便携式电子称设计.docx

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1、便携式电子称设计随着计量技术与电子技术的进展，传统纯机械结构的杆秤、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。而且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，本文设计了一种新型便携式电子秤，论述了仪器的工作原理，介绍了仪器的电路设计与软件流程，探讨了仪器的工程设计技术。本系统以AT89S52单片机为主控芯片，外围附以称重电路、显不电路、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类操纵功能。提出了便携式电子秤的硬件设计方案，全面

2、分析了各单元的硬件电路，给出了仪器电路设计与软件流程，及有关电路原理图、流程图，能够说,此设计所完成的电子秤很大程度上满足了应用需求。本系统要紧由单片机来操纵，测量物体重量部分由称重传感器及A/D转换器构成，加上显示单元，此电子秤俱备了功能多、体积小、操作简单、性能价格比高、功耗低、系统设计简单、速度快、测量准确、自动化程度高等特点。关键词：SP20C-G501,AT89S52,称重传感器，A/D转换器，1CD显示器AbstractWiththemeasuringtechniqueandthedeve1opmentofe1ectronictechno1ogy,thetraditiona1pur

3、emechanica1stee1yard,sca1es,sca1esandotherweighingdevicebeinge1iminatedgradua11y,e1ectronicweighingdeviceofe1ectronicsca1es,e1ectronicsca1es,withitsaccurate,fast,convenient,intuitivedisp1ayandmanyotheradvantageswhichfavoredbypeop1e.Butwiththeapp1icationofmicro-e1ectronicstechno1ogy,onthemarketusingt

4、hetraditiona1weighingtoo1a1readycou1dnotsatisfypeop1esrequest.Inordertochangethetraditiona1weighingtoo1inuseontheexistingprob1ems,thispaperdesignsanewtypeportab1ee1ectronicsca1es,discussestheworkingprincip1eoftheinstrument,introducesthecircuitdesignoftheinstrumentandthesoftwaref1ow,discussestheinstr

5、umentengineeringdesigntechno1ogy.ThesystemisbasedontheAT89S52microcontro11erasthemasterchip,accompaniedbyweighingtheexterna1circuit,disp1aycircuit,a1armcircuit,keyboardcircuit,constitutetheinte11igentweighingsystemcircuitboard,therebyrea1izingtheautomaticweighingsystemofthevariouscontro1functions.Th

6、ispaperputsforwardaportab1ee1ectronicsca1ethehardwaredesign,adetai1edana1ysisoftheunitshardwarecircuit,givestheinstrumentcircuitdesignandsoftwaref1ow,andthere1atedcircuitdiagram,f1owchart,cansay,thisdesigncomp1etesthee1ectronicsca1ea1argeextenttomeettheapp1icationrequirements.Thesystemconsistsofthes

7、ing1e-chipmicrocomputertocontro1theweightofthemeasuringobject,inpartbytheweighingsensorandtheA/Dconvertercomponent,coup1edwiththedisp1ayunit,thee1ectronicsca1ehasthemu1tip1efunctions,Sma11vo1ume,simp1eoperation,highpriceperformanceratio,1owpowerconsumption,thesystemdesignissimp1e,fast,accuratemeasur

8、ement,highdegreeofautomation.Keywords：SP20C-G501,AT89S52,weighingsensor,A/Dconverter,1CDdisp1ay前言11.1电子秤的构成21.1.1电子秤的基本结构21.1.2电子秤的工作原理31.1.3电子秤的计量性能31.2设计思路4第二章系统方案论证与选型62.1 操纵器部分72.2 数据采集部分72.2.1 传感器的选择82.2.2 2.2放大电路选择112.2.3 A/D转换器的选择142.2.4 键盘处理部分方案论证162. 3显示电路部分的选择173. 4超量程报警部分选择17第三章硬件电路设计184.

9、 1AT89S52的最小系统电路193. 1.1单片机芯片AT89S52介绍194. 1.2.单片机管脚说明205. 1.3AT89S52的最小系统电路构成223.2 电源电路设计233.3 数据采集部分电路设计243.3.1 传感器与其外围与放大电路设计243.3.2 3.2A/D转换芯片与AT89S52单片机接口电路设计273.3.3 测量算法313.4 显示电路与人丁89$52单片机接口电路设计323.5 键盘电路与人丁89$52单片机接口电路设计333. 6报警电路的设计35第四章系统软件设计374. 1主程序设计384.2子程序设计391. 2.1A/D转换启动及数据读取394. 2

10、.2数制转换子程序设计405. 2.3显示子程序设计416. 2.4键盘扫描子程序的设计437. 2.5报警子程序的设计44设计总结46致谢47参考文献48附录49电源电路：49称重技术自古以来就被人们所重视，作为i种计量手段，广泛应用于工农业、交通、内外贸易、生活等各个领域，与人民的生活密切相连。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、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与社会经济效益的提高。称重装置不仅仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业操纵系统与商业管理系统的一个重要构成部分，推进了工业生产的自动化与管理的

11、现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源与材料的消耗、提高产品质量与加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。因此，称重技术的研究与衡器工业的进展各国都非常重视。50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的进展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，通过近50年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型进展到现在的全电子型与数字智能型。现今电子衡器制造技术及应用得到了新进展。电子称重技术从静态称重向动态称重进展：计量方法从模拟测量向数字测量进展；测量特点从单参数测量向多参数测量进展，特别是对快速称重与动态称重的研究

12、与应用。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与社会经济效益的提高。1. 1电子秤的构成1.1.1 电子秤的基本结构电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器,也可用来确定与质量有关的其它量大小、参数、或者特性。不管根据什么原理制成的电子秤均由下列三部分构成：（1）承重、传力复位系统它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，通常包含同意被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件与限位减振机构等。（2）称重传感器即由非电量（质量或

13、者重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或者其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。按照称重传感器的结构型式不一致，能够分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）与应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或者是利用磁弹性、压电与压阻等物理效应的传感器。对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小;能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳固可靠。（3）测量显示与数据输出的载荷测量装置即处理称重传感器信号的电子线路（包含放大器、模数转换、电流源或者电压源、调节器、补尝元件

14、、保护线路等）与指示部件（如显示、打印、数据传输与存贮器件等）。这部分习惯上称载荷测量装置或者二次仪表。在数字式的测量电路中，通常包含前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、操纵与驱动显示等环节。1.1.2 电子秤的工作原理当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力一电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系（通常成正比关系）的电信号（电压或者电流等）。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数（A/D）器进行转换，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘与各类功能开关，根据键盘输入内容与各类功能开关的状态进行必要的推断、分析、

15、由仪表的软件来操纵各类运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或者送打印机打印。通常地信号的放大、滤波、A/D转换与信号各类运算处理都在仪表中完成。1.1.3 电子秤的计量性能电子秤的计量性能涉及的要紧技术指标有：量程、分度值、分度数、准确度等级等。（1）量程：电子衡器的最大称量Max,即电子秤在正常工作情况下，所能称量的最大值。（2）分度值：电子秤的测量范围被分成若干等份，每份值即为分度值。用e或者d来表示。（3）分度数：衡器的测量范围被分成若干等份，总份数即为分度数用n表示。电子衡器的最大称量Max能够用总分度数n与分度值d的乘积来表示，即Max-nd（4）准确度等级国际法制计量组织把电子秤按不一致的分度数分成I、II、in、IV四类等级，分别对应不一致准确度的电子秤与分度数n的范围，如表IT所示：式1-1电子秤等级分类标志及等级电子秤种类分度数范围特种准确度基准衡器nIOO000高准确度精密衡器10000n100000中准确度商业衡器1000n10000普通准确度粗衡器100n100012设计思路目前，台式电子秤在商业贸易中的使用已相当普遍，但存在较大的局限性：体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。现有的便携秤为杆秤或者以弹簧、