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電子秤的設(shè)計研究

本文設(shè)計的電子稱以單片機(jī)為主要部件，用C語言進(jìn)行軟件設(shè)計，硬件則以雙孔梁，放大系統(tǒng)，A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，數(shù)碼管顯示系統(tǒng)的五部分組成，通過電路輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)重量的線性關(guān)系，建立具體的數(shù)學(xué)模型，將電壓量綱（V）轉(zhuǎn)換成重量綱（g）即成為一臺原始的電子稱，最后將所得的重量通過數(shù)碼管顯示出來。本文設(shè)計的電子秤雖然是一個極其簡單的儀器，但是通過它可以更深入的了解儀器的工作原理以及其優(yōu)異的性能。
　　0 引言
　　在我們生活中經(jīng)常都需要測量物體的重量，于是就用到稱，但是隨著社會的進(jìn)步，科學(xué)的發(fā)展，我們對其要求操作方便，易于識別。隨著計量技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，電子稱向提高精度和降低成本方向發(fā)展的趨勢對低成本，高性能模擬信號處理器件需求的增加，通過近年來電子稱產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子稱總的發(fā)展趨勢是小型化，模塊化，集成化，智能化。
　　1 電子秤發(fā)展研究現(xiàn)狀
　　近幾年，我國的電子稱重系統(tǒng)從最初的機(jī)電組合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型，電子稱重技術(shù)逐漸從靜態(tài)稱重到動態(tài)稱重發(fā)展，從模擬測量到數(shù)字測量發(fā)展，從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展。在國際上一些發(fā)達(dá)國家在電子稱重力一面，特別是在準(zhǔn)確性和可靠性等方面有了很大的提高，國外產(chǎn)品的品種和結(jié)構(gòu)又有創(chuàng)新，技術(shù)功能和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。
　　隨著信息時代的到來在工業(yè)過程檢測和稱重計量與控制系統(tǒng)中，數(shù)字化電子稱和數(shù)字稱重系統(tǒng)的應(yīng)用越來越多。作為一種計量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)，科研，交通，內(nèi)外貿(mào)易等各個領(lǐng)域，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個組成部分，它起到了縮短作業(yè)時間，改善操作條件，降低能源和材料的消耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量和加強(qiáng)企業(yè)管理，改善經(jīng)營管理等多方面的作用，稱重裝置的應(yīng)用已經(jīng)遍及到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
　　2 電子稱設(shè)計方案分析
　　2.1 電子秤的設(shè)計要求及工作原理
　　系統(tǒng)分為三大模塊：數(shù)據(jù)采集模塊，控制模塊，數(shù)碼管顯示模塊。當(dāng)物體放在秤盤上時，壓力施給雙孔梁，該雙孔梁發(fā)生形變，從而使阻抗發(fā)生變化，同時使激勵電壓發(fā)生變化，輸出電壓信號通常很小，需要前端信號處理電路進(jìn)行準(zhǔn)確性的放大，輸出一個變化的模擬信號。模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號輸出到CPU運(yùn)算控制。然后由數(shù)碼管顯示出來。
　　2.2 數(shù)據(jù)采集部分的方案確定
　　2.2.1 傳感器
　　現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將人類社會帶入了一個信息社會，在這個信息社會，人們獲取大量的信息，人們的生活主要是依靠對信息的開發(fā)、傳輸與處理，傳感器在這個信息的處理過程中占有很重要的位置，是感知與獲取信息的窗口，信息的檢測與離不開傳感器，所有科學(xué)研究和生產(chǎn)過程要獲取的信息都要通過傳感器轉(zhuǎn)換為易傳輸與處理的電信號，因此傳感器在加工處理信息的過程中處于十分重要的位置。
　　2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換部分
　　本次設(shè)計的電子稱由于是基于STC12C5A60S2控制的，STC12C5A60S2系列單片機(jī)ADC由多路選擇開關(guān)，比較器，逐次寄存器，10位DAC，轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器（ADC_RES和ADC_RESL）以及ADC_CONTR構(gòu)成。
　　3 電子秤硬件設(shè)計分析
　　3.1 基于STC12C5A60S2單片機(jī)的主控模塊
　　單片機(jī)控制模塊使用的是STC12C5A60S2，使用該芯片很容易實(shí)現(xiàn)對其他模塊的控制。通過對單片機(jī)STC12C5A60S2寫入程序，可以方便的用軟件來控制整個過程。
　　3.2 數(shù)碼管顯示與傳感器系統(tǒng)
　　本次設(shè)計利用數(shù)碼管顯示系統(tǒng)將測量物體的質(zhì)量顯示出來，七段顯示器就是一種典型的編碼輸出實(shí)例，可顯示0～9的阿拉伯?dāng)?shù)字。傳感器系統(tǒng)將測量雙孔梁發(fā)生形變通過電平傳給單片機(jī)工作。
　　4 電子秤軟件設(shè)計分析
　　C語言是一種通用的計算機(jī)程序設(shè)計語言，在國際上非常流行，它既可以用來編寫計算機(jī)的系統(tǒng)程序，也可以用來編寫一般的應(yīng)用程序。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)更是如此，C語言是當(dāng)前最流行的程序設(shè)計語言，它像其他高級語言一樣，面向用戶，面向解題的過程，編程者不必熟悉具體得及損及內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令，C語言又像匯編語言一樣可以對機(jī)器硬件進(jìn)行操作。
　　5 結(jié)論
　　電子儀器的水平隨著集成電路和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷提高，傳統(tǒng)的儀器被現(xiàn)代化智能儀器所取代是社會發(fā)展的必然結(jié)果，傳感器在信息加工和處理的過程中起到的作用越來越大，因此，應(yīng)該加強(qiáng)對傳感器的開發(fā)利用，為促進(jìn)電子儀器的發(fā)展提供幫助。

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