智能称重系统设计
智能称重系统设计
高伟朋
（陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程电子1204班，陕西汉中723000）
指导教师：梁芳
[摘要]介绍基于单片机STC89C52控制的一款智能电子秤，其中物体质量信息由重力传感器进行采集。传感器将采集到的信息传送至单片机中，经过单片机处理，准确的在四位数码管显示屏上进行显示。它具有置零，去皮功能。物体的质量数值会和电子秤本身的称量范围数值进行比较，若超出了测量范围的最大值，系统就会执行报警程序。本系统设计结构简单、精确度高、功能齐全、使用方便。
[关键词]单片机；重力传感器；智能电子秤
Design of the Intelligence Electronic Scales of
Microcontroller
Gao Weipeng
（Grade12,Class4,Major of Electronic Information Engineering,School of Physics and Electronic Information Engineering,Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi）
Tutor: Liang Fang
[Abstract]Introduction based on single chip STC89C52 control of an intelligent electronic scales, wherein the object quality of the information collected by the gravity sensor. Sensor information collected will be sent to the microcontroller through the microcontroller processing, accurate display on four digital display. It has zero, tare function. Quality and value will be the object of electronic scales weighing range values themselves are compared, if the maximum value exceeds the measurement range, the alarm system will execute the program. The simple design structure, high precision, fully functional, easy to use.
[Key words]Single chip ; Gravity sensor ; Intelligent electronic scales
目录
1绪论 (1)
1.1称重技术和衡器的发展 (1)
1.2电子秤的发展现状和发展趋势 (1)
1.2.1发展现状 (1)
1.2.2发展趋势 (2)
1.3项目研究意义 (3)
1.4功能描述 (3)
2设计原理 (5)
2.1系统的原理框图 (5)
2.2系统模块简介 (5)
3硬件设计 (7)
3.1硬件方案 (7)
3.2称重传感器 (7)
3.3电子秤专用24位AD转换芯片HX711及其电路 (8)
3.4单片机STC89C52及其电路 (10)
3.5液晶屏电路 (11)
3.6矩阵键盘电路 (14)
3.7声光报警电路 (14)
3.8电源电路 (15)
4软件设计 (16)
5仪器的误差及误差分配 (17)
5.1仪器的误差来源 (17)
5.1.1称量重力传感器的误差 (17)
5.1.2电子设备的误差 (17)
5.1.3机械承重系统的误差 (18)
5.2仪器误差分配 (18)
5.3仪器误差的计算方法 (18)
6总结 (20)
致谢 (21)
参考文献 (22)
附录A (23)
附录B (28)
附录C (32)
附录D (33)
1绪论
质量是测量领域中的一个非常重要的参数,称重技术自古以来就被人们所重视。公元前，人们为了估计货物交换量，起初采用木材和陶土制作的容器对交换物进行计量，之后，又采用简单的秤来测定质量，据考证，世界上最古老的计量器具出土于中东与埃及，最古老的衡器和砝码出自于埃及。秤是最普遍、最普及的计量设备，智能电子秤取代机械秤是科学技术发展的必然规律。低成本、智能化的电子秤无疑具有极其广阔的市场前景。
秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量设备。由于称量方面的快速发展，在以往的发展历程中纯机械结构的杆秤，台秤，磅秤，称量装置一步一步的进行演变，电子称重装置电子秤、电子天平称等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点受到人们的青睐。
和传统秤相比较，电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现，具有精度高、功能强等特点。本课题设计的智能电子台秤具有基本称重、键盘输入、显示、超重报警功能。该电子秤的测量范围为0.005Kg-10Kg，测量精度达到5g，有高精度，低成本，易携带的特点。电子秤采用液晶显示汉字和测量记过，比传统秤具有更高的准确性和直观性。另外，该电子秤电路简单，使用寿命长，应用范围广，可以应用于商场、超市、家庭等场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。
本章介绍了总体设计的研究研究背景，关键技术，简单描述了称重技术和衡器的发展历程，并且提出新型，简便，精确的电子秤台秤的意义。
1.1称重技术和衡器的发展
衡量器是通过作用于被测量物体的重力来确定该物体质量的计量设备。在整个衡量器的发展历程中，先后出现了六种类型的衡器：不等臂平台秤，架盘天平，倾斜象限杆秤，吊车秤，弹簧秤和自动秤。其中，不等臂平台秤（“十进秤”）是当今动态轨道衡的鼻祖，到目前为止第一次世界大战后，在贸易和工业发展的需要，非常需要能进行快速称重的衡量器。机械式衡量器在此期间具有非常大的发展。倾斜杠杆案秤在当时占绝大多数，读数装置除扇形度盘外，还具有滚筒形度盘，从而极大的扩大了读数范围并可附加价格标尺。之后又出现了用于工业的带双摆锤测量机构的圆形度盘指针式秤，成本低廉，带投影标尺的倾斜式杠杆秤。
之后第二次世界大战后又出现了电子衡器，其主要由称重显示控制器，称重传感器，电器控制器件等部分组成，其发展过程和其它事物一样，经历了由简单到复杂，由粗糙到精密，由机械到机电结合再到全电子化，由单一功能到多功能的过程。二十世纪50年代中期，为了把衡量器引入生产工艺过程中去，使称重过程的自动化，电子技术渗入了衡量器制造业。60年代初期，机械式的称量工作出现了，和称量有关的显示，记录，远传式控制等功能是电子方式的衡量器，即机电结合式电子衡器。近30年以来，工艺流程中的现场称量，配料定量称重，以及产品质量的监测等工作，都不能离开能输出电信号的电子衡量器。这是因为电子衡量器不仅能给出质量和重量值的信号，而且也可以作为总系统中的一个单元承担着控制和检验功能，从而推进工业生产与贸易交往的自动化和合理化。电子衡器具有反应速度特别快，测量范围广，应用面广，结构简单，使用操作方便，信号远传，便于计算机控制等特点，计量精度较高，从而实现了多功能，多用途。
1.2电子秤的发展现状和发展趋势
1.2.1发展现状
电子衡量器在日常生活中涉及特别广泛，最近些年来越来越多地参与到数据处理和过程控制里面，使现代称重技术与数据系统在工艺技术，预包装技术，储运技术，收货业
务，商业销售领域中，成为不可缺失的组成部分。
电子衡量器种类繁多，并且涉及到贸易结算，还有广大消费者的利益，所以被世界各国政府相当关注和重视，并且被确定为我国强制管理的法制计量设备。电子衡量器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段，对加强企业管理，严格生产，贸易结算，交通运输，港口计量和科学研究都起到了非常重要的作用。
50年代中期电子技术的涉入，推动了衡量器制造业的快速发展。60年代初期，由于出现机电结合式电子衡量器，经过40多年的不断改进和完善，我国电子衡量器从最开始的机电结合型发展到现在的全能电子型和数字智能型。我国电子衡量器的技术设备与检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平。电子衡器制造技术与应用得到了突飞猛进的发展。电子称重技术由静态称重向动态称重技术发展，计量方法从模拟测量向数字测量发展，测量方面的特点从单参数测量演变成多参数测量，要强调的是是对快速称重与动态称重的研究和应用。总而言之，我们国家电子衡量器产品的质量与数量和工业较为的发达国家相比还有比较大的差距，其中最主要差距在于技术和工艺技术不够先进，工艺装备和测试设备表老化，开发能力具有一定的缺陷，产品的种类规格不多，功能不够齐全，稳定性和可靠性较差等。
1.2.2发展趋势
电子台秤是载于秤的盘，台座，钩上的物品的重量由于传感器发生形变反应平衡，从而由仪器显示屏显示的电子衡量器。是一种集于机、电、仪于一体的小型电子设备，具有多功能，精确度高，快速和动态计量，稳定性可靠等众多特征，它代表了衡量器产品发展的方向。电子台秤属于日常应用的衡量器，是劳动密集型产品。
电子秤产品总的发展趋势是小型化，模块化，集成化，智能化；其技术性能趋向是速率高，准确度高，稳定性高，可靠性好；它的功能的发展方向是称重计量的控制信息与非控制信息并重的智能化功能体系；它的应用性能方向在与于综合性与组合型[2]。
(1)小型化
近些年来新开发出来的电子台秤结构巧妙的体现了体积小，精度高，重量轻的发展趋势。相对于较低容量的电子轮轴秤和电子台秤，可应用超薄型与将薄型的形状为园的称重传感器，置入钢板和铝板底面和称重传感器外径相同的盲孔里面，最后变成低外形的秤体结构，秤的额定载荷与力学要求计算来决定用多少个传感器与传感器位置。钢板和铝板就设为秤体的台面，称重传感器是传感器件，也是承力支点，极大地缩简秤体结构，降低了设计系统连接环节，在一定程度上降低了成本，并且大大提升了稳定性和可靠性。对于中等和较大容量的电子秤、电子地上衡量器，可以采用方形和长方形闭合截面的薄壁型钢，一个整体的竹排式的秤体由并联排队列得形式焊接而成，在外围有两根薄壁型钢两端的切口里面有4个传感器分别安装，装备在称重传感器承力点上的固定支承就是所谓的承力支点，也就是简化了承力传力机构，又节瘁了秤体大小，高度，这是一种很有发展前途的秤体结构。对于大型电子台秤，有限元法进行等强度与刚度计算可以被利用，也可以采用抗弯刚度大的型材与轻型波纹夹心钢板等。
(2)模块化
对于大型和超大型的承载结构体，例如大型静动态电子汽车衡等，已经开始采用几种长度的标准结构的模块，它是经过分体组合，而产生新的品种，新的规格。以5m，6m，7m 长的同宽度3种标准模块举例，由单块，二块，三块，四块分体组合。可以组合成5m～28m的长度的22种规格的分体式秤体结构。当然，在实际应用中，根据各行各业用户的需求，在其中22种规格中的10余种常用的标准规格就是常用的。这种模块化的分体式秤体结构，不但提高了产品的通用性，互换性，可用性，生产效率和产品质量也得到了大大的提高。除此之外还降低了成本，增强了企业的市场竞争能力。
(3)集成化
对于某些品种和结构的电子衡量器，例如小型电子平台秤，专用秤，便携式静动态电子轮轴秤，静动态电子轨道衡等，都可以实现钢轨与称重传感器，秤体与称重传感器，轨道衡量秤体与铁路线路合二为一。
例如秤体与称重传感器一体化的便携式静动态电子轮轴秤，多数是用硬铝合金厚板制成，它的结构原理是经过固溶热处理强化的铝合金板，或者是通过在4个角上钻孔与铣槽分别形成4个悬臂梁型称重传感器。或是多个对称的盲孔与盲槽在铝合金板的底面铣出形成整体剪切梁型称重传感器。这就使得秤体和称重传感器形成为一个整体，也就是说铝合金板既是秤体台面也是一个大板式称重传感器。之后的结构，10吨便携式动态电子轮轴秤为例，其尺寸为720mm×550mm×32mm，重量大约为23kg。
(4)智能化
电子衡量器的重量显示控制器和电子计算机组合，它是利用电子计算机的智能控制来增加称重显示控制器的功能。使电子衡量器在原来具有的功能的基础上，增加推理，自适应，判断，自诊断，自组织等功能，当今市场上采用微机化称重显示控制器的电子衡器与智能化称重显示控制器的电子衡器的根本区别就在于此。
(5)综合性
电子称重技术的发展规律就在于不断的加强基础研究并且扩大其应用，扩展发展新技术领域，向行业渗透和相邻学科，综合各向技术去解决自动控制，称重计量，信息处理等诸多问题。例如在流量计量方面，按照传统的理论方法建造一种标准大流量测量系统，价格非常昂贵。如果采用称重法，就是质量流量法，只需要将重量与时间测量准确，大流量的测量问题就可以很快解决了。对于某些商用电子计价秤来说，只要具备承重，计价，显示，打印功能，还远远不够，现代商业系统各种销售信息也需要它能够提供出来，称重与管理自动化被紧密集合，称重系统和计算机系统巧妙地组成一个完整的综合控制系统。
(6)组合性
在工业称重计量过程中，工艺流程中，许多称重计量系统还被要求具有可组合性，就是其中测量范围可以任意设定。硬件部分能够在一定的工作条件与环境作中做出某些调整，硬件向软件方向发展。软件能按照一定的程序进行修改与扩展。输入数据，输出数据和指令可以使用不同的条形码和语言，并且能和外部的控制与数据处理设备进行通信。
1.3项目研究意义
随着社会的发展，称重技术被提出了更高的要求，特别是微型处理技术与传感技术的巨大进步，极大地加速了这个进程。基于当前智能电子秤和便携电子秤的现状和缺陷，应用者高度重视发展小型化，普及范围广的便携式电子秤，设计出一种携带方便，重量轻，计量精确，具有直观读数，价格低廉的便携式智能电子秤（袖珍电子秤）已迫在眉睫。
本设计是研究一种以单片机控制为核心的高精度智能电子台秤设计方案。这种精确度高的智能电子秤，计量准确，体积小，携带方便，集质量称量功能于一体，极大地满满足商业贸易和居民家庭的使用需求，设计的标准要求和OIML建议基本达成一致，也可以这样说，它与国际水平接轨。
1.4功能描述
1、采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0.005kg-10kg，测量精度可达5g。
2、采用电子秤专用24位A/D转换器芯片HX711，它可以对传感器信号进行调理转换，HX711应用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的模数转换的转换器芯片。
3、采用STC89C52单片机作为主控核心芯片，实现称重主控功能。
4、采用128*64汉字液晶屏显示称重重量，超重报警等信息。
5、采用4*4矩阵键盘进行人机的转换，键盘容量较大，便于操作。
6、它具有超重报警功能，并且可以通过蜂鸣器和LED灯进行报警提示。
7、系统通过USB电源提供整个设计的供电事项，单片机STC89C52程序也可以通过USB线串行下载。
2设计原理
2.1系统的原理框图
可以将电子秤总体部分划分为三大部分，数据采集模块，控制器模块，人机交互界面模块。在数据采集模块方面是由压力传感器，信号的前级处理，A/D转换部分组成。转换后的数字信号立即传送给单片机控制器处理，单片机控制器对该数字量进行进一步的处理，然后驱动显示电路模块完成人机间的信息互换。除了这些之外还添加了一个过载报警提示的特殊功能。系统的原理框图如图2.1所示：
图2.1 系统的原理框图
2.2系统模块简介
(1)单片机的选型
STC89C52单片机是STC89C系列中的增强型，高档机产品，它片内存储器容量是AT89S51的一倍，也就是片内8KB的程序存储器和256B的RAM。此外，它还具备了一个非常强的功能，具有独特用处的16位定时／计数器等多种功能。在工程应用中STC89C52有一个明显的好处：不用烧写器，只需要借助PC机的并口输出，相当简单的下载电路，就可以将程序通过串行方式烧写入单片机中。而且下载电路可设计在系统中，以便于随时修改单片机中的软件部分，在不对硬件做任何改动情况下。
比较目前主流型号，我最终的决定是选择STC89C52通用的普通单片机来实现该系统设计。其STC89C52是一种具有兼容MCS51微控制器的特效功能，工作电压3.5V—5.5V，全静态时钟0Hz—33MHz，三级程序加密，32个可编程I/O串口，6/8个中断源，2/3个16位定时/计数器，全双工串行通讯口，在较低的功耗下支持Idle和Power-down模式。Power down模式支持中断唤醒,看门狗定时器，双数据指针，上电复位标志。除此之外还在外扩展了32K数据存储器，来满足系统要求。
(2)A/D转换器介绍
A/D转换器是一种能把输入模拟电压，模拟电流转换成与它成正比的数字量，也就是说其可以将模拟的量进行特定的一些处理转换为特定的数字信号。A/D转换器品种较多，从原理上可分为四种：双积分式A/D转换器，逐次逼近式A/D转换器、并行A/D转换器、计数器式A/D转换器及△－∑型A/D转换器。在电子秤的设计中用的比较多的是双积分式A/D转换器和△－∑型A/D转换器。
双积分ADC的基本原理是对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变成与之成正比的时间间隔，然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔，进而得到相应的数字量输出。电子秤中常用的双积分式A/D转换电路，它由积分器、比较器、模拟电子开关，积分电阻、积分电容、自动回零电阻、电容组成。其中VG是模拟的，VFR是基准电压（相对于VG为负值），VX是检测电压。
其次双面积分型数模转换器具有非常强的抗干扰能力。对正负对称的可以使工频干扰信号化简为零，因此对50HZ的工频干扰抑制能力相对较好，在工频干扰方面也具有很好的滤波作用。如果干扰电压的平均值为零，在输出方面就不会有影响。特别是对本系统，逐渐变化的压力信号，很快会受到工频信号的干扰。所以应用双积分型数模转换器可以很大
程度上降低对滤波电路的要求。
对于电子秤，系统对数模的转换速率要求并不是很高，在精确度上14位的AD就可以满足要求，除此之外双积分型数模转换器具有较好的抗干扰能力，精确的差分输入，廉价的价格，最终选择了精度为10Kg/±20000=±0.5g的ICL7135。
(3)键盘输入
键盘输入是人机交互界面中重要的组成部分，它是系统接受用户指令的直接途径。键盘是由多个按键开关组成，键的多少根据单片机应用系统的用途而定。键盘由许多键组成，其中一个键好比是一个机械开关触点，如果有键按下时，触点闭合，当键弹时，触点立即断开。当单片机接收到按键的触点信号时作相应的功能反应。所以，输入信号就是键盘接口信号对于单片机系统来说。
ZLG7289是周立功单片机公司设计的串行输入输出可编程键盘显示芯片，有强大的键盘显示功能，支持64键控制，可以比较方便地扩展系统。另外ZLG7289内部有译码电路，大大简化了程序。最终选择ZLG7289作为键盘扫描显示芯片。
(4)输出显示
采用可以设置显示单价，金额，中文，购物日期等的LCD，它具有低功耗、可视面大、画面友好及抗干扰能力强等功能，其显示技术已得到广泛应用。
LCD显示器的工作原理：液晶显示器的主要材料是液态晶体。它在特定的温度范围内，既具有液体的流动性，又具有晶体的某些光学特性，其透明度和颜色随电场、磁场、光照度等外界条件变化而变化。因此，用液晶做成显示器件，就可以把上诉外界条件的变化反映出来从而形成现实的效果。虽然ZLG7289具有控制数码管显示的功能，但考虑到本题目要求中文显示，数码管无法满足，只能考虑用带有中文字库的液晶显示器。由于可以分页显示，无需太大屏幕，最终选择点阵式128×64型LCD—OCM4x8c。
3硬件设计
3.1硬件方案
单片机电子秤硬件方案如图3.1所示：
图3.1 单片机电子秤硬件方案
称重传感器感应被测重力，传感器输出微弱的毫伏级电压信号。该电压信号经过电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片HX711对传感器信号进行调理转换。HX711采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片[10]，内置增益控制，精度高，性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据，进行计算转换，在液晶屏上显示出来。
矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用户可以通过矩阵键盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。电源系统给单片机、HX711电路及传感器供电。
3.2称重传感器
传感器是测量机构最重要的部件，重力传感器自身具有单调性，其重要参数指标有灵敏度，总误差与温度漂移[5]。
(1)灵敏度
称重传感器的电子灵敏度是满负荷输出电压和激励电压的比值，典型值是2mV/V。如果使用2mV/V灵敏度与5V激励电压的传感器时，它的满偏输出电压为10mV。通常，为了利用称重传感器线性度较好的一段称量范围，就会使用满偏范围的三分之二，因此，满偏输出的电压值应当约为6mV。如果电子台秤在工业环境应用时，在6mV满偏范围内测量微小的信号变化不是一件容易得事。
(2)总误差
总体误差是指输出误差与额定误差的相比的比值。典型的智能电子秤的总误差标准大约是0.02%，这个指标很重要，它在一定程度上制约了使用理想信号调节电路所能到达的精度，这个决定了ADC分辨率的选择，还有放大电路与滤波器的设计。
(3)漂移
称重传感器也产生与时间相关的漂移。
现今常用的称重传感器有电容压力传感器，电阻应变式压力传感器，压电式压力传感器。选择利用时应严格按稳定性，精确度登记，寿命长短与安装环境等要求去进行考虑，其主要特点如下：
(1)电容式压力传感器，稳定性差，精确度与灵敏度较高，寿命比较短，对环境要求
严格，不容易长距离传输。
(2)压电式压力传感器稳定性好，精度和灵敏度高，寿命长，但大量程的压力传感器尚待进一步研究。
(3)电阻应变式压力传感器稳定性好，精确度和灵敏度好，寿命较长，对测量环境要求不太严格。
所以，选用电阻应变式压力传感器来用做电子秤称重传感器是相当合适的[6]。电阻应变式压力传感器基本是由弹性体，电阻应变片，电缆线等组成，其里面的一些线路应用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷发生变形时，电阻应变片受到拉伸，压缩应变片变形之后，它的电阻值会发生相应的变化，之后才能使电桥失去平衡，产生些许的差动信号，提供后面的电路测量与处理[3]。电阻应变式传感器测量原理如图3.2所示：
图3.2 电阻应变式传感器工作原理
当垂直正向压力P作用于梁上时，桥梁会产生一定的形变，电阻应变片R1、R3受压弯进行伸长，阻值变大；R2、R4受压缩，阻值变少。电桥失去了平衡，产生不平衡电压，不平衡电压与作用在传感器上的载菏P成正比，从而将非电量转化成电量输出。
R1、R2、R3和R4组成惠更斯电桥，将2对电阻应变片的阻值变化转变成输出电压[7]。其测量原理如图3.3所示：
图3.3 测量电桥原理
3.3电子秤专用24位AD转换芯片HX711及其电路
HX711应用了海芯科技集成电路专利技术，这是一种专门为高精度的电子秤设计的24位数模转换器芯片[10]。和相似型的其它芯片比较，这款芯片集成了包括稳压电源，片内时钟振荡器，以及其它同类型芯片所没有的电路，具有高集成度，速度快的响应，抗干扰性特别强等特点。减少了电子秤的整体机成本，整体机的性能与可靠性得以提高。
这款芯片和后端MCU芯片的接口和编程都相对简单，每个控制信号都是利用管脚驱动，不需要对芯片里面的寄存器进行编程。输入时选择的开关可以任意选择通道A，通道B，与其里面的低噪声可编程放大器进行连接相连。通道A的可编程增益为128或者是64，对应的满偏度差分输入信号幅值有±20mV和±40mV。通道B则是固定的32增益，在系统参数检测应用。芯片里面提供的稳压电源可以利用自身的特征直接向外部传感器和芯片内的数模转换器提供电源，系统板上不需要另外的模拟电源。芯片中的时钟振荡
器无需任何外接元件，加上电自动复位功能简化了开机的初始过程。HX711里面方框图如图3.4所示，其外部管脚如图3.5所示：
图3.4 HX711内部方框图
图3.5 HX711外部管脚图
本课题设计的HX711电路如图3.6所示：
图3.6 HX711电路
3.4单片机STC89C52及其电路
(1)STC89C52单片机概述
STC89C52系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路。
(2)STC89C52单片机特点[8]:
●增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051；
●工作电压：5.5V-3.5V（5V单片机）；
●工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz；
●用户应用程序空间4K//8K/16k/32K/64K字节；
●片上集成1280字节RAM；
●通用I/O口（32/36个），复位后为准双向口/弱上拉（8051传统I/O口）；
●ISP/IAP，不需要专门的编程器/仿真器。
●每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA；
●可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片；
●有EEPROM功能；
●看门狗；
●内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到
地）；
●时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器；
●用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟；
●常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz～17MHz；
●共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和
T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器,再加上2
路PCA模块可再实现2个16位定时器；
●外部中断I/O口4路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中
断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒；
●通用全双工异步串行口(UART)；
●工作温度范围：-40～+85℃(工业级)/0～75℃(商业级)；
●封装：PDIP-40,PLCC-44。
(3)STC89C52单片机管脚及封装
STC89C52单片机有多种封装形式，本设计中选用40DIP封装，其管脚定义如图3.7所示：
图3.7 STC89C52 管脚图
本课题设计的电子秤的单片机应用电路如图3.8所示：
图3.8 STC89C52单片机电路
图中DOUT和PDSCK为单片机与HX711的AD转换电路交换数据的通信线。beep为蜂鸣器报警信号线，alert为报警灯信号线，RXD和TXD为串口通信线，也可以用于单片机程序的串行ISP下载。
3.5液晶屏电路
图3.9 LCD显示电路和数码管驱动电路
液晶屏电路如图 3.9所示，S1、S2、S3、S4为液晶模块与单片机接口的控制线。CS_ZK、SCK_ZK、SO_ZK和SI_ZK为字库和单片机接口的控制线。
OCM4x8C是具有串/并接口，其里面包含有中文字库的图形点阵数字显示屏模块。该模块的驱动器采用台湾矽创电子公司的ST7920，所以有很强的控制显示性能。OCM4x8C的液晶显示屏为128×64点阵，可以显示4行，每一行8个汉字。完全是为了方便的显示出来所研究的信息。这个模块2Mb的中文字型CGROM，该字型ROM中含有8192个16×16点阵
中文字库。为了便于英文和其它常用字符的显示，具有16Kb的16×8点阵的ASCII字符库；为了便于构造用户图形，提供了一个64×256点阵的GDRAM绘图区域，且为了便于构造用户所需字型，提供了4组16×16点阵的造字空间。利用上述功能，OCM4x8C可实现汉字、ASCII码、点阵图形、自造字体的同屏显示。为便于和多种微处理器、单片机接口，模块提供了4位并行、8位并行、2线串行、3线串行多种接口方式。
2/3线串行接口方式：
当模块的PSB脚接地时，模块就可以进入串行接口模式。串行接口模式是利用串行数据线SID和串行时钟线SCLK来达到传送数据的效果，也就是构成2线串行接口模式。
并且OCM4x8C也允许同一时间段接入几个液晶显示模块来完成多路信息的显示功能。同时，需要利用片选端信号“CS”构成3线串行接口方式，如果“CS”为高电位时，此模块可以正常接收数据并显示出来，否则模块显示就会被禁止。一般情况下，如果系统只使用了一个液晶显示模块时，“CS”就可以连接固定的高电平。液晶屏管脚说明见表3.1。
表3.1 引脚功能说明
引脚号名称说明
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
VSS
VDD
V0
RS（CS）
R/W（SID）
E （SCLK）
DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
PSB
NC
RST
NC
LEDA
LEDK
GND（0V）
逻辑电源（+5V）
LCD电源（悬空）
H：数据L：指令
H：读 L：写
使能
数据0
数据1
数据2
数据3
数据4
数据5
数据6
数据7
H：并行 L：串行
空脚
复位（低电平有效）
空脚
背光源正极（LED+5V）
背光源负极（LED-0V）
模块2线串行工作操作时序如图3.10所示：
如图3.10 线串行时序图
表3.3 液晶模块接口引脚功能
引线号符号名称功能
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12 ROM-IN
ROM-OUT
ROM-SCK
ROM-CS
LEAD
VSS
VDD
SCK
SDA
RS
RSI
CS
字库IC接口
字库IC接口
字库IC接口
字库IC接口
背光电源
接地
电源
I/O
I/O
选择信号
复位
片选
串行数据输出
串行数据输入
串行时钟输入
片选输入
背光电源正极，同VDD电压
0V
5V或3.3V
串行时钟
串行数据
H：数据寄存器 0：指令寄存器
低电平复位，之后回到高电平
低电平片选
由图3.10可以看出，单片机STC89C52和液晶模块之间需要传送1字节的数据，总共需24个时钟脉冲。第一，单片机STC89C52要给出数据传输初始位，在这里是以5个连续的“1”立委数据起始位，例如模块可以接收到连续的5个“1”，这时内部传输可以被重置而且串行传输也会被同步。然后“RW”位作用于选择数据的传输方向，“RS”位被用于选择内部数据寄存器，和选择指令寄存器，最终把第8位固定为“0”。当接收到起始位还有“RW”和“RW”的第1个字节之后，紧接着后面的字节的数据与指令可以被分为2个字节来进行串行传送，接收。数据和指令的高4位，会放在第2个字节串行数据的高4位，它的低4位被置为“0”；在第3个字节的高4位放上数据和指令的低4位，它的低4位也被置为“0”，这样一来完成一个字节指令与数据的传送。需要关注的是，如果有多个数据和指令需要被传送时，就要等到一个指令完成执行完毕后再进行传送下一个指令和数据，如果没有，会造成指令或者数据的丢失。这个是由于液晶模块里面无发送/接收缓冲区。
该液晶屏为晶讯联公司的128*64汉字屏JLX12864G-086-PC显示信息。该显示模块既可以当成一般的图像型液晶显示模块应用，又含有JLX-GB2312字库IC，可以写入到LCD
驱动IC中在字库IC中读出内置的字库的点阵数据，以便于完成显示汉字的目的。其接口引脚功能介绍如表3.3所示。
3.6矩阵键盘电路
矩阵键盘电路如图3.11所示：
图3.11 矩阵键盘电路
图中4*4矩阵键盘可以显示0-9数字、小数点和五个功能键。键盘行扫描信号为ROW1—ROW4，列扫描信号为COL1—COL4。行信号为输入信号，低电平有效；列信号为输出信号。当没有键按下时，即使行扫描输入低电平信号，列信号仍为高电平；当行扫描为低电平并且有键按下时，相应的列输出低电平。该低电平信号可以定位至按下键的位置。
3.7声光报警电路
声光报警电路如图3.12所示：
图3.12 声光报警电路
当测量重量超过量程时，beep和alert给出低电平信号，驱动蜂鸣器鸣响，报警灯亮。
3.8电源电路
本设计采用USB接口供电，电源电压5V,其电路原理如图3.13所示：
图3.13 电源电路
4软件设计
整个仪器软件由主程序和中断服务程序两大部分组成，软件设计采用模块化结构。本章给出主要模块的程序流程图设计，4×4矩阵键盘键号说明如表4.1所示：
表4.1 4×4矩阵键盘键号说明
0—9 “去皮” “累计” “清除” “保持” Enter . 0—9
10
11
12
13
14
15
本设计主程序使用了定时器，用来实现每0.5秒称重一次的功能，流程图如图4.1所示，键盘扫描程序如图4.2所示：
图4.1 时钟中断程序流程图 图4.2 键盘扫描程序流程图
主程序软件流程如图4.3所示（软件主程序见附录）：
图4.3 主程序流程图
智能称重系统设计
智能称重系统设计 高伟朋 （陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程电子1204班，陕西汉中723000） 指导教师：梁芳 [摘要]介绍基于单片机STC89C52控制的一款智能电子秤，其中物体质量信息由重力传感器进行采集。传感器将采集到的信息传送至单片机中，经过单片机处理，准确的在四位数码管显示屏上进行显示。它具有置零，去皮功能。物体的质量数值会和电子秤本身的称量范围数值进行比较，若超出了测量范围的最大值，系统就会执行报警程序。本系统设计结构简单、精确度高、功能齐全、使用方便。 [关键词]单片机；重力传感器；智能电子秤
Design of the Intelligence Electronic Scales of Microcontroller Gao Weipeng （Grade12,Class4,Major of Electronic Information Engineering,School of Physics and Electronic Information Engineering,Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi） Tutor: Liang Fang [Abstract]Introduction based on single chip STC89C52 control of an intelligent electronic scales, wherein the object quality of the information collected by the gravity sensor. Sensor information collected will be sent to the microcontroller through the microcontroller processing, accurate display on four digital display. It has zero, tare function. Quality and value will be the object of electronic scales weighing range values themselves are compared, if the maximum value exceeds the measurement range, the alarm system will execute the program. The simple design structure, high precision, fully functional, easy to use. [Key words]Single chip ; Gravity sensor ; Intelligent electronic scales
汽车衡全自动智能称重系统
汽车衡全自动智能称重系统 一、综述 一直以来，电子衡器称重管理都是煤炭、水泥、石化、粮食、饲料、冶金、化工以及所有需要电子磅计量行业中的难题。磅房常常远离管理部门，司磅人员的工作得不到有效监控，而且每天大量的手工填单和计算工作极易发生错误和人为舞弊现象。这些问题的存在，久而久之，日积月累下来都将给企业带来巨大的经济损失。随着经济的发展，企业规模和产能的不断扩大，对称重管理要求不断提高，如何有效地管理称重数据，提高工作效率，提高企业信息化管理水平，是各企业的管理人员所想的，也是我们所开发的全自动智能称重管理系统所必须做的。 我公司根据冶金企业、城市渣土回收行业、大型煤电企业的实际情况，引进国内外先进的技术经验成功开发了一套基于RFID 技术的汽车衡智能称重管理系统。该系统已被多家企业成功应用，其稳定性和先进性得到了用户的一致肯定！ 汽车衡全自动智能称重系统是集远距离RFID 技术、车号自动识别系统、自动语音指挥系统、称重图像即时抓拍系统、红绿灯控制系统、红外防作弊系统、道闸控制系统、远程监管系统、与第三方应用软件对接的软件中间件于一身的无人值守式的称重系统。在称重的整个过程里做到计量数据自动可靠采集、自动判别、自动指挥、自动处理、自动控制，最大限度的降低人工操作所带来的弊端和工作强度，提高了系统的一体化、信息化、自动化程度。对于管理部门，可以通过系统中的汇总报表了解当前的生产及物流状况；对于财务结算部门，则可以拿到清晰又准确的结算报表；仓管部门则可以了解到自己的收、发货物的情况等。这些报表数据是随时可以查阅的，因此它也加强了管理上的一致性，缩短了决策者对生产的响应时间，提高了管理效率，降低了
电子称设计方案
便携电子称的设计方案 电子秤的应用系统是由硬件和软件所组成。硬件指单片机、扩展的存储器、扩展的输入输出设备等部分；软件是各种工作程序的总称。硬件和软件只有紧密配合、协调一致，才能提高系统的性能价格比。从一开始设计硬件时，就应考虑相应软件的设计方法，而软件设计是根据硬件原理和系统的功能要求进行的。 一、基本要求： 1、电子秤称重范围：0~;重量误差不大于； 2、数码管显示或者液晶显示：所称物体重量 二、特色与创新： 使用单片机为控制核心，大大简化了系统的组成构造，且单片机可拓 展性强，可以很方便的对系统进行拓展和应用。 2、使用键盘输入数据，操作简单，方便。 3、中文液晶显示所称量的物品重量，数量，单价，金额和所有物品的总金额。 4、具有去皮功能。 5、当物品重量超过电子秤量程，即过载情况或者是物品重量小于A/D 转换器所能转换的最小精度，即欠量程的时候，具有超重报警功能。 三、设计原理及设计基本思路： 电子称重技术的基本原理：称重技术的根本任务是测量各种状态下物体重量。实质上是测量被称物体质量，我们知道，质量的测量是物体在重力场下的重力测量获得的，用公式W=mg,w 是物体的重量，g 是在重力场的重力加速度，m 是物体的质量。目前无论是利用杠杆的原理，还是利用弹性元件的弹力与被测物体的重力达到平衡来测量物体的质量，都没有离开两个必须的条件：一是重力场，二是静力平衡。随着现代传感技术的发展，人们已从传统的机械杠杆原理测量物体的质量，发展到现在的电子称重，即用传感器把重力信号转变成电信号，利用电子计算机技术，根据电信号同重力信号的数学模型，间接的求出物体的质量。 系统的基本设计思路：
《汽车衡全自动智能称重系统》设计方案
《汽车衡全自动智能称重系统》 设 计 方 案
一、综述： 一直以来，电子衡器称重管理工作，都是煤炭、水泥、石化、粮食、饲料、冶金、化工等工业以及所有需要电子磅计量行业中的难题。往往磅房远离管理部门，司磅人员的工作得不到有效监控，而且每天大量的手工填单和计算工作极易发生错误，这些问题的存在，久而久之，日积月累下来都将给企业带来巨大的经济损失。随着新技术的发展，对称重管理要求的提高，如何有效地管理称重数据，提高工作效率，提高企业信息化管理水平，是各企业的管理人员所想的，也是我们所开发的称重管理系统所必须做的。 我公司根据热电企业、垃圾焚烧行业、大型煤电企业的实际情况，引进国内外先进的技术经验成功开发了一套汽车衡智能称重管理系统。已广泛应用在国内多家垃圾处理场、发电厂以及化工、造纸企业，受到广大用户的肯定！ 汽车衡全自动称重系统是集远距离车号自动识别系统、自动语音指挥系统、称重图像即时抓拍系、红绿灯控制系统、红外防作弊系统、道闸控制系统、远程监管系统于一身的智能称重系统。在称重的整个过程里做到计量数据自动可靠采集、自动判别、自动指挥、自动处理、自动控制，最大限度的降低人工操作所带来的弊端和工作强度，提高了系统的信息化、自动化程度。对于管理部门，可以通过系统中的汇总报表了解当前的生产及物流状况；对于财务结算部门，则可以拿到清晰又准确的结算报表；仓管部门则可以了解到自己的收、发货物的情况等。这些报表数据是随时可以查阅的，因此它也加强了管理上的一致性，缩短了决策者对生产的响应时间，提高了管理效率，降低了运行成本，促进了企业信息化管理。
二、系统设计原则 1 可靠 本系统是一个长期运行的系统，保证系统稳定可靠的运行是首先要考虑的。设计时充分考虑了系统在部分出现故障时仍然能够提供对用户的服务，并且能够很快的排除故障恢复正常运行。 2 可扩展 企业的发展是有一个过程的，相应的需求也是一个由小到大的过程，在系统方案中按照系统分析、统筹规划的观点将系统规划成一个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统。中心系统采用叠加式模块升级方式，逐步实现平滑扩容；降低系统维护升级的复杂程度，提高系统更新、维护和升级的效率；软件系统使用先进的网络开发平台，以客户机/服务器体系结构为框架，结合模块化和结构化的设计思想，既考虑到当前使用的易用性，更具有适当的超前性。同时系统具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力；计算机网络系统适应将来的广域扩展。 3 标准化和优势确立 系统实现时尽量采用符合工业标准的技术，保证技术实现的质量，便于日常维护和系统的扩展。 系统采用成熟的高新科技，以目前较为先进的方法实现需要的功能，既反应当今科技的先进水平，又具有发展潜力，保证系统在相当长的时间内不被淘汰。 4 开放 系统设计遵循开放性原则，整个系统的操作以方便、简捷、高效为目标，多操作平台整体设计统一操作，既充分体现快速反应的特点又能便于工作人员进行业务处理和综合管理，便于领导层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息。
小型称重系统的设计
摘要 传统的称重在市场上已经满足不了我们的需求。我们一直希望紧凑，测量准确，显示直观，便宜的电子称重装置可取代传统的称量工具。电子称重机便应运而生，凭借称重仪表无法取代传统的功能，如称量方便，准确，自动化控制，操作简单，广泛应用于人们的生活，工业生产中。 电子称重装置以MCU作为中央控制单元，由通过称重传感器进行模数转换单元，在配以键盘、显示电路及强大软件来组成。本选题采用压力传感器来收集由于通过电压放大电路产生的微弱信号的压力变化，通过A/D转换器转换成数字信号后，将数字信号送入微处理器。经微控制器的适当处理后，将模拟量转化为数字量输出，控制器接受来自A/D转换器输出的数字信号，将数字信号转换为物体的实际重量信号，并传送到显示单元。此外，项目可通过键盘涉嫌价格被设置。这种高精度智能电子称重器体积小，准确，便于携带，重量函数集的质量和价格计算功能于一体，满足商业贸易和居民家庭的需要。 关键词：电子称重器；单片机；称重传感器
Abstract Traditional weighed on the market has failed to meet our needs. We always wanted a compact , accurate measurement , intuitive display, cheap electronic weighing device can replace the traditional weighing tools. Electronic weighing machines have come into being , by virtue of weighing instruments can not replace the traditional features, such as weighing convenient, accurate , automatic control , simple operation, widely used in people's lives and industrial production. Electronic weighing means as a central control unit MCU from the load cell through the analog-digital conversion unit configured with a keyboard, a display circuit and powerful software components. The topic using pressure sensors to collect the pressure produced by the change of the voltage amplifier circuit weak signals by A / D converter into a digital signal, the digital signal is fed to the microprocessor . After appropriate treatment of the microcontroller , the analog to digital conversion of the output , the controller receives the digital signal from A / D converter outputs a digital signal is converted to the actual weight of the object signals , and transmitted to the display unit . In addition , the project can be set via the keyboard alleged price . This high-precision electronic weighing devices small smart , accurate, easy to carry , quality and price calculation of the weight function set functions, commercial trade and residents to meet the needs of families . Keywords: electronic weighing devices ; SCM ; weighing sensors
智能称重系统方案
RFID技术在车辆智能称重中的应用 挑战和需求 在国内一些大型公共企事业单位比如发电厂、煤场、垃圾场等每天都会有大量的物资运输车辆进出，在业务处理过程中需要进行停车、登记、称重等程序。目前这些单位主要依靠操作人员将数据以手工方式录入计算机，人工操作方式不仅耗时，而且误差率较大，此外薄弱的控制环境还容易滋生人为舞弊行为，给企事业单位造成大量经济损失。随着国家经济和社会建设的迅速推进，这种依靠人工操作的工作方式逐渐不能满足日益增长的业务处理要求。 AWS（Auto Weighing System）即车辆智能称重系统，是将称重系统、门禁系统以及停车场自动控制技术与远距离RFID射频识别技术相结合的智能化综合管理系统。该系统运用电子汽车衡、远距离RFID射频设备、自动道闸、信号灯等集成为智能化系统，可以自动记录进出车辆的ID号码、重量、时间、单位等信息，并直接写入主机数据库。主机可以实时传输数据到监控计算机，监控计算机也可以随时调用主机数据库中的数据。AWS系统对提升货物运输、处理的效率，使得业务管理模式走向条理化、规范化和科学化，从而提高管理水平、降低成本有着巨大的推进作用。作为AWS系统的车辆信息（前端）采集工具，远距离RFID技术可以显著提高过车速度，并通过车号自动识别和防拆卸措施，有效防止人为舞弊给企事业单位带来经济损失。此外，基于RFID技术的智能称重系统还可大大降低工作人员的劳动强度和人工称重的失误率，提高车辆运输管理流程的透明度。 目前国内已经投入运行的AWS系统主要采用被动式（无源）RFID技术。这个主要与无源车辆标签的成本较低有关系，但是无源技术的识别距离近、读写不稳定以及无源标签卡可使用内存空间小等弱点一直严重制约着系统的使用效率，而且无源标签大多不能忍受严酷的工作环境，遇到雨雪天气或者粉尘充斥时射频信号就极不稳定，而AWS系统的典型应用环境却恰恰是诸如煤场、垃圾场等恶劣工作环境。已有的几个分布在内蒙、河北和山西等地的基于无源技术的项目案例都相继出现了上述的一个甚至几个问题，因此行业内逐步转向有源RFID供应商寻求技术与产品的解决方案。
智能称重系统方案20131031
《汽车衡IC卡智能称重系统》 设 计 方 案
一、综述： 一直以来，电子衡器称重管理工作，都是煤炭、水泥、石化、粮食、饲料、冶金、化工等工业以及所有需要电子磅计量行业中的难题。往往磅房远离管理部门，司磅人员的工作得不到有效监控，而且每天大量的手工填单和计算工作极易发生错误，这些问题的存在，久而久之，日积月累下来都将给企业带来巨大的经济损失。随着新技术的发展，对称重管理要求的提高，如何有效地管理称重数据，提高工作效率，提高企业信息化管理水平，是各企业的管理人员所想的，也是我们所开发的称重管理系统所必须做的。 我公司根据热电企业、垃圾焚烧行业、大型煤电企业的实际情况，引进国内外先进的技术经验成功开发了一套汽车衡智能称重管理系统。已广泛应用在国内多家垃圾处理场、发电厂以及化工、造纸企业，受到广大用户的肯定！ 汽车衡全自动称重系统是集IC车号自动识别系统、门卫收发卡系统、自动语音指挥系统、称重图像即时抓拍系、红绿灯控制系统、红外防作弊系统、手持机确认系统于一身的智能称重系统。在称重的整个过程里做到计量数据自动可靠采集、自动判别、自动指挥、自动处理、自动控制，最大限度的降低人工操作所带来的弊端和工作强度，提高了系统的信息化、自动化程度。对于管理部门，可以通过系统中的汇总报表了解当前的生产及物流状况；对于财务结算部门，则可以拿到清晰又准确的结算报表；仓管部门则可以了解到自己的收、发货物的情况等。这些报表数据是随时可以查阅的，因此它也加强了管理上的一致性，缩短了决策者对生产的响应时间，提高了管理效率，降低了运行成本，促进了企业信息化管理。
二、系统设计原则 1 可靠 本系统是一个长期运行的系统，保证系统稳定可靠的运行是首先要考虑的。设计时充分考虑了系统在部分出现故障时仍然能够提供对用户的服务，并且能够很快的排除故障恢复正常运行。 2 可扩展 企业的发展是有一个过程的，相应的需求也是一个由小到大的过程，在系统方案中按照系统分析、统筹规划的观点将系统规划成一个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统。中心系统采用叠加式模块升级方式，逐步实现平滑扩容；降低系统维护升级的复杂程度，提高系统更新、维护和升级的效率；软件系统使用先进的网络开发平台，以客户机/服务器体系结构为框架，结合模块化和结构化的设计思想，既考虑到当前使用的易用性，更具有适当的超前性。 同时系统具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力；计算机网络系统适应将来的广域扩展。 3 标准化和优势确立 系统实现时尽量采用符合工业标准的技术，保证技术实现的质量，便于日常维护和系统的扩展。 系统采用成熟的高新科技，以目前较为先进的方法实现需要的功能，既反应当今科技的先进水平，又具有发展潜力，保证系统在相当长的时间内不被淘汰。 4 开放 系统设计遵循开放性原则，整个系统的操作以方便、简捷、高效为目标，多操作平台整体设计统一操作，既充分体现快速反应的特点又能便于工作人员进行业务处理和综合管理，便于领导层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息。 系统对外传输采用标准的TCP/IP协议，其他的系统也采用相应的工业标准，具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力，充分保证了系统的开放性。 5 安全 数据的安全性在任何系统予以高度重视，网络系统采取防范措施防止黑客的入侵。对于内部的员工以及司磅员等也安排足够的权限控制，避免用户能够操作到不属于自己的数据。提供系统总体闭环检测及网管方案，实现对整个网络的自检、实时监控和自动故障报警检测以及一定程度的自恢复。
动态称重系统的设计_魏鲁原
确受力,提高系统的称量精度。 ③改进传统的导向柱与衬套刚性配合限位设计,而是依靠新装置(称量箱)的活动承载压柱和缓冲衬套之间的柔性配合限位来精确完成对力的引导,避免秤体由于受承重冲击偏载和侧向力容易产生的卡碰现象,以解决系统称量失准、使用失常等技术难题。 ④秤台采用整体箱式厚板结构,并在一侧设置活动盖板门,密闭性好,可有效抵抗高温辐射和钢水飞溅。秤体设计采用16只M20的高强度螺栓与臂叉大梁连接成一体,所以秤体倾覆的可能性几乎为零,传感器检查或更换只需打开秤体一侧盖板(活动门),维护简单方便,使用安全可靠。 ⑤采用国产高温传感器,节省投资;自行设计研制称量装置,风险系数小,效益好。 4 效益分析 本文介绍的炼钢工艺钢包称量装置的改进与设计,完全可应用在涟钢所有的连铸机钢包旋转台和车载钢包主体设备上。随着管理水平的提高,在完善配备化铁炉、转炉和电炉的投入产出计量手段的同时,为降低消耗,节约成本,近期,涟钢决定在一炼钢和三炼钢1#、2#共4套连铸机钢包放置台上应用国产钢包称量装置,并对原有的精炼炉车载钢包秤进行技术改造,使炼钢生产过程中钢水有了可靠的计量手段,使提高产品质量和节能降耗有一定保障。通过钢水称量显示操作人员可精确控制钢水不剩余,特别是对控制回炉钢水效益最好。根据涟钢炼钢回炉钢水统计分析,一年中由于钢水衔接不好,回炉钢水平均吨钢减少约10kg,按年产连铸方坯150万t计算,仅钢水衔接回炉钢水减少15万t。有了先进的称量装置和计量手段,按节省每吨钢水800元计算,1年就可创经济效益1200万元左右。 收稿日期:2001-07-21。 作者莫良智,男,1953年生,1978年毕业于湖南省国防企业系统锻造职工大学,工程师;主要从事计量检测和过程控制,发表论文14篇。 动态称重系统的设计 The Design of Dynamic W eighing System 魏鲁原 伍 斌 崔 霞 (徐州师范大学工学院,江苏徐州 221011) 摘 要 介绍一种动态称重系统的结构和实现方法,主要功能是动态测量行驶车辆的轮胎受力,并计算相应静态车辆重量,实现全自动、不停车计量。硬件设计中重点介绍数字电路的构成,A/D转换器、信号放大与偏置电路和LCD偏置电路。软件设计中提出了根据实际采样波形而设计的独特数据处理方法。 关键词 称重系统设计 动态称重 静态重量 车辆重量 A bs tract The structure and implementation of a d ynamic weighin g s ystem are presented.The main function is dynamically meas uring the force on tyre of on going vehicle an d calculating related static weight of vehicle to accomplish full y automatic n on-stop meterin g.In hardware design the composition of d igital circuit,A/D con verter,signal am plif ying and bias circuit as well as LCD bias circuit.In software design the unique data processing m ethod d e-sign ed in accord ance with real ti me sam plin g waveform is stated. Key w ords Design of weighing s ystem Dynamic weighing Static weighin g Weight of the vehicle 1 概述 随着我国市场经济的发展,公路交通量迅速增长,各种载货车、大平板车、带挂汽车和集装箱运输车的数量和比重逐年递增,特别是一些运输单位或个人不顾车辆、公路承载能力及行车安全,擅自对车辆进行改装,增加弹簧钢板,更换高强度轮胎,加高、加宽、加长车厢栏板,栏板上再加围篱,围篱上又堆尖等超载现象较为普遍,使公路、桥梁及其附属设施遭受到严重破坏,且由此而引发的交通事故日益增多。因此,为了维护国家财产和人民生命安全,保护公路完好畅通,严格限制超载运输车辆迫在眉睫。动态称重系统是交通执 《自动化仪表》第23卷第8期 2002年8月D OI:10.16086/https://www.360docs.net/doc/197700283.html, ki.issn1000-0380.2002.08.012
毕业论文电子体重秤测试系统设计与实现.
电子体重秤测试系统设计与实现 [ 摘要] 分析了电子体重秤的现状，提出了一种简单电子体重秤的设计方案。本课题设计了以单片机为核心的智能人体电子秤，详述了该系统硬件和软件的设计方法。该系统集称重和显示体重指数于一体，以STC12 单片机为主控芯片，选用应变式传感器，外围附以称重电路、显示电路、按键电路。制作了实物体重秤，实现了自动称重系统的功能。 [关键词] 应变式传感器；STC12 单片机；体重指数计算 Design and Implementation of Electronic Weighing Scale System Abstract: The current situation of electronic weighing scale is analyzed in this paper, while one simple electronic weighing scale design plan is put forward. The intelligent human electronic scale is designed with the core of SCM, hardware and software of the system are also elaborated. This system gathers weighing and showing body mass index and is mainly controlled by STC12 single chip, the periphery is consists of strain gauge sensor with weighing circuit, display circuit, buttons circuit. The object weighing scale is made and the function of auto weighing system is achieved. Key words: strain gauge sensor; stc12 single chip; body mass index 目录 1绪论 (1)
车辆智能称重系统方案
车辆智能称重系统方案
目录 章 第1需求概述 (3) 1.1需求概述 (3) 1.2 需求分析 (3) 章 第2设计思想和原则 (4) 2.1系统设计特点： (4) 2.2系统建设的原则 (5) 章 第3系统功能 (6) 3.1系统实现的主要功能 (6)
需求概述 第1章 1.1 需求概述 在国内一些大型公共企事业单位比如发电厂、煤场、垃圾场等每天都会有大量的物资运输车辆进出，在业务处理过程中需要进行停车、登记、称重等程序。目前这些单位主要依靠操作人员将数据以手工方式录入计算机，人工操作方式不仅耗时，而且误差率较大，此外薄弱的控制环境还容易滋生人为舞弊行为，给企事业单位造成大量经济损失。随着国家经济和社会建设的迅速推进，这种依靠人工操作的工作方式逐渐不能满足日益增长的业务处理要求。 1.2 需求分析 AWS（Auto Weighing System）即车辆智能称重系统，是将称重系统、门禁系统、LED 大屏幕显示系统、视频监控系统以及停车场自动控制技术与远距离RFID射频识别技术相结合的智能化综合管理系统。该系统运用电子汽车衡、远距离RFID射频设备、自动道闸、信号灯等集成为智能化系统，可以自动记录进出车辆的ID号码、重量、时间、单位等信息，并直接写入主机数据库。主机可以实时传输数据到监控计算机，监控计算机也可以随时调用主机数据库中的数据。AWS系统对提升货物运输、处理的效率，使得业务管理模式走向条理化、规范化和科学化，从而提高管理水平、降低成本有着巨大的推进作用。作为AWS系统的车辆信息（前端）采集工具，远距离RFID技术可以显著提高过车速度，并通过车号自动识别和防拆卸措施，有效防止人为舞弊给企事业单位带来经济损失。此外，基于RFID技术的智能称重系统还可大大降低工作人员的劳动强度和人工称重的失误率，提高车辆运输管理流程的透明度。同时可以实现厂区车辆指定路线行走，监管车辆。
物联网称重管理系统
物联智能计量管控平台－一体化解决方案 计重之星-防作弊智能称重管理系统（版本~ 无人值守智能称重管控系统（单机/网络/WEB版本 基于物联网技术的集团级计量自动化管控平台 物联：支持从计量现场（RFID读写器、红外检测仪、光栅、计量仪器仪表、地感、LED屏、声波定位、雷达测速装置、信号指示灯、抓拍相机（照片、车牌）、道匝/拦道机、喇叭/音箱/功放/语音对讲）到管控办公间（机柜、工控机、PLC主控柜、各类仪器仪表及传感装置、有线无线网络设备、UPS、条码打印机）、从控制办公间到管理办公间（PC、身份认证U盘）、再到客户终端（PDA、手机、盘点机、扫描器）的整个信息网络共享接连，网络连接支持有线局域网、GPRS、WIFI、3G等. 智能：支持单片机、PLC数据采集与信号控制（外部设备），实现数据与设备的智能控制与自动化 计量：软件提供了对各类计重、计数、计温、计湿、计雾、计微量元素仪器仪表的数据采集 管控：实现对业务数据的管理与控制、对工作设备状态的管理与控制 平台：提供一体化集成化的WEB操作平台（个人电脑、手机、PDA） “计重之星-防作弊智能网络称重管理系统”是为适应信息化时代的发展要求，结合我国计重（衡器）行业的市场发展的需要和客户的实际需求而开发的一套现代计重、物流、智能控制管理系统。该系统对衡器行业在当前信息化普及时代刚刚起步的背景，为国内外衡器企业及相关行业用户在计重管理上的需要，为提高各行业用户在计重管理业务上的管理水平，实现其从当初习惯的手工操作模式有效的过渡到自动化，智能化的计算机管理模式，实现行业用户在计重管理全面信息化的完整解决方案。该系统可以运行于各种通用的操作系统及微机和服务部构建的各种单机、局域网、内部网（Intranet）或广域网等多种软硬件环境，适用于水泥、煤矿、钢材、化工、港口、采矿、电力、粮油、食品、农贸市场、企业物资重量检验，配送，物流等行业及领域的计重管理应用。 “计重之星-防作弊智能网络称重管理系统”结合了新一代电子衡器技术、计算机技术、网络通讯技术、数据库技术、多媒体视频技术、ＩＣ卡射频卡识别
称重系统设计
杭州电子科技大学 设计报告 课程名称：短学期PCB电路设计 学生姓名： 学生学号： 学生班级： 专业： 实验日期： 基于51单片机的称重系统设计 设计要求： 1.89C52单片机最小系统的构成及设计；(包括：时钟、复位、电源、单片 机、按键和显示等) 2.在此基础上完成称重系统的设计，称重量程为0~80吨，误差正负100kg。 A为称重系统选择合适的4个压力传感器，注意量程和误差。 B设计放大电路，以便单片机对其信号进行后续处理。 C用7段数码管或其他显示模块进行重量的显示，单位为：kg。 D根据应用场合设计扩展功能（加分选做设计部分） 系统流程图: 压力传感器采集 信号 51单片机 放大器放大模拟 信号MAX232 上位机 电源系统
主要设计内容和功能： 本设计研究的是一基于51单片机的称重系统，称重范围为0到80吨，承重范围较大，可以广泛地运用于汽车过磅，货物称重，也可以用来测体重。本设计主要通过压力传感器采集货物重量信息，产生电压信号，通过运算放大器的放大，再经过一系列的A/D 转换、单片机的处理，把货物的重量显示到数码管上。如果有需要，也可以通过串口通信模块把数据到PC 上位机中，再由计算机分析处理数据。 本设计可以通过按键来选择称重的最大量程，如果超过选择的最大量程，则会有蜂鸣器发出警报。 方案论证： 传感器： 压力传感器选用MPX2200 压强为200KPa 时对应的最大电压为40mv ，所以传感器底座面积设置为1平方米。40mv 时对应的重量为20吨。 放大器设计： 量程为80吨，最大电压对应20吨，故需要4个放大器，由于器件及参数限制，输出电压为4V 左右，最大输入电压40mV,故放大倍数为100倍。故电阻成100倍关系。 传感器采集的信号从Header2端口输入。 仿真结果： 从图中可以看到增益为101倍。 A/D 转换： 因为设计要求为误差100kg,最大电压时对应重量为20吨，20×1000/100=200。2^8=256>200。故采用8位A/D 转换器。本设计可以采用ADC0809转换器。 ADC0809各引脚说明： IN0～IN3：从四个运放接四路模拟量输入。 D0～D7：8位数字量的输出，D0～D7分别接单片机的P10～P17端。 ADDA 、ADDB 、ADDC ：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。 ALE ：地址锁存允许信号，输入端，高电平有效。 START ：A/D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns 宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D 转换）。 EOC ：A/D 转换结束信号，输出端，当A/D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE ：数据输出允许信号，输入端，高电平有效。当A/D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK ：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHz 。 REF （+）、REF （-）：基准电压。 按键调节 晶振 复位 A/D 转换 数码管显示 蜂鸣器
智能称重系统的制作方法
本技术新型提供了一种智能称重系统，包括储料仓、机器视觉摄像头、机械臂、机械铲、称重传感器、远程终端、中控模块和搅拌装置，所述机械臂的一端固定于所述称重传感器的顶部，所述机械臂的另一端连接所述机械铲和所述机器视觉摄像头，所述储料仓设置有多个用于储粉料的料仓，多个所述料仓相互独立地设置有位置标示，所述机器视觉摄像头用于识别所述料仓的位置标示以及所述料仓中的物料种类，所述储料仓和所述搅拌装置位于所述机械臂上机械铲的运动范围之内，所述机器视觉摄像头、所述称重传感器和所述机械臂均电连接所述中控模块，所述远程终端与所述中控模块有线或无线通讯。本技术新型提供的智能称重系统能够实现混凝土的自动化称重搅拌，有效避免人为失误，同时降低了人工成本。 权利要求书 1.一种智能称重系统，其特征在于，包括储料仓、机器视觉摄像头、机械臂、机械铲、称重传感器、远程终端、中控模块和搅拌装置，所述机械臂的一端固定于所述称重传感器的顶部，所述机械臂的另一端连接所述机械铲和所述机器视觉摄像头，所述储料仓设置有多个用于储粉料的料仓，多个所述料仓相互独立地设置有位置标示，所述机器视觉摄像头用于识别所述料仓的位置标示以及所述料仓中的物料种类，所述储料仓和所述搅拌装置位于所述机械臂上机械铲的运动范围之内，所述机器视觉摄像头、所述称重传感器和所述机械臂均电连接所述中控模块，所述远程终端与所述中控模块有线或无线通讯。 2.根据权利要求1所述的智能称重系统，其特征在于，所述远程终端为电脑。 3.根据权利要求1所述的智能称重系统，其特征在于，所述智能称重系统还包括有触摸显示屏，所述触摸显示屏电连接所述中控模块。 4.根据权利要求1所述的智能称重系统，其特征在于，所述机器视觉摄像头选自OpenMV摄像头。 5.根据权利要求1所述的智能称重系统，其特征在于，所述称重传感器选自LC401称重传感
小型称重系统的设计
第一章小型称重系统的意义及任务 1.1 小型称重系统的概述及意义 定义：称重系统——把现有各个生产环节的称重设备有机的组合到一个控制系统中，利用现代网络技术进行控制和管理。 狭义的称重系统：利用简单的电子衡器（如：电子台秤，大型汽车衡等）增加控制系统和计算机称重管理软件实现某个生产环节的自动控制和管理功能。比如：企业生产中的配料、包装系统，进行控制、管理，实现称重数据的保存、管理、打印输出等功能。 广义的称重系统：整个工厂的所有称重设备，通过现场总线或局域网方式进行控制和管理，它还可以向上位的MRPII或ERP系统提供数据和预留数据接口。 现在，已经有许多自动化程度较高的企业应用了称重系统，例如：食品加工、石油化工、水泥制造、电力供应等行业。 电子秤基于PLC的称重系统 随着社会科技的发展，称重技术也得到了广泛的应用。称重工具已经从过去的“杆秤”、“磅秤”、“度盘指针秤”发展到现在的“电
子秤”，以后称重工具的发展方向是利用核子技术“非接触测量”的核子秤。现在利用电子秤的多种智能接口和计算机的应用软件技术就可以组成一个功能强大的称重系统。利用这个称重系统就可以有效的提高企业智能化的科学管理，从而提高企业生产过程的管理和科学决策水平，提高企业的综合效益。 1.2 虚拟仪器 虚拟仪器是随着计算机技术、电子测量技术和通信技术发展起来的一种新型仪器.在国外,虚拟仪器技术已经比较成熟了,由于其很强的灵活性,使得该技术非常适用于现代复杂的测试测量系统中。近几年,虚拟仪器技术在国内的发展趋势也越来越收到重视。成熟的虚拟仪器技术由三大部分组：高效的软件编程环境，模块化仪器和一个支持模块化I/O集成的开放的硬件构架，该课程设计的目的就是，通过一些功能简单的仪表系统的设计，要在这三个方面上有更深一步的了解。 1.3 小型称重系统设计的任务 利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。 首先在multisim中设计出应变片的仿真模型和测量电路，然后在labview中利用G语言编程设计显示模块，直接显示称重值，最后把设计好的子VI导入到multisim中以完成整个设计。 本课程设计分为两部分：一、测量电路的原理与设计二：LabVIEW虚拟仪器的设计。这两部分具体要求和功能如下：
汽车衡智能称重系统方案
汽车衡智能称重系统方案
目录 一、前言 (3) 二、系统特点 (4) 三、系统组成 (4) 四、系统布局 (5) 五、运煤车出、入场流程 (5) 六、称重布置图 (6) 七、称重流程 (6) 八、系统部件 (6) 九、软件主要功能 (10) 十、防作弊功能 (13) 十一、质量保证体系 (15) 十二．设备包装标识、运输方案 (16) 十三、技术服务 (17) 十四、设备清单 (18)
一、前言 汽车衡是一般中大型厂矿企业的常见的计量设备，其计量过程中的车号、皮重等数据信息通常需要人工抄录并输入计算机，因而存在抄录错误的现象。在称量过程中还会存在作弊现象，造成称量失准，最终影响企业效益。如何解决这些问题，成为企业亟待解决的事情。我公司在积累了大量应用实践经验的基础上，推出的汽车衡无人值守系统，能快速有效地解决这问题。 兴安煤矿汽车衡现状及要求： 1.现场有梅特勒托利多汽车衡一台，称重仪表一（T8000）块； 2.要实现汽车衡的控制要求需要增加，计算机、挡车器、LED显示屏（显示车辆空车重、运煤量）、刷卡器、交换机等相关设备； 3.汽车衡控制流程如下： A:在开票室由开票人员通过刷卡注册软件将当前车辆的相关信息（如：车号、运输单位等）录入系统，然后将注册好的卡发给司机； B：司机拿着卡将车开上汽车衡，磅房操作人员将挡车器落下，司机刷卡，操作人员将核对电脑上的车辆相关信息，并保存数据，室外大屏幕上会显示当前车辆的空车重量，便于司机查看，保存好数据后，挡车器抬起将车辆放行，进入拉煤； C: 出矿时，司机将煤车开上汽车衡，挡车器落下，大屏幕显示当前重量，司机刷卡，系统获取当前车辆信息，操作人员核对数据后，将数据保存并打印磅单，挡车器抬起将车辆放行。 D: 当车辆驶出至发卡处，司机将卡交回，并由发卡人员将该卡注销，以备重复使用。 至此，车辆出入衡一个流程结束。 根据以上兴安矿的要求和现状，我们有针对性的设计了本技术方案。
物联网称重管理系统
物联网称重管理系统 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
物联智能计量管控平台－一体化解决方案 ?计重之星-防作弊智能称重管理系统（版本~ ?无人值守智能称重管控系统（单机/网络/WEB版本 ?基于物联网技术的集团级计量自动化管控平台 物联：支持从计量现场（RFID读写器、红外检测仪、光栅、计量仪器仪表、地感、LED屏、声波定 位、雷达测速装置、信号指示灯、抓拍相机（照片、车牌）、道匝/拦道机、喇叭/音箱/功放/语音对讲）到管控办公间（机柜、工控机、PLC主控柜、各类仪器仪表及传感装置、有线无线网络设备、UPS、条码打印机）、从控制办公间到管理办公间（PC、身份认证U盘）、再到客户终端 （PDA、手机、盘点机、扫描器）的整个信息网络共享接连，网络连接支持有线局域网、GPRS、WIFI、3G等. 智能：支持单片机、PLC数据采集与信号控制（外部设备），实现数据与设备的智能控制与自动化 计量：软件提供了对各类计重、计数、计温、计湿、计雾、计微量元素仪器仪表的数据采集 管控：实现对业务数据的管理与控制、对工作设备状态的管理与控制 平台：提供一体化集成化的WEB操作平台（个人电脑、手机、PDA） “计重之星-防作弊智能网络称重管理系统”是为适应信息化时代的发展要求，结合我国计重（衡器）行业的市场发展的需要和客户的实际需求而开发的一套现代计重、物流、智能控制管理系统。该系统对衡器行业在当前信息化普及时代刚刚起步的背景，为国内外衡器企业及相关行业用户在计重管理上的需要，为提高各行业用户在计重管理业务上的管理水平，实现其从当初习惯的手工操作模式有效的过渡到自动化，智能化的计算机管理模式，实现行业用户在计重管理全面信息化的完整解决方案。该系统可以运行于各种通用的操作系统及微机和服务部构建的各种单机、局域网、内部网（Intranet）或广域网等多种软硬件环境，适用于水泥、煤矿、钢材、化工、港口、采矿、电力、粮油、食
动态称重系统设计方案
动态称重系统设计方案
目录 第一章公司简介 (6) 第二章称重变送器 (8) 一、概述 (8) 二、用途 (8) 三、特点 (9) 第二章称重传感器 (10) 一、称重传感器简介 (10) 二、称重传感器分类 (12) 1、光电式传感器 (12) 2、液压式传感器 (13) 3、电磁力式传感器 (13) 4、电容式传感器 (13) 5、磁极变形式传感器 (14) 6、振动式传感器 (14) 7、陀螺仪式传感器 (15) 8、电阻应变式传感器 (15) （1）、电阻应变式称重传感器原理 (16) 三、称重传感器的选择： (19) 1、KITOZER系列 (19) 2、TC系列 (20) 3、TU系列 (21) 四、称重传感器的仪表应用 (22) 五、传感器市场前景预测 (24) 六、称重系统中称重传感器的选择 (25) (1)、传感器的数量和量程 (26) (2)、传感器的准确度等级选择 (27) (3)、各种类型传感器的使用范围 (27) (4)、使用环境 (27) 第四章称重传感器的基本原理 (29) 一、电阻应变式称重传感器原理 (29) 二、如何选用称重传感器 (30) 三、称重传感器的分类 (31) 四、称重传感器的基本应用 (33) 五、称重传感器原理 (33)
六、电阻应变式称重传感器原理 (35) 七、称重传感器工作原理 (39) 第五章数字称重信号变送器 (42) 一、主要特点： (42) 二、型号定义 (43) 1、数字称重变送模块 (43) 2、模拟输出类型 (43) 3、通讯报警输出 (44) 三、技术规格 (44) 四、接线与操作说明 (45) 第六章静态称重变送器 (46) 一、KITOZER700功能特点： (46) 二、KITOZER700技术参数： (47) 第七章称重传感器的专业术语 (48) 一、称量系统，称重系统 (48) 二、全(纯)电子衡器 (48) 三、电子部件 (48) 四、基准砝码 (49) 五、电阻应变计(片) (49) 六、重量指示装置 (49) 七、自动零点跟踪 (50) 八、最小载荷 (50) 九、灵敏度要求(SR) (51) 十、鉴别力阀 (51) 十一、国家检定规程 (52) 十二、非强制性检定 (52) 十三、检定周期 (52) 第八章称重传感器基础知识 (54) 第九章称重传感器-电子称和健康秤有什么区别 (60) 一、电子称和健康秤有什么区别 (60) 二、电子秤 (61) 三、健康秤 (61) 第十二章数字称重传感器 (66) 一、组成 (66) 二、特点 (66) 三、应用 (67) 四、维护方便 (69) 第十三章轮辐式称重传感器 (70) 一、概述： (70) 二、主要技术指标 (70) 三、选型表 (71) 四、主要特点 (71) 五、称重传感器的分类方式与主要类别 (71) 六、国称重传感器： (72)