要设置计价､去皮､删除､确认等诸多功能,以及系统需要的复位功能,共计17个按键｡键盘拓展方案通过矩阵键盘来实现,矩阵键盘的结构是将检测线分为两组,行线一组,列线一组｡把按键设置在行列线的交叉点上,如果键盘数量超过8的时候,就可以通过矩阵键盘来实现,与本设计实际情况相结合,16个按键通过4×4矩阵键盘,另外一个复位键通过独立键盘来实现｡2.3报警电路分设计如果被测物体的重量已经超过设计阈值的时候,可以通过单片机中的io控制蜂鸣器发出警报声,并且可以通过三极管连通led,使其闪烁报警｡3、电阻应变片式电子秤软件设计在设计过程中,软件的设计思路是充分将单片机控制的优势发挥出来,让称重过程中的一系列要求得以实现,使系统的可靠性提高,软件部分主要分成六个子程序模块,主要是主控制程序､报警程序､显示程序､键盘扫描控制程序､数据转换程序,主程序主要包含了系统初始化以及如何对子程序进行调用,ad转换程序主要是应用在系统运行的过程中将获取的传感器信号从模拟量变成数字量,并且输入到单片机要求的程序计算流程当中,数据转换程序主要是做数据转换的工作,键盘扫描主要对案件编码进行控制,依照编码获取键盘按下过程中的数值,并且将其存储到对应的存储单元当中,再依照相关功能进行处理,显示模块主要用于对数据进行显示,报警模块主要功能是实现当前数值和设定值的比较,如果超过设定值就需要报警,蜂鸣器发出报警声,报警灯闪烁｡基于电阻应变片进行电子秤设计具有使用简单､准确度高､灵活性好等特点,能够将传感器设备数字显示技术以及单片机控制技术集于一体｡具有很好的推广价值和应用价值,值得进行研究和分析｡。
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。
应用传感器设计电子秤的结课论文
应用传感器设计电子秤的结课论文传感器是一种用于采集环境或机械系统信息的电子设备。
它们通常由传感器元件和电路组成，可以根据外部刺激或内部状态的变化来检测、识别、采集和处理信息。
近年来，随着物联网技术的发展，传感器已广泛应用于各个领域，如智能家居、工业自动化、汽车电子等。
在这些应用场景中，传感器不仅可以实现数据采集和传输，还可以通过算法和软件实现智能化控制。
本文将重点讨论传感器在电子秤方面的应用及其优势。
它们可以实现非接触式测量。
传感器通过感知外部环境或机械系统的物理参数来获取数据，而不需要与物体或机械系统直接接触。
这使得传感器在测量过程中具有较高的精度和稳定性，尤其适用于高速、高精度、高可靠性的场合。
相比之下，电子秤需要与物体或机械系统直接接触，测量过程中可能会受到摩擦、碰撞等因素的影响，从而影响测量精度。
另一个优势是传感器具有较强的环境适应性。
传感器在不同的环境条件下，如温度、湿度、光照、空气质量等，其性能会有所不同。
而电子秤受到环境因素的影响较大，可能会出现测量误差。
传感器通过内部结构和材料的优化，可以在不同的环境条件下保持稳定的性能，使其在各种工业现场或实验室环境中更具有竞争力。
具有较高的可编程性和灵活性。
通过编程，传感器可以实现复杂的算法和功能。
这使得传感器在各种应用场景中具有更高的适应性和扩展性。
相比之下，电子秤的编程和功能扩展相对较为有限。
还体现在其数据采集和传输方面。
传感器可以实时采集现场的物理参数数据，并通过无线或有线方式传输到远程终端或数据管理平台。
这使得数据的获取和处理更加便捷和高效。
电子秤需要测量完毕后再通过电缆或网络传输数据，存在一定的延迟和丢失数据的风险。
通过传感器与电子秤的结合，可以实现实时监测和控制物料的重量，避免过称或欠称的问题。
自动称重、计数、累计等功能，为生产、仓储、物流等环节提供更加精确和高效的解决方案。
应变式传感器电子称的设计
应变式传感器电子称的设计
应变式传感器电子秤的设计主要包含以下几个方面：
1. 应变传感器的选择：应变传感器是电子秤的核心部件，因此需要选择具有高灵敏度、高准确度、稳定性好、可靠性高的应变传感器。
2. 检测器的选择：检测器是用来监测应变传感器的输出信号的，需要选择高精度、高分辨率的检测器。
3. 信号放大器的设计：由于应变传感器的输出信号很小，需要通过信号放大器对信号进行放大，设计合适的放大器可以保证秤的准确性和稳定性。
4. 比例系数计算：比例系数是将传感器输出值转换成真实重量的关键参数，需要根据应变传感器的特性和外部装载情况进行计算。
5. 操作界面设计：应根据使用者的操作习惯，设计简洁易懂、清晰明了的操作界面。
6. 电路设计：电路设计要求电子秤具有高精度、稳定性好、反应速度快等特性，需要对电路进行优化和调整。
7. 程序设计：电子秤的程序需要实现比例系数计算、数据采集、信号处理、显示输出等功能。
总之，应变式传感器电子秤的设计需要考虑多个方面，其中应变传感器的选择和比例系数计算对秤的准确性影响最大，需要重点考虑和优化。
同时，还需要对电路和程序进行深入优化，确保秤的稳定性和操作性。
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燕山大学课程设计说明书题目：电子秤的设计学院（系）：电气工程学院年级专业： 12级学号：学生：指导教师：教师职称：燕山大学《传感器原理与设计》课程设计任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2014年 12月 12日摘要称重技术是日常生活不可获缺的技术，随着科学技术的发展，称重技术和称重装置也获得了广泛的发展。
基于电阻应变传感器的电子称以其制作简单、成本低、量程大、精度高等优点，得到了广泛的应用和发展。
电阻应变式传感器是以电阻应变效应为基本原理的电阻式传感器。
它由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。
弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。
电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、扭矩、位移等多种物理量。
本文介绍了一种基于电阻应变式的称重传感器的电子秤的设计，其中包括惠斯通全桥电路的设计和搭建、OP07组成的放大电路的设计、AD7705组成的模数转换电路以及转换后数字采集和显示的实现。
详细叙述了该称重传感器的参数设计，并验证其可行性。
关键字：传感器、电阻应变、差动电桥、放大电路、AD转换目录第1章概论 (1)1.1 调研的意义 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 调研意义 (1)1.2 研究现状 (1)1.2.1 国外电子称的研究现状和发展趋势 (1)1.2.2 典型电子称产品举例 (3)1.3 为电子称设计进行的准备 (3)第2章电子称的具体设计方案 (5)2.1 敏感元件的介绍 (5)2.1.1 电阻应变片的工作原理 (5)2.1.2 弹性元件 (6)2.2 匹配电路的设计 (7)2.2.1 元器件选择与功能描述 (7)2.2.2 测量电路的设计 (8)2.2.3 差动放大电路单元 (10)2.2.4 A/D转换单元 (11)2.2.5数据处理与显示部分 (12)第3章仿真电路 (15)3.1仿真电路的建立 (15)3.2仿真电路结果分析 (17)第4章体会与收获 (19)参考文献 (20)第1章概论1.1调研的意义1.1.1 课题背景电子称重技术是从50年代中期电子技术深入到衡器的辅助测量技术，从60年代初出现了机电结合电子衡器开始，迅速发展成为一门新兴技术，它是集传感器技术、微电子技术、计算机控制及测试技术、机械制造自动化技术为一体的综合技术，是现代称重计量和控制系统工程的重要技术基础。
应用电子称重技术开发的电子称重系统具有广阔的领域和较强的渗透性。
1.1.2 调研意义在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到称。
随着计量技术和电子技术的发展，纯机械结构的杆秤、台称、磅秤等称量装置逐步被淘汰。
电子称量装置如电子称、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。
电子称向提高精度和降低成本方向发展的趋势引起了对低成本、高性能模拟信号处理器件的增加。
其中电阻应变式传感器电子称在各个领域得到广泛应用。
研究和设计完善电子称可以使现代化技术应用于生活，使国民生活更加方便、快捷、智能化。
1.2 研究现状1.2.1 国外电子称的研究现状和发展趋势国电子称量技术基本达到国际上20世纪90年代中期的水平，少数产品的技术已处于国际领先水平。
国的电子称市场中，1009左右量程的电子称精度一般为0.019。
在研究方法上，电子称量系统的工作原理一般是将作用在承载器上的质量或力的大小通过压力传感器转换为电信号，并通过处理电路实现该信号。
随着技术的发展，电子秤的制造技术及应用得到了新的发展，电子秤技术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量他点从单参数向多参数发展。
特别对快速称重和动态称重的研究与应用。
但就总体而言，我国电子秤产品的数量和质量与工业发达国家相比还有差距。
但近年来国家投入重点研发资金，让其发展不断加快。
在国际上，一些发达国家在电子称重方面已经达到了较高的水平。
特别是在准确性和可靠性方面有了很大的提高。
成果举例如下：（1）美国Revere公司研制出PUS型具有大气压力补偿功能的拉压两用的称重传感器，用于高准确度检验平台，准确度可达5000d。
（2）德国HBM公司成功研制出C2A、C16A两种不同结构的1—100t具有耐压外壳保护的防爆称重传感器，其防爆性能符合欧洲EN50014和EN50018d 级标准。
（3）美国斯凯梅公司研制出新一代高准确度不锈钢F6Ox系列5—5000kg 称重传感器，准确度6000d。
用于湿度大、腐蚀性强的环境中，而且防水。
通过分析今年来电子秤产品的发展情况及国外市场的需求，电子秤总得发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准备度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。
1.2.2 典型电子称产品举例电子称产品的种类众多，下面两个是平时常用电子称的典型代表（1）人体称重电子称图1.2.2-1人体称重电子称产品举例及规格参数介绍（2）商业电子台秤图1.2.2-2 商业电子台秤1.3 为电子称设计进行的准备电子称有诸多种类，其中电阻应变传感器的电子称以其制作简单、成本低、量程大、精度高等优点，得到了广泛的应用和发展。
我们此次就是要设计电阻应变式传感器的电子称。
电阻应变式传感器具有测量围广、精度高、误差小和线性度好等优点，且能在恶劣条件下工作，在力、压力和重量测试方面有着广泛的应用，力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。
电阻应变式传感器的基本原理是将被测的非电量转换为电阻的变化，通过测量电阻值的变化达到测量非电量的目的。
电阻应变式电子称是利用弹性体（弹性元件，敏感梁等）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号，从而完成了将外力变换为电信号的过程。
电阻应变片、弹性体、检测电路和数据处理显示部分是电阻应变式电子称中不可缺少的部分。
第2章 电子称的具体设计方案2.1 敏感元件的介绍2.1.1 电阻应变片的工作原理电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。
他的一个重要参数是灵敏系数K 。
当他的两端受F 力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。
设其伸长，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少。
电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间成比例的关系。
设一个有效长度为l 、截面积为A 、电阻率为ρ的金属应变片，原始电阻R 为A l R /⋅=ρ （2.1.1-1） 上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数可得 ρρρd Al dA A l dl A dR +-=2 （2.1.1-2）代入A l R /⋅=ρ得ρρd A dA l dl R dR +-= （2.1.1-3） 由于金属体积不变，可以知道μεμ-=-=l dl r dr （2.1.1-4）可以知道ρρμεεd R dR ++=2 （2.1.1-5） 对金属材料，导电率不变，式（2.1.1-5最终可化简为：εεμK RdR =+=)21( （2.1.1-6） 式（2.1.1-6)称为“应变效应”的表达式。
K 称为金属电阻丝的灵敏度系数，从式（2.1.1-6)中可知，对于金属电阻应变片，电阻的相对变化只跟金属电阻丝的灵敏度系数K 有关，通常有2=K 。
ε通常很小，常用610-表示。
在应变测量中，也常将之称为微应变()εu 。
对金属材料而言，当它受力所产生的轴向应变最好不大于10000，否则有可能超过材料的极限强度而导致断裂。
因此，可以通过测量电阻应变片的电阻变化来达到测量应变的目的。
2.1.2 弹性元件本设计以等强度梁为弹性元件。
等强度梁的结构如图2.1.2-1所示，是一种特殊的悬臂梁。
其特点是：沿梁的长度方向的截面按一定规律变化，集中力F 作用在两端三角顶点上时，距作用力任何距离截面的应力相等，故在对L 上黏贴应变片位置要求不严。
假设梁的固定端宽度为b0，自由端的宽度为b ，梁长为L ，梁厚为H 。
图2.1.2—1 等强度梁的结构示意图根据悬臂梁的特性，当重力作用在自由端是，最大弯曲应力为206l w b h σ=（2.1.2-1） 则应变为： 206l w E b h Eσε== （2.1.2-2） 式中， W---------被测物体重力H-----------梁的厚度b0---------固定端宽度L-------------梁长E -------------弹性模量根据式(2.1.2-1)和弹性强度理论，可写出强度条件： 206[]l w b hσσ=≤ （2.1.2-3）2.2 匹配电路的设计2.2.1 元器件选择与功能描述限制量程宽度和分辨率的因素主要有悬臂梁的强度、电阻应变片的的线性围、放大电路的放大特性和AD 转换电路的量程。
其中任何一个因素变化都会影响电子称测量效果。
只有选择适当的参数才可以满足设计的要求。
经过计算与分析，选用常用的1000Ω的金属应变片组成全桥电路，采用OP07组成的仪用放大器进行微弱信号放大。
用AD7705作为模数转换器采样输出电压，并利用AT89C52单片机进行软件较零，最后输出到数目管显示数据。
下图是所设计电子称得工作流程图。
图2.2.1-1 工作流程图所设计电子称具有2000g的量程和1g的分辨率，能够达到设计要求。
2.2.2 测量电路的设计为了消除非线性误差及温度误差对测量结果的影响，设计的电阻应变式采用四臂差动式电桥测量电阻。
距固定端较近的表面顺着亮的长度方向分别贴上R1,R3，和R2，R4(R2，R3在底部)的电阻应变片，如图2.2.2-1所示。
若R1，R3承受拉力，则R2，R4承受压力。
两者应变相等，极性相反。
因此有： R 4R 2R R 3R 1R ∆-=∆=∆∆=∆=∆， （2.2.2-1）则差动全桥输出电压公式为： 0SR U U R∆= （2.2.2-2） 因此，电桥输出电压U0与R R∆成严格的线性关系，消除了电桥非线性的影响，也消除了温度误差的影响。
输出比单臂电桥增大四倍，灵敏度也提高四倍。
由上述所示公式推导出R K R ε=∆,所以R ∆的取值围为0到20Ω。
仿真中用980Ω的固定电阻和40Ω的滑动变阻器等效替代1000Ω的应变片。
其等效电路如图所示。
图2.2.2-1 电阻应变片的安装示意图图2.2.2-2 0R =∆时的测量电桥由式（2.2.2-2)可得0206S U LW KU b h E = （2.2.2-3）00206S LWK U U b h E =（2.2.2-4） 式（2.2.2-4）就是传感器的输出电压0U 与重力W 之间的对应函数关系。