单片机智能电子秤设计说明书.doc

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单片机电子秤说明书
秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。随着计量技术和电子技术的开展，传统纯机械构造的杆秤、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根本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。该电子秤的测量围为0-10Kg，测量精度到达5g，有高精度，低本钱，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，应用围广，可以应用于商场、超市、家庭等场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。
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对传感器信号进展调理转换，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矩阵键盘进展人机交互，键盘容量大，操作便捷。
6、具有超量程报警功能，可以通过蜂鸣器和LED灯报警。
7、系统通过USB电源供电，单片机程序也可通过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对传感器信号进展调理转换。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，置增益控制，精度高，性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据，进展计算转换，再液晶屏上显示出来。
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矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用户可以通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鼓励电压的比值，典型值是2mV/V。当使用2 mV/V灵敏度和5 V鼓励电压的传感器时，其满度输出电压为10 mV。通常，为了使用称重传感器线性度最好的一段称重围，应当仅使用满度围的三分之二。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满度围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。%，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到达的准确度，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。
目前常用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适宜的。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，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。
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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