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电子秤的设计研究

本文设计的电子称以单片机为主要部件,用C语言进行软件设计,硬件则以双孔梁,放大系统,A/D转换系统,数码管显示系统的五部分组成,通过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)转换成重量纲(g)即成为一台原始的电子称,最后将所得的重量通过数码管显示出来。本文设计的电子秤虽然是一个极其简单的仪器,但是通过它可以更深入的了解仪器的工作原理以及其优异的性能。
  0 引言
  在我们生活中经常都需要测量物体的重量,于是就用到称,但是随着社会的进步,科学的发展,我们对其要求操作方便,易于识别。随着计量技术和电子技术的发展,电子称向提高精度和降低成本方向发展的趋势对低成本,高性能模拟信号处理器件需求的增加,通过近年来电子称产品的发展情况及国内外市场的需求,电子称总的发展趋势是小型化,模块化,集成化,智能化。
  1 电子秤发展研究现状
  近几年,我国的电子称重系统从最初的机电组合型发展到现在的全电子型和数字智能型,电子称重技术逐渐从静态称重到动态称重发展,从模拟测量到数字测量发展,从单参数测量向多参数测量发展。在国际上一些发达国家在电子称重力一面,特别是在准确性和可靠性等方面有了很大的提高,国外产品的品种和结构又有创新,技术功能和应用范围不断扩大。
  随着信息时代的到来在工业过程检测和称重计量与控制系统中,数字化电子称和数字称重系统的应用越来越多。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,而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分,它起到了缩短作业时间,改善操作条件,降低能源和材料的消耗,提高产品质量和加强企业管理,改善经营管理等多方面的作用,称重装置的应用已经遍及到国民经济各领域,取得了显著的经济效益。
  2 电子称设计方案分析
  2.1 电子秤的设计要求及工作原理
  系统分为三大模块:数据采集模块,控制模块,数码管显示模块。当物体放在秤盘上时,压力施给双孔梁,该双孔梁发生形变,从而使阻抗发生变化,同时使激励电压发生变化,输出电压信号通常很小,需要前端信号处理电路进行准确性的放大,输出一个变化的模拟信号。模拟信号通过A/D转换成数字信号,转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。然后由数码管显示出来。
  2.2 数据采集部分的方案确定
  2.2.1 传感器
  现代科学技术的发展,将人类社会带入了一个信息社会,在这个信息社会,人们获取大量的信息,人们的生活主要是依靠对信息的开发、传输与处理,传感器在这个信息的处理过程中占有很重要的位置,是感知与获取信息的窗口,信息的检测与离不开传感器,所有科学研究和生产过程要获取的信息都要通过传感器转换为易传输与处理的电信号,因此传感器在加工处理信息的过程中处于十分重要的位置。
  2.2.2 A/D转换部分
  本次设计的电子称由于是基于STC12C5A60S2控制的,STC12C5A60S2系列单片机ADC由多路选择开关,比较器,逐次寄存器,10位DAC,转换结果寄存器(ADC_RES和ADC_RESL)以及ADC_CONTR构成。
  3 电子秤硬件设计分析
  3.1 基于STC12C5A60S2单片机的主控模块
  单片机控制模块使用的是STC12C5A60S2,使用该芯片很容易实现对其他模块的控制。通过对单片机STC12C5A60S2写入程序,可以方便的用软件来控制整个过程。
  3.2 数码管显示与传感器系统
  本次设计利用数码管显示系统将测量物体的质量显示出来,七段显示器就是一种典型的编码输出实例,可显示0~9的阿拉伯数字。传感器系统将测量双孔梁发生形变通过电平传给单片机工作。
  4 电子秤软件设计分析
  C语言是一种通用的计算机程序设计语言,在国际上非常流行,它既可以用来编写计算机的系统程序,也可以用来编写一般的应用程序。单片机应用系统更是如此,C语言是当前最流行的程序设计语言,它像其他高级语言一样,面向用户,面向解题的过程,编程者不必熟悉具体得及损及内部结构和指令,C语言又像汇编语言一样可以对机器硬件进行操作。
  5 结论
  电子仪器的水平随着集成电路和计算机技术的发展而不断提高,传统的仪器被现代化智能仪器所取代是社会发展的必然结果,传感器在信息加工和处理的过程中起到的作用越来越大,因此,应该加强对传感器的开发利用,为促进电子仪器的发展提供帮助。
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