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基于51单片机的数字电子秤设计
2019-09-24 18:04:24 伟德国际1946开户: 作者: 【 】 浏览:0次 评论:0

一、绪论

(一)选题背景

自古以来,秤作为人们最普遍、最常用的计量工具,但是随着社会的进步、科学的发展结果是电子秤逐步取代机械秤。电子秤实现称重功能是运用单片机、传感器、AD转换器等设计,其具有误差小、实用性强、易操作等优点而受到人们的广泛使用。因此,成本较低、智能化较高的电子秤无疑具有良好的发展前景。

(二)国内外研究现状

在20世纪50年代,电子技术的出现极大地促进了衡器的发展。20世纪60年代之后,出现了一种机电结合式电子秤。经过这些年的发展,中国电子秤技术发展迅速,我国的电子秤整体水平基本到达国外20世纪90年代水平。但是现实表明,我国电子秤产品和发达相比有一定的差距,其主要体现在技术跟不上主流,工艺水平不够先进,电子秤相关方面的人才储备不足导致开发能力不足,功能不完全等。

(三)研究内容

本文设计的电子秤具有、称重、去皮、计价、单价设定和过载报警等功能[1]。该电子秤的测量范围为0-5kg,测量精度达到1g,允许误差范围为0-0.4%。另外,该电子秤操作简单,易上手,使用年限长,应用面积广,可以广泛应用于商场、菜市场、超市等场所,是人们日常生活中的必需品。

二、电子秤总体方案设计

称重范围:不超过5Kg

测量精度:≤0.001Kg

显示方式:物品重量,物品的单价和金额在液晶屏上显示。

使用操作:键盘输入数据,操作简单方便。

特殊功能:具有去皮功能;当称重秤重超过电子秤的量程时,具有超重报警功能。

三、系统硬件设计

(一)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

图1 单片机电子秤硬件方案  下载原图

称重传感器检测重力并输出弱毫伏级电压信号,电压信号由转换器芯片HX711调节和转换。单片机与HX711通信,从中读取被测的数据,然后执行计算转换,将其显示在LCD屏幕上[2]。矩阵键盘主要用于输入物品单价,LCD屏幕上显示出电子秤的总金额。而电源电路给单片机、HX711电路及传感器供电。

(二)称重传感器及其原理

称重传感器是一种把重量转换电信号的元件。按照称重传感器的结构类型,可以分直接位移传感器和应变传感器[3]。称重传感器有多种类型,通常使用有以下几种:电阻应变型,电容型,压电型,谐振型等。经过比较以上几种类型,电子秤的称重传感器选用电阻应变型传感器。电阻应变型压力传感器主要由弹性体,应变仪电缆等组成,内部电路采用惠更斯电桥电路[4]

图2 主程序流程图

图2 主程序流程图  下载原图

(三)单片机和AD转换器的选型

采用STC89C51单片机作为电子秤的主控芯片。

采用HX711芯片作为电子秤的AD转换芯片。

(四)液晶屏的选择

采用LCD可以设定显示重量,单价,金额等,还具有功耗低、显示直观,抗干扰能力强的特点,其显示技术已得到广泛应用。根据实际情况,决定选用LCD1602作为电子秤的显示屏幕。

四、主程序软件流程图

如图2。

五、测试结果统计

测试不同质量的砝码,记录实验数据并计算误差。测试结果如表1所示。

表1 测量结果     下载原表

表1 测量结果

由表中数据可得出, 电子秤的最大重量误差为12g, 最小重量误差为1g, 而最大相对误差达到0.5%, 超过系统误差允许范围。分析误差产生的原因有以下几点:(1)电子秤由于加载和卸载而造成应变片机械滞后。(2)测量砝码实际质量可能不是标准质量。以上原因都有可能造成电子秤出现测量误差。

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