基于单片机的电子计价秤设计

一、国内外电子称发展情况随着称重传感器各项性能的不断突破，为电子称的发展奠定了基础，国外如美国、西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了0.1%称量准确度的电子称，并在70年代中期约对75%的机械称进行了机电结合式改造。

80年代以来，我国通过自行研究引进消化吸收和技术改造。

已由传统的机械式衡器步入集传感器、微电子技术、计算机技术与一体化的电子衡器发展阶段。

二、设计方案本电子秤系统由以下几个部分组成。

传感器，放大电路，A/D 转换电路，单片机主控模块。

2．放大电路采用仪表放大器，用以将小的模拟信号放大。

3．A/D 转换将模拟信号转化成数字信号，单片机接收后可以对其进行处理。

三、硬件电路设计 1．电阻应变式传感器电路电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。

由电阻应变片和测量线路两部分组成，其主要参数如附录1所示。

电阻应变片产生的误差，主要来源于温度的影响，本设计主要在实验室内进行，温度的影响可不考虑。

内部丝绕式应变片结构图如下图2所示。

当贴有电阻应变片的弹性平衡梁受到载荷Ｆ作用时，电阻应变片Ｒ1和Ｒ3受到拉伸作用，阻值增加；Ｒ2和Ｒ4受到压缩作用，阻值减小，电桥失去平衡，产生的不平衡电压Ｕ 的大小与所受作用力Ｆ成正比。

电桥的输出电压反映了电阻应变片相应的受力状态。

电桥电路如图3所示。

电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4 中，电阻的相对变化率分别为△R1/ R1、△R2/ R2、△R3/ R3、△R4/ R4 ，当使用一个应变片时，RRR ∆=Σ；当二个应变片组成差动状态工作，则有R R2R ∆=Σ；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1= R2= R3= R4=R ，RR 4R ∆=Σ。

当电桥后面接放大器时，放大器的输入阻抗都很高，比电桥的输出电阻大很多，因此可以把电桥输出端看成是开路。

应变电桥电路如下图4所示：图4 电桥应变电路原理图若电桥不平衡时，即R 1R 3≠R 2R 4时，电桥输出：U R R R R R R R R U ))((432142310++-=恰好选择各桥臂电阻，可消除电桥的恒定输出，使输出电压只与应变片输出有关。

令R1=R2,R3=R4,在应变片工作时，其电阻R1变化△R,此时电桥的灵敏度为：k u =U/4电压输出为: U O =(U/4)(△R1/R1)。

2．放大电路滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。

传感器过来的信号经常带有各种各样的干扰，因此要采用滤波电路来去除干扰。

传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求，这里选择常用的仪用放大器，原理图如图5所示。

共模抑制比：来自传感器的信号通常都伴随着很大的共模电压（包括干扰电压）。

一般采用差动输入集成运算放大器来抑制它，但是必须要求外接电阻完全平衡对称，运算放大器才具有理想特性。

否则，放大器将有共模误差输出，其大小既与外接电阻对称精度有关，又与运算放大器本身的共模抑制能力有关。

一般运算放大器共模抑制比可达80dB，而采用由几个集成运算放大器组成的测量放大电路，共模抑制比可达100～120dB。

因此，采用低漂移运算放大器NE5532和op07构成的双运放高共模抑制比放大电路。

电路原理如下图6所示：图6 程控放大器电路原理图3．A/D转换器5G14433是国产的3位半双积分A/D转换器，具有抗干扰性能好，转换精度高（相当于11位二进制数），自动校零，自动极性输出，自动量程控制信号输出，动态字位扫描BCD码输出，单基准电压，外接元件少，价格低廉等特点。

典型的5G14433外部电路连接方法如图7。

图7 5G14433A/D转换电路4．按键/显示模块由于设计按键较少，所以采用独立式键盘结构。

显示部分采用共阳极LED，由于单片机I/O口有限，所以采用动态显示方式。

图8 按键/显示5．总图图9 总图四、系统程序设计1．主程序图102．显示模块图113．程序清单#include<reg51.h>void LEDshow (unsigned char*p);void kbscan(unsigned int k);void kbscan2(void);void kbscandw(unsigned int l);idata unsigned char={0,0,0,0};idata unsigned char sig=0,n1=0,n2=0;idata unsigned char l;idata unsigned char hang,lie;idata unsigned char NN2[4]={0,0,0,0},LL[4]={0,0,0,0};idata unsigned int result,res=0;idata float realnum,zongjia;sbit p36=P3^6;sbit p37=P3^7;sbit p10=P1^0;main(){unsigned int kbnum[4][4]={{0,1,2,3},{4,5,6,7},{8,9,10,11},{12,13,14,15}}; unsigned char h;unsigned int e;while(1){LEDshow(xianshi);P1=0xff;P3=0;h=P1;h=h&0x0f;if(h<0x0f) { for(e=0;e<500;e++);if(h<0x0f) kbscan(h);l=kbnum[hang-1][lie-1];kbscandw(l);}}}void LEDshow(unsigned char*p){unsigned char LEDbod[20]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10}; unsigned int i=0,a,e;jixu:P1=0xff;switch(i){case 0:a=0x70;break;case 1:a=0xb0;break;case 2:a=0xd0;break;case 3:a=0xe0;break;}P2=LEDbod[p[i]];P1=a;for( e=0;e<100;e++);P2=0xff;i++;if(i!=4)goto jixu;return;}void kbscan(unsigned int k){unsigned int p,e;switch(k){case 0x07:kbscan2();hang=1;do{P3=0;p=P1;p=p&0x0f;for( e=0;e<1000;e++);}while(p<0x0f);return ;case 0x0b:kbscan2();hang=2;do{P3=0;p=P1;p=p&0x0f;for( e=0;e<1000;e++);}while(p<0x0f);return ;case 0x0d:kbscan2();hang=3;do{P3=0;p=P1;p=p&0x0f;for( e=0;e<1000;e++);}while(p<0x0f);return ;case0x0e:kbscan2();hang=4;do{P3=0;p=P1;p=p&0x0f;for( e=0;e<1000;e++);}while(p<0x0f);return ;}}void kbscan2(void){unsigned int h;P3=0x38;h=P1;h=h&0x0f;if(h<0x0f){lie=4;return;}P3=0x34;h=P1;h=h&0x0f;if(h<0x0f){lie=3;return;}P3=0x2c;h=P1;h=h&0x0f;if(h<0x0f){lie=2;return;}P3=0x1c;h=P1;h=h&0x0f;if(h<0x0f){lie=1;return;}}void kbscandw(unsigned int l){unsigned char i=0,j,e;unsigned int a,b,c;{if(l==12){ for(e=0;e<4;e++)xianshi[e]=0;zongjia=(realnum*result)/1000;if(zongjia>=100){a=(int)(zongjia*10);for(i=4;i>0;i--){xianshi[i-1]=a%10;a=a/10;}xianshi[2]=xianshi[2]+10;}else if(zongjia>=10){a=(int)(zongjia*100);for(i=4;i>0;i--){xianshi[i-1]=a%10; a=a/10;}xianshi[1]=xianshi[1]+10;}else if(zongjia>=1){a=(int)(zongjia*1000);for(i=4;i>0;i--){xianshi[i-1]=a%10; a=a/10;}xianshi[0]=xianshi[0]+10;}else {a=(int)(zongjia*1000) ;for(i=4;i>0;i--) {xianshi[i-1]=a%10;a=a/10;}xianshi[0]=xianshi[0]+10;}return;}else if(l==11){for(e=0;e<4;e++)xianshi[e]=0;for(j=0;j<50;j++){ p36=0; p36=1; p36=0;for(i=0;i<100;i++);p37=1;result=P0;p37=0;res=result+res;}result=res/50;c=result*10-10;b=result*8.3;{if(result<2)result=0;else if(result<7)result=c;else if(result<=19) result=b+13;else if(result<=34)result=c-20 ;else if(result<=40)result=b+38;else if(result<=60)result=c-30;else if(result<=66)result=b+72;else if(result<=81)result=c-40;else if(result<=87)result=b+97;else if(result<=132)result=c-50;else if(result<=138)result=b+174;else if(result<=158)result=c-60;else if(result<=164)result=b+208;else if(result<=179)result=c-70;else if(result<=185)result=b+234;else result=c-80;}if(result<100) xianshi[2]=result/10;else if(result<1000){xianshi[1]=result/100;xianshi[2]=(result%100)/10;} else xianshi[0]=result/1000;xianshi[1]=(result%1000)/100;xianshi[2]=((result%1000)%100)/10;res=0;return;}else if (l==15){ realnum=LL[0]*1000+LL[1]*100+LL[2]*10+LL[3];switch(NN2[3]){case 0:break;case 1:realnum=realnum/10;break;case 2:realnum=realnum/100;break;case 3:realnum=realnum/1000;break;}while(i<4){xianshi[i]=LL[i];i++;}switch(NN2[3]){case 0:break;case 1:xianshi[2]=xianshi[2]+10;break;case 2:xianshi[1]=xianshi[1]+10;break;case 3:xianshi[0]=xianshi[0]+10;break;}sig=0;n1=0;n2=0;NN2[0]=0;NN2[1]=0;NN2[2]=0;NN2[3]=0;LL[0]=0;LL[1]=0;LL[2]=0;LL[3]=0;return;}else if(sig==1)n2++;else if(l==10) {sig=1; xianshi[n1-1]=xianshi[n1-1]+10; return;}NN2[n1]=n2;LL[n1]=l;xianshi[n1]=l;n1++;return;}}五、参考文献高玉芹.单片机原理与应用及C51编程技术. 机械工业出版社.。