传感器电子称设计
基于单片机的实用电子秤设计
基于单片机的实用电子秤设计一、硬件设计1、传感器选择电子秤的核心部件之一是称重传感器。
常见的称重传感器有电阻应变式、电容式等。
在本设计中，我们选用电阻应变式传感器，其原理是当物体的重量作用在传感器上时，传感器内部的电阻应变片会发生形变，从而导致电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，就可以计算出物体的重量。
2、信号放大与调理传感器输出的信号通常比较微弱，需要经过放大和调理才能被单片机处理。
我们使用高精度的仪表放大器对传感器输出的信号进行放大，并通过滤波电路去除噪声干扰，以提高测量的准确性。
3、单片机选型单片机是整个电子秤系统的控制核心。
考虑到性能、成本和开发难度等因素，我们选用 STM32 系列单片机。
STM32 系列单片机具有丰富的外设资源、较高的运算速度和良好的稳定性，能够满足电子秤的设计需求。
4、显示模块为了直观地显示测量结果，我们选用液晶显示屏（LCD）作为显示模块。
LCD 显示屏具有功耗低、显示清晰、视角广等优点。
通过单片机的控制，可以在 LCD 显示屏上实时显示物体的重量、单位等信息。
5、按键模块为了实现电子秤的功能设置，如单位切换、去皮、清零等，我们设计了按键模块。
按键模块通过与单片机的连接，将用户的操作指令传递给单片机进行处理。
6、电源模块电源模块为整个电子秤系统提供稳定的电源。
我们使用线性稳压器将输入的电源电压转换为适合各个模块工作的电压，以确保系统的正常运行。
二、软件算法1、重量计算算法根据传感器的特性和放大调理电路的参数，我们可以建立重量与传感器输出信号之间的数学模型。
通过对传感器输出信号的采集和处理，利用数学模型计算出物体的实际重量。
2、滤波算法为了消除测量过程中的噪声干扰，提高测量的稳定性和准确性，我们采用数字滤波算法对采集到的信号进行处理。
常见的数字滤波算法有中值滤波、均值滤波等。
在本设计中，我们选用中值滤波算法，其原理是对连续采集的若干个数据进行排序，取中间值作为滤波后的结果。
基于电阻应变式传感器的电子秤设计
摘要电阻应变式传感器是根据应变原理，通过应变片和弹性元件将机械构件的应变或应力转换为电阻的微小变化再进行电量测量的装置。
电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。
应变式传感器具有以下优点：（1）测量范围宽、精度高，如测量力可达10-1～106N、0.05% F.S，测量压力可达10～1011Pa、0.1% F.S，测量应变可达με～kμε级；（2）动态响应好，一般电阻应变片响应时间为10-7s，半导体式应变片响应时间达10-11s；（3）结构简单，使用方便，体积小，重量轻；品种多，价格低，耐恶劣环境，易于集成化和智能化。
电阻应变片传感器通过调节放大器的放大倍数，并采用A/D转换器，通过A/D转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，传送到显示电路，最后由显示电路显示数据。
这种电子秤具有精确度高，操作简单，性能稳定，价格低廉，成本低，制作简单等优点。
关键字：电子秤、电子应变片、A/D转换器，显示电路LED。
目录摘要 (I)目录 (II)前言 (1)第1 章绪论 (2)1.1 课题意义 (2)1.2课题方案 (2)第2章测量电路 (3)2.1 应变式传感器的工作原理 (3)2.2 电阻应变片的特性 (4)2.2.1 电阻应变片 (4)2.2.2 横向效应 (5)2.2.3 应变片的温度误差及补偿 (6)2.3电阻应变式传感器的测量电路 (8)2.3.1 直流电桥 (8)2.3.2 交流电桥 (11)第3章应变传感器的应用 (13)3.1 柱(筒)式力传感器 (13)3.2 膜片式压力传感器 (13)第4章差动放大电路 (15)4.1仪表仪器放大器的选择 (15)4.2 差动放大电路图： (16)4.3 A/D转换 (16)4.4 A/D转换器的选择 (17)4.5 电压表部分电路图应用 (17)第5章用电阻片构成的电子秤 (19)总结 (21)参考文献 (22)前言本文简述的是由电阻应变片式传感器组成的电子秤。
电子称的设计传感器
燕山大学课程设计说明书题目：电子秤的设计学院（系）：电气工程学院年级专业： 12级学号：学生姓名：指导教师：教师职称：燕山大学《传感器原理与设计》课程设计任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2014年 12月 12日摘要称重技术是日常生活不可获缺的技术，随着科学技术的发展，称重技术和称重装置也获得了广泛的发展。
基于电阻应变传感器的电子称以其制作简单、成本低、量程大、精度高等优点，得到了广泛的应用和发展。
电阻应变式传感器是以电阻应变效应为基本原理的。
它由、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。
弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。
电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、扭矩、位移等多种物理量。
本文介绍了一种基于电阻应变式的称重传感器的电子秤的设计，其中包括惠斯通全桥电路的设计和搭建、OP07组成的放大电路的设计、AD7705组成的模数转换电路以及转换后数字采集和显示的实现。
详细叙述了该称重传感器的参数设计，并验证其可行性。
关键字：传感器、电阻应变、差动电桥、放大电路、AD转换目录第1章概论1.1调研的意义课题背景电子称重技术是从50年代中期电子技术深入到衡器的辅助测量技术，从60年代初出现了机电结合电子衡器开始，迅速发展成为一门新兴技术，它是集传感器技术、微电子技术、计算机控制及测试技术、机械制造自动化技术为一体的综合技术，是现代称重计量和控制系统工程的重要技术基础。
应用电子称重技术开发的电子称重系统具有广阔的领域和较强的渗透性。
调研意义在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到称。
随着计量技术和电子技术的发展，纯机械结构的杆秤、台称、磅秤等称量装置逐步被淘汰。
电子称量装置如电子称、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。
电子秤的设计
电子秤的设计
电子秤的设计主要包括以下几个方面：
1. 传感器：电子秤的传感器是最关键的部分，用于将物体施加的重力转化为电信号，从而进行称重。
常见的传感器有电阻应变传感器、压力传感器和负荷细胞等。
2. 处理器：电子秤的处理器主要用于处理传感器输出的电信号，并将其转化为数字信号。
处理器的性能直接影响到电子秤的精度和速度。
3. 显示器：电子秤的显示器用于显示称量结果，一般采用数码显示或液晶显示。
4. 键盘：电子秤的键盘用于设置以及操作和调整各种功能参数。
5. 外壳：电子秤的外壳应具备良好的防灰尘、防水性能和耐用性，在外观设计上也要注意美观和实用性。
6. 电源：电子秤通常使用直流电源或充电电池供电，在设计上需要考虑电源的稳定性和电池寿命。
除此之外，还需要考虑到电子秤的精度、负载能力、防抖动设计、自动校准等功能的设计。
整个电子秤的设计要综合考虑这些方面，以实现精准、可靠的称重效果。
传感器课程设计报告---数显电子秤
传感器课程设计报告---数显电子秤摘要本实验采用称重传感器(Scale Sensor)以及其他电学元件，经过程序控制，建立数显电子秤系统。
实验主要完成以下工作: 建立系统原理模型，确定系统工作实际要求，设计系统结构；确定芯片及元件；编写程序，完成计量显示功能；实现自动量程运算功能；实现外设接口总线功能，完成计量控制；测试并调试系统。
实验在51单片机应用基础上，运用C语言和Assembly语言，结合多特性器件的结构特点，实现文字、按键、秤台的控制功能，实现了从量程设定到精确测量、计算的全功能数显电子秤系统。
关键词：称重传感器、51单片机、C语言、Assembly1、系统原理本项目属于单片机控制技术在电子秤系统中的应用。
根据需要，本系统由单片机51原件，LCD显示屏，称重传感器及按键，等成分组成。
该系统采用无极性常量电流技术，穿过称重传感器的电阻，当物品放在传感器上时，常量电流会变化，而51 单片机通过AD转换，将这种变化转化为数字量，将该电压输入51单片机，得到实时重量指示。
单片机利用程序，还可以完成计量的功能，以及校准的功能，以及精确的数显计量结果。
2、工作要求根据系统原理，本实验的工作要求有：(1) 确定系统电路结构，并进行原理设计;(2)为实现测量功能，确定称重传感器，设计确定AD转换电路，与AD转换模块实现量程设定；(3)编程51单片机实现从空载重量测量，量程设定，重量计量，及数显等功能；(4)完成系统的调整与调试等工作。
3、系统仿真分析本文采用keil仿真器，仿真数显电子秤系统。
采用51芯片，将称重传感器、LCD显示屏等外设连接在51单片机上，在keil软件中，建立对应文件，完成数显电子秤程序的编写、修改、运行。
仿真中根据程序，绘制数显电子秤系统工作流程图，结合系统原理，完成系统中称重传感器、51单片机、LCD等设备及功能模块之间控制同步操作，即从空载重量测量，量程设定，重量计量，及数显等功能，最后经过合理的设计，得到精确的数显结果。
测控电路课程设计之电子称设计
测控电路课程设计之电子秤的设计一、设计任务1、题目：电子秤的设计1．确定结构电子秤由传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等五部分组成，其原理框图如指导书图4所示。
2．设计技术指标如下：1）量程为0～1.999Kg ，2）传感器可采用悬臂梁式的称重传感器（悬臂梁上贴有应变片）。
3） 显示电路采用213为A/D 转换电路、共阴级数码管。
2、设计任务1）选择传感器2）设计传感器测量电路：通常用电桥测量电路。
3）放大电路设计由于传感器测量范围是0～2Kg ，假定选择的某款传感器的灵敏度为1mV/V 、工作电压为10V ，那么其输出信号只有0-10mV 左右；而A/D 转换的输入应为0-1.999Kg ，当量为1mV/g ，因此要求放大倍数约为200倍，一般采用两级放大器。
另外，在电路设计过程，应考虑电路抗干扰环节、稳定性。
选择低失调电压、低漂移、高稳定、经济性的芯片。
最后，电路中还应有调零和调增益的环节，才能保证电子秤没有称重时显示零读数，称重时读数正确反映被秤重量。
4）模数转换及显示系统A/D 转换器可选择MC14433，也可另选。
4）供电电源：设计一个可满足本设计需求的电源。
二、设计方案1、电子秤的主要组成电子秤由传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等五部分组成，其原理框图如图4所示。
图4电子秤组成框图传感器将被测物体的重量转换成电压信号输出，放大系统把来自传感器的微弱信号放大，放大后的信号经过模数转换把模拟数字量，数字量通过数字显示器显示重量。
2、方案的选用方案一：采用应变式电阻称重传感器，将被测物体的重量转换成电压信号输出，然后采用AD620差动电路放大器把来自传感器的微弱信号放大，然后将放大后的信号经过MC14433模数转换器转换成数字量，最后经过动态扫描将数字量通过数码管显示出来，显示出来的数字就是被测物体的重量。
方案二：设计以51系列单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。
《传感器原理及应用》基于压力传感器的电子秤设计实验报告
《传感器原理及应用》基于压力传感器的电子秤
设计实验报告
1.实验功能要求
压力传感器把压力信号转换为电信号，经放大器处理，通过HX711在数码管显示压力数据在数码管。
2.实验所用传感器原理
原理：
上下表面各有一个应变片，每个应变片内有两个压力电阻，四个电阻组成全桥式电路（提高测量精度）。
将应变片粘贴到受力的力敏型弹性元件上，当弹性元件受力产生变形时，应变片产生相应的应变，转化成电阻变化。
如右图所示电桥电路，力引起的电阻变化将转换为测量电路的电压变化，通过测量输出电压的数值，再通过换算即可得到所测量物体的重量。
3.实验电路
4.实验过程
将电子秤大致能划分为三大部分，数据采集模块、控制器模块和人机交互界面模块。
其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D 转换部分组成。
转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。
此外添加了一个过载、欠量报警提示的特殊功能。
5.
6.如图2-1（上图为本系统的设计图）
为了方便程序调试和提高可靠性，程序设计采用自上而下、模块化、结构化的程序设计方法，把总的编程过程逐步细分，分解成一个个功能模块，每个功能模块相互独立，每个模块都能完成一个明确的任务，实现某
个具体的功能。
本设计按任务模块划分的程序主要有初始化程序、主程序，A/D转换子程序、显示子程序、键盘处理子程序。
电子秤设计实验报告
电子秤设计实验报告电子秤设计实验报告引言：电子秤是一种广泛应用于工业和家庭领域的重量测量设备。
它通过传感器将物体的重力作用转化为电信号，并通过电子电路进行处理和显示。
本实验旨在设计一个简单的电子秤原型，以了解其工作原理和设计要点。
一、实验目的本实验的主要目的是通过设计和制作一个简单的电子秤原型，深入了解电子秤的工作原理和设计要点。
具体目标如下：1. 理解电子秤的工作原理；2. 掌握传感器的选择和使用；3. 学会使用模拟电路和数字电路进行信号处理；4. 设计并制作一个能准确测量物体重量的电子秤原型。
二、实验原理电子秤主要由传感器、模拟电路、数字电路和显示装置组成。
其工作原理如下：1. 传感器：电子秤的核心部件是传感器，它能够将物体的重力作用转化为电信号。
常见的传感器有应变片式传感器和压阻式传感器。
应变片式传感器通过测量物体受力后产生的应变量来间接测量物体的重量，而压阻式传感器则通过测量物体所受压力的大小来直接测量物体的重量。
2. 模拟电路：传感器输出的电信号是微弱的模拟信号，需要经过模拟电路进行放大和滤波处理。
模拟电路通常由运放、滤波电路和放大电路组成。
3. 数字电路：经过模拟电路处理后的信号被转换为数字信号，然后通过数字电路进行进一步的处理和计算。
数字电路通常由模数转换器、微处理器和显示器组成。
4. 显示装置：最终的测量结果通过显示装置以数字或图形的形式呈现给用户。
常见的显示装置有数码管和液晶显示屏。
三、实验步骤1. 选择传感器：根据实验要求和预算限制选择合适的传感器。
在本实验中，我们选择了一款压阻式传感器。
2. 搭建模拟电路：根据传感器的特性和信号处理要求，设计并搭建一个合适的模拟电路。
该电路应包括运放、滤波电路和放大电路。
3. 进行校准：在实验开始前，需要进行传感器的校准。
校准的目的是通过已知质量的物体来调整电子秤的灵敏度和准确性。
4. 搭建数字电路：根据实验要求和设计要点，设计并搭建一个合适的数字电路。
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光伏2012（1）班
设计内容
一、 设计任务、设计要求、设计框图 电子称发展历史（张继超组） 二、应变片称重原理 应变片选择（马永寿组） 三、测量电路设计 1 ±15V供电电源电路设计（含仿真） 2 5V直流电源电路设计（含仿真）（雷宗毅组） 3 仪表放大器电路设计（含仿真） 4 A/D转换与显示电路设计（赵广炎组） 单片机外围电路设计（冯福组）
一、设计任务
1．技术指标 设计一种精确度高的电子平台秤，量 程40Kg，分度值为20g，用一个显示窗口来显 示所称物体的重量。 基本功能：置零、超重报警
一、设计任务
2. 设计框图
将几片应变片采用全桥形式接入测量电路，经过运放OP07组 成的仪表放大器放大，再由串行模数转换芯片TLC549进行A/D转换
张继超
50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。 60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子 衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术 装备和检测试验手 段基本达到国际 90年代中期的水平。电子衡器制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称 重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点已从单参数测量 向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。但就总体而言，我 国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术 与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、 功能不全、稳定性和可靠性较差等 电子秤未来发展前景展望： 1.智能化 2.综合性 3.组合型 4.小型化 5.模块化 6.集成比
LM78系列典型应用电路
电源部分仿真
电源输出电压的测量
赵广炎
赵广炎
应变式传感器的称重原理 用应变片测量受力应变时，将应变片粘贴在被 测对象表面上，而根据引力应变的关系:
这里所说的应力为单位面积所受外力，如果 用作电子称，它与重物的质量满足如下关系:
式中:m为重物的质量;g为重力加速度;S为弹 性体的 截面积。
使用最小二乘法对以上数据进行拟合，所得拟合直 线方程为:
赵广炎
代入式(4)，得到质量的表炎
使用最小二乘法对以上数据进行拟合，所得拟合 直 线方程为: 代入式(4)，得到质量的表达式为:
单片机控制电路（A/D转换、显示电路、报警）
电子称发展张继超
电子秤--衡，应始于原始社会末期，据史料记载 距今已有4000多年，当时出现了物品交换，但 计量方法则是靠眼看手摸；而作为计量重量的器 具，在我国最早出现于夏朝；春秋战国时期已掌 握了杠杆原理，战国中期在楚中一带已广泛使用 天平和砝码称量黄金，但在相当长的时期内计量 标准不一，较为混乱，直到秦统一天下后，于秦 始皇二十六年实行商鞅变法（公元前221年）， 才统一了度量衡标准；宋朝时期出现了准确度达 到1厘（40mg）的戥秤，标志着当时的电子秤 已具有相当可观技术水准。
，转换结果送入单片机AT89C51，通过同向门7407驱动四位数码管
显示。仪表放大器的输出需经采集卡采集，经过Multsim软件分析 ，得到较好的线性度和灵敏度后，才能送入AD芯片进行转换。系 统框图如图1所示。
设计任务
图1 电子秤系统框图
应变片选择马永寿
制作传感器的电阻应变片必须具有的基本 要求 具有适当的线性应变灵敏系数并且稳定 性较高 具有蠕变自补偿功能 具有小的电阻温度系数，热输出小，零点漂移小 横向效应系数小，机械滞后小，疲劳寿命高 具有较好的稳定性重复性，并且能够在较宽的温 度范围内工作 适用于动态和静态测量
电子称发展张继超
二十世纪初期外国人将金属质电子秤带进我国。据载，我国于1918年出现 了修理外国电子秤的作坊。当时英国人到中国来进行贸易，货船自带电子秤 ，电子秤损坏了由中国工人为他们修理，但控制很严格，不准仿造。后来我 们掌握了技术，于1922年在上海开始仿造，首家厂名为’岑南德记台秤修 理厂’；1926 年南洋华侨陶志祖先生在上海开办了’陶记磅台秤修理制造 厂’，修理并制造台秤，秤的承重件都是铸造的，标尺是铸铜件，承重转换 件为’球式’；1931年日本产品进入中国，他们用的承重转换件为’刀式 ’，由铸刀改为鑲刀（1963年起草并于1965年批准的台案秤国家试行标准 均采用鑲刀式结构）。 全国解放后，中央人民政府将日伪时期和国民党统治时期留下的 几个度量衡 制作所收归国有，并由轻工业部归口管理电子秤工业。据1952 年统计，当 时电子秤工业只有15个国营企业，而员工总计仅有2100多名， 200人以上 的有长春、沈阳、南京等度量衡厂，其余均为百人以下，最小的宁夏度量衡 厂只有6个人。这些小厂的厂房破旧、设备简陋，仅有 8家能生产台、案秤 ，其余只能生产木杆秤；当时统计的私营企业多达 2379个，但大多数是两 、三个人的小作坊，这两千多个私营企业总共有镟（车）床30台、钻床 55 台、砂轮55台、刨、铣床各1台；当年统计的台、案秤总产量为12,869台 ，木杆秤30,573支。这就是新中国电子秤行业起步时仅有的基础。
电子称发展张继超
从1983年中国电子秤协会成立至今的二十年间，在经济体制改革的大潮中，电子秤 工业的管理体制、行业结构、产品结构、技术水平以及在国民经济中所处的地位，更 是变化巨大，远非昔比。据"八五"计划 末期（1995年）统计，全国电子秤生产厂家 达到300多个，固定资产约9亿元，职工队伍超过4万人，年产各类电子秤总计333.8 万台，为"七五"计划末年（1990年）的1.8 倍；年工业总产值达到16.5亿元，实现 利税1.7亿元；销售增幅高于产值增长，上缴税金增长高于利润增长，行业运行步入 良性循环轨道。" 九五"期间，行业管理进一步加强，产品结构调整力度明显加大，技 术水平迅速提高，电子秤工业攀上空前的高峰，以令人鼓舞的成就告别二十世纪，据 2000年底统计，全国除西藏自治区外各省、直辖市、自治区均有了电子秤企业，生产 厂家逾600个（其中国有及国有控股企业、集体企业、合资及独资企业、股份制企业 分别占企业总数的5%、25%、7%、6%，其余为民营企业），拥有固定资产原值达 28亿元、净值16 亿元，各类电子秤总产量达到560万台，工业总产值达到23.8亿元 ，实现利税2.6亿元；据海关统计，2000年电子秤产品出口总额达到13,665 万美元 ，比"八五"计划末期增长2.1倍；现行标准录入的各类电子秤都有了电子产品，部分 电子产品已达到国际九十年代初、中期技术水平。国家对电子秤工业予以足够重视和 多方面的支持，据不完全统计，截至"七五"计划末期，国家通过轻工业部（含二轻工 业部）拨给电子秤工业的投资累计37,360余万元、外汇1,000多万美元。纵观半个多 世纪以来"电子秤"这个原先在人们印象中以木杆秤为标志的计量器具发生的翻天覆地 的巨变，令我们全行业感到鼓舞和自豪，也令许多外国同行感到惊讶和钦佩。中国电 子秤业已经走出国门，融入世界，在新世纪中，昂首阔步，攀登新的高峰。
应变片选择马永寿
应变片选择马永寿
应变片选择马永寿
应变片选择马永寿
应变片选择马永寿
电源部分(雷宗毅)
电源采用24v蓄电池，经过LM78系列和 LM79系列三端电压调节器输出5v和±15v直 流电压。
LM7805 3-Terminal Positive Voltage Regulator 三端正 压调节器 LM7815 3-Terminal Positive Voltage Regulator 三端正 压调节器 LM7915 3-Terminal Negative Voltage Regulator 三端 负压调节器