1、論文題目數(shù)字電子秤設(shè)計(jì)一前言部分?jǐn)?shù)顯電子秤是現(xiàn)今生活中常用的電子稱重衡量器，在各大超市、大中型商場(chǎng)、物流配送中心都可以見到。數(shù)顯電子秤在結(jié)構(gòu)和原理上取代了傳統(tǒng)的機(jī)械稱量衡器。與傳統(tǒng)的機(jī)械式稱量器相比較，數(shù)顯電子秤具有精度高，應(yīng)用范圍廣，易于操作使用等優(yōu)點(diǎn)，在工作原理、結(jié)構(gòu)和材料上都是全新的衡量器1。數(shù)顯電子秤的設(shè)計(jì)是通過(guò)壓力傳感器采集到被測(cè)物體的確切重量并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)。輸出的電壓信號(hào)通常會(huì)很小，需要相應(yīng)的放大電路進(jìn)行準(zhǔn)確的線性放大。放大后的模擬電壓信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)量被送入到主控電路的單片機(jī)中，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制譯碼顯示器，就可以顯示出被測(cè)物體的確切重量?，F(xiàn)在市

2、場(chǎng)上使用的稱量工具，有些是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有些是運(yùn)行不可靠，成本高，精度穩(wěn)定性也不好，調(diào)正的時(shí)間長(zhǎng)，易損件多，維修困難，能量消耗大?，F(xiàn)在市場(chǎng)上電子秤產(chǎn)品整體水平不高，部分小型企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量差且技術(shù)力量薄弱，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)能力，電子秤產(chǎn)品質(zhì)量處于低水平層次2。所以，有針對(duì)性的開發(fā)出一套有實(shí)用價(jià)值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上述諸多缺點(diǎn)，改善電子秤系統(tǒng)在應(yīng)用中的不足之處，具有現(xiàn)實(shí)意義。從20世紀(jì)70年代開始，在世界范圍內(nèi)掀起了一股“電子秤熱”，各先進(jìn)工業(yè)國(guó)都很重視傳感技術(shù)和電子秤的研究、開發(fā)和生產(chǎn)3。傳感技術(shù)已經(jīng)成為重要的現(xiàn)代科技領(lǐng)域，電子秤及其系統(tǒng)生產(chǎn)已經(jīng)成為了重要的新興行業(yè)。我國(guó)生產(chǎn)的電子秤產(chǎn)品主要是

3、屬于靜態(tài)衡器電子秤，在計(jì)量要求、功能和外形上已經(jīng)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，而且在價(jià)格上又低于國(guó)外的同類產(chǎn)品，具有較好的出口潛力；但動(dòng)態(tài)衡器電子秤，與國(guó)外的同類產(chǎn)品還有一定的差距，尤其是在動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性上存在較大的距離，我國(guó)進(jìn)口的電子秤大多數(shù)就是這類產(chǎn)品。我國(guó)的電子衡量器要想打入國(guó)際市場(chǎng)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。這就要求企業(yè)必須以技術(shù)為先導(dǎo)、以質(zhì)量為中心、以管理為基礎(chǔ)，努力提高制造技術(shù)與制造工藝水平，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力4。目前，臺(tái)式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)普遍，似存在較大的局限性：體積大、成本高、需要工領(lǐng)交流電源供應(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場(chǎng)所受到制約?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來(lái)

4、實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧稈，居民用戶使用的基本是本桿秤。彈簧盤桿制造工藝要求較高，彈簧的疲勞問(wèn)題無(wú)法徹底解決，一旦超過(guò)彈簧彈性限度，彈簧秤就會(huì)產(chǎn)生很大誤差，以至損壞、影響到稱重的準(zhǔn)確性和可靠性，只是一種暫時(shí)的代用品也被列入逐漸取消的行列。 二、主題部分電子衡器一般是指裝有電子裝置的計(jì)量衡器。因?yàn)榉N類繁多，而且會(huì)涉及到交易結(jié)算和廣大消費(fèi)者的利益，所以被世界各國(guó)政府普遍關(guān)注和重視，并被確定為國(guó)家強(qiáng)制管理的法制計(jì)量器具5。電子衡器是自動(dòng)化稱重控制和貿(mào)易計(jì)量的重要工具，對(duì)貿(mào)易結(jié)算、交通運(yùn)輸、港口計(jì)量和科學(xué)研究等都起到了重要作用。電子衡器具有測(cè)量范圍廣、反應(yīng)速度快、使用操作方便、便于計(jì)算機(jī)控制等一些特點(diǎn)。被廣泛應(yīng)

5、用于石油、化工、電力、冶金、交通運(yùn)輸、建筑、機(jī)械制造和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域6。1. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀50年代電子技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來(lái)，經(jīng)過(guò)了30多年的不斷改進(jìn)與完善，我國(guó)電子衡器發(fā)展迅速，電子衡器整體水平基本上達(dá)到了國(guó)際90年代中期的水平。計(jì)量方法從模擬測(cè)試向數(shù)字測(cè)試發(fā)展；電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的方向的研究與應(yīng)用。但總體上來(lái)說(shuō)，我國(guó)電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較還是有較大差距的，其主要差距體現(xiàn)在技術(shù)與工藝上還不夠先進(jìn)、開發(fā)能力不足、功能不完全、穩(wěn)定性和可靠性較差等7

6、。2. 國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)通過(guò)分析近年來(lái)電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r以及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、集成化、模塊化、智能化；其技術(shù)性能趨勢(shì)是準(zhǔn)確度高、可靠性高、穩(wěn)定性高；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性8。（1）小型化裝載體積小、重量輕、高度低。近幾年新研制的電子秤結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了小型化發(fā)展方向。對(duì)于低量程的電子平臺(tái)秤，可采用將薄型的圓形傳感器，直接嵌入鋼板底面與稱重傳感器外徑相同的盲孔內(nèi)，形成低外形的秤體結(jié)構(gòu)，鋼板就是秤體的臺(tái)面，稱重傳感器既是傳感原件，又是承力的支點(diǎn)，這就極大地減化了秤體結(jié)構(gòu)，減少了活動(dòng)連接等環(huán)節(jié)，不但降低了成本，而且提高了穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)于中等量程的電子平臺(tái)秤，已

7、經(jīng)出現(xiàn)了采用方形閉合截面的薄壁型鋼板，并焊接成一個(gè)整體的竹排式結(jié)構(gòu)秤體，4個(gè)稱重傳感器分別安裝在最外邊兩根薄壁型鋼板兩端的切口內(nèi)，這樣既減化了承力傳力機(jī)構(gòu)，又節(jié)省了秤體高度，這是一種很有發(fā)展前途的秤體結(jié)構(gòu)。對(duì)于大型電子平臺(tái)秤，可利用有限單元進(jìn)行等強(qiáng)度和剛度計(jì)算，采用抗彎度大的型材和輕型波紋夾心鋼板等9。(2)集成化對(duì)于某些品種和結(jié)構(gòu)的電子衡器，例如小型電子平臺(tái)秤、專用秤、便攜式靜動(dòng)態(tài)電子輪軸秤、靜動(dòng)態(tài)電的子軌道衡等，都可以實(shí)現(xiàn)秤體與稱重傳感器，鋼軌與稱重傳感器，軌道衡秤體與鐵路線路一體化。(3) 模塊化對(duì)于大型或超大型的承載器結(jié)構(gòu)，如大型靜動(dòng)態(tài)電子汽車衡等，已開始采用幾種長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的模塊，

8、經(jīng)過(guò)分體組合，而產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。這種模塊化分體式秤體結(jié)構(gòu)，不僅提高了產(chǎn)品的通用性、可靠性和互換性，而且也提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)還降低了成本，增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。（4） 智能化 電子稱量系統(tǒng)的稱重顯示控制器與電子計(jì)算機(jī)組合，利用電子計(jì)算機(jī)的智能來(lái)增加稱重顯示控制器的功能。使電子衡器在原有功能的基礎(chǔ)上，增加推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能，這就是當(dāng)今市場(chǎng)上采用微機(jī)化稱重顯示控制器的電子衡器與采用智能化稱重顯示控制器的電子稱量系統(tǒng)的根本區(qū)別。（5） 綜合性電子稱量技術(shù)的發(fā)展規(guī)律就是不斷的加強(qiáng)基礎(chǔ)研究并擴(kuò)大應(yīng)用，擴(kuò)展新技術(shù)領(lǐng)域，向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透，綜合各種技術(shù)去解決稱重計(jì)

9、量、自動(dòng)控制、信息處理等問(wèn)題。（6）組合性 在工業(yè)稱重計(jì)量過(guò)程或工藝流程中，不少稱重計(jì)量系統(tǒng)還要求具有可組合性，即測(cè)量范圍等可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)一定的工作條件和環(huán)境作某些調(diào)整，硬件功能向軟件方向發(fā)展；軟件能按一定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語(yǔ)言和條形碼，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行通信。我國(guó)電子秤的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學(xué)，始于20世紀(jì)70年代，與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比。我們有比較大的差距。因此，必須加強(qiáng)技術(shù)研究和引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，以提高整體水平。 3、電子秤的基本結(jié)構(gòu)電子秤是利用物體的重力作用來(lái)確定物體質(zhì)量的測(cè)量?jī)x器，也可以來(lái)確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量的大小。電

10、子秤一般由以下三個(gè)部分組成： （1）秤體部分 這部分含有承載器、減振機(jī)構(gòu)和秤橋結(jié)構(gòu)等。 （2）稱重傳感器部分 傳感器就是把采集到的非電量轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件。 按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器和應(yīng)變傳感器。 對(duì)稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對(duì)應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系，對(duì)被稱物體的狀態(tài)的影響要小，有較高的靈敏度，能在較差的工作條件下工作，穩(wěn)定可靠。 （3）測(cè)量顯示和數(shù)據(jù)輸出地載荷測(cè)量裝置部分即處理稱重傳感器信號(hào)的電子線路（包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)器、補(bǔ)償元件、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印和存貯器件等）。這部分習(xí)慣上稱載荷測(cè)量裝置。4、 電子秤的工作原

11、理 當(dāng)被稱物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，其重量通過(guò)秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力-電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系的電信號(hào)。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后，再由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來(lái)控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀取送到顯示器顯示。一般信號(hào)的放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。105、電子秤的計(jì)量性能 電子秤的計(jì)量性能涉及的主要技術(shù)指標(biāo)有：量程、分度值、精確度等級(jí)等。

12、 （1）量程：電子秤在正常工作情況下，所能稱量的最大值。 （2）分度值：電子秤的測(cè)量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。 （3）準(zhǔn)確的等級(jí)： 國(guó)際法制計(jì)量組織把電子秤按不同的分度數(shù)分成、四類等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù)n的范圍，如表1-1所示： 表1-1電子秤等級(jí)分類標(biāo)志及等級(jí)電子秤種類分度數(shù)范圍特種準(zhǔn)確度基準(zhǔn)衡器n高準(zhǔn)確度精密衡器10000n中準(zhǔn)確度商業(yè)衡器1000n10000普通準(zhǔn)確度粗衡器100n1000 6、控制單片機(jī)的選型選擇單片機(jī)型號(hào)的出發(fā)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：1、市場(chǎng)貨源系統(tǒng)設(shè)計(jì)者只能在市場(chǎng)上能夠提供的單片機(jī)中選擇，特別是作為產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)，所選的單片機(jī)型號(hào)必

13、須有穩(wěn)定、充足的貨源。2、 單片機(jī)性能 應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的功能要求和各種單片機(jī)的性能，選擇最容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的型號(hào)，而且能達(dá)到較高的性能價(jià)格比。單片機(jī)性能包括片內(nèi)硬件資源、運(yùn)行速度、可靠性、指令系統(tǒng)功能、體積和封裝形式等方面。影響性能價(jià)格比的因素除單片機(jī)的性能價(jià)格外，還包括硬件和軟件設(shè)計(jì)的容易程度、相應(yīng)的工作量大小，以及開發(fā)工具的性能價(jià)格比。3、研制周期在研制任務(wù)重、時(shí)間緊的情況下，還要考慮所選的單片機(jī)型號(hào)是否熟悉，是否能馬上著手進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。與研制周期有關(guān)的另一個(gè)重要因素是開發(fā)工具，性能優(yōu)良的開發(fā)工具能加快系統(tǒng)地研制進(jìn)程。 在諸多單片機(jī)中，AT89S52單片機(jī)與其他單片機(jī)相比具有以下優(yōu)勢(shì)：1

14、、功能比標(biāo)準(zhǔn)51強(qiáng)那么一點(diǎn)點(diǎn)，多128BRAM，多一個(gè)定時(shí)器、多512BEEPROM，內(nèi)置8KROM足夠容納一般程序；2、容易買到；3、資料眾多，編程與51兼容，最適合學(xué)生或者初學(xué)者使用；4、支持ISP下載，使用很方便；5、FLASHROM可下載10000次以上；6、可靠性不錯(cuò)。相應(yīng)其缺點(diǎn)為：1、性能低，現(xiàn)在新型51單片機(jī)比AT89S52強(qiáng)。2、性價(jià)比不高，這樣的功能，6-8塊的價(jià)格不算便宜，STC單片機(jī)功能一樣，價(jià)格只有它的一半；3、封裝是DIP40，太大了，不利于工業(yè)生產(chǎn)。綜上考慮，我選取了AT89S52單片機(jī)作為本次設(shè)計(jì)的主控芯片。 三、總結(jié)部分電子秤是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)

15、換成可用輸出信號(hào)的器件，主要用于檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)自身與操作對(duì)象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài)，為有效控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)作提供必要的相關(guān)信息11。隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展，電子信息種類日益繁多，信息傳遞速度加快，信息處理能力日益增強(qiáng)，相應(yīng)的信息采集傳感技術(shù)也將日益發(fā)展，電子秤也將無(wú)所不在12。 今后幾年電子秤的發(fā)展動(dòng)向是:在結(jié)構(gòu)上，向小型化，便攜式。模塊化、組合化、嵌入式的方向發(fā)展；外觀更加美觀，向人性化、個(gè)性化設(shè)計(jì)方向發(fā)展13。那種簡(jiǎn)易型、價(jià)格適中、交直流兩用的電子秤將是市場(chǎng)銷售的主流。在性能上，向高靈敏、高精度，高可靠性方向發(fā)展；在功能上，向交直流兩用、多功能、接口豐富、便于與計(jì)算機(jī)連接方向發(fā)展。

16、在品種上，專用的、自動(dòng)在線的電子秤及稱重計(jì)算機(jī)將有較大發(fā)展14。 四、參考文獻(xiàn)1王君,凌振寶,傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)M,吉林大學(xué)出版社,20012黃繼昌,徐巧魚,傳感器原理及應(yīng)用實(shí)例M,人民郵電出版社,20023呂俊芳,傳感器接口與檢測(cè)儀器電路M,北京航空航天大學(xué)出版社,19984萬(wàn)隆,巴奉麗,單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M,清華大學(xué)出版社,20035徐惠民,安德寧,單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用M,北京郵電大學(xué)出版社,19966陳志強(qiáng),胡輝,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐指南J,20037陽(yáng)鴻鈞,電子秤與電子天平技術(shù)問(wèn)答J,中國(guó)電力出版社,20098孟立凡,藍(lán)金輝,傳感器原理與應(yīng)用M,電子工業(yè)出版社,20079王保保,傳感器簡(jiǎn)明手冊(cè)及應(yīng)用電路M,西安電子科技大學(xué)出版社,200710趙曉安,MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用M,天津大學(xué)出版社,200111楊欣,51單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例