質(zhì)量是測量領(lǐng)域中的一個(gè)重要參數，常規的測試儀器儀表和控制裝置被更先進(jìn)的智能儀器所取代，使得傳統的電子測量?jì)x 器在遠距離、功能、精度及自動(dòng)化水平等方面發(fā)生了巨大變化。作為重量測量?jì)x器，智能電子秤在各行各業(yè)開(kāi)始顯現其測量準確，測 量速度快，易于實(shí)時(shí)測量和監控的巨大優(yōu)點(diǎn)，并開(kāi)始逐漸取代傳統塑的機械杠桿測量秤，成為測量領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。本文設計的電子秤以單片機為主要部件，用C語(yǔ)言進(jìn)行軟件設計，硬件則以應變片式電阻傳感器為主,測量0?3kg質(zhì)量的物品，并有閾值報警的功 能。稱(chēng)重傳感器輸出的電量是模擬量，數值比較小達不到A/D轉換接收的電壓范圍,所以送A/D轉換之前要對其進(jìn)行前端放大、整 形濾波等處理。然后，A/D轉換的結果才能送單片機進(jìn)行數據處理并顯示。其數據顯示部分采用LED顯示，成本低且能很好地實(shí)現 所要求的功能。

一、主要任務(wù)

該文中稱(chēng)重是最基本功能，實(shí)現重量的測量，并在數字顯示部分 顯示測量的重量。超重報警功能是，如果所稱(chēng)物品重量超過(guò)電子秤的 量程,也就是3kg,則揚聲器發(fā)出蜂鳴聲。

二、方案論證

1、主控電路的設計

ATB9S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位單片機，片內含8KB ISP (In-system programmable)的可反復擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲 器、該器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造、兼容標準 MCS-51指令系統及80C51引腳結構。片內集成了通用的8位CPU和 ISP Flash為存儲單元,可為眾多嵌人式控制應用系統提供高靈活、高性 價(jià)比的解決方案。智能數字芯片邏輯功能測試儀的核心部件采用單片 機進(jìn)行控制,程序燒寫(xiě)進(jìn)單片機后，與簡(jiǎn)單的外圍電路配合即可達到使 用者的要求,并且,功能若要增加，改寫(xiě)程序即可，無(wú)須更改硬件。

電子秤的主控電路由AT89S52和晶振以及復位開(kāi)關(guān)組成，晶振的 作用是啟動(dòng)單片機AT89S52，復位開(kāi)關(guān)在變換稱(chēng)重物體時(shí)使用，每變換 一次稱(chēng)重的物體就要按下一次復位開(kāi)關(guān)，使單片機復位清零，重新開(kāi)始 稱(chēng)重。程序寫(xiě)在單片機中,控制整個(gè)電路工作。

2、稱(chēng)重功能

方案一:采用電容傳感器進(jìn)行稱(chēng)重。電容傳感器具有結構簡(jiǎn)單、靈 敏度高、動(dòng)態(tài)特性好、無(wú)接觸測量、分辨力強、適應性強和抗干擾力強等 優(yōu)點(diǎn)，最大特點(diǎn)是價(jià)格便宜，但它的主要缺點(diǎn)是電容量一般很小，僅幾 十至幾百皮法，甚至只有幾個(gè)皮法，環(huán)境變化將影響電容量發(fā)生變化， 因而應用受到一定程度的限制。在電子稱(chēng)重技術(shù)的應用中，可將電子 線(xiàn)路緊靠傳感器的極板以減小電纜分布電容的影響，利用微處理技術(shù) 對電容式傳感器的溫度特性和非線(xiàn)性特性進(jìn)行補償。電容值的直接測 量非常困難，因此，系統將不易測量的電容變化量轉換成易于測量的頻 率信號的變化量，實(shí)現較為困難，因此不選此方案。

方案二 :采用應變片式電阻傳感器進(jìn)行稱(chēng)重。電阻應變片是一種 將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式 應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻 應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬 箱狀應變片兩種。通常是將應變片通過(guò)特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn) 生力學(xué)應變基體上，當基體受力發(fā)生應力變化時(shí)，電阻應變片也一起產(chǎn) 生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變 化。這種應變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應變片 都組成應變電橋,并通過(guò)后續的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電 路(通常是A/D轉換和CPU)顯示或執行機構。此方案較容易實(shí)現，最 終選擇此苧案

3、顯示功能

方案一:使用液晶顯示,如果我們只需要顯示數字可以選擇字符型 液晶，但是液晶在控制方面比較復雜，規格繁多、接口方面不易選擇，價(jià) 格比較昂貴。所以此課題沒(méi)有選擇該方案。

方案二:使用數碼管顯示，因為我們只需要顯示數字且沒(méi)有什么特 殊的要求?；跀荡a管的價(jià)格便宜，使用方便，易于控制等特點(diǎn)所以采 用了該方案。

4、前級放大功能

壓力傳感器輸出的電壓信號為毫伏級，所以對運算放大器要求很 高。我們考慮可以采用以下幾種方案可以采用：

方案一:利用普通低溫漂移運算放大器構成多級放大器。

普通低溫漂移運算放大器構成多級放大器會(huì )引人大量噪聲。由于 A/D轉換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號就會(huì )直接影響最 后的測量精度。所以,此種方案不宜采用。

方案二:由高精度低漂移運算放大器構成差動(dòng)放大器。

差動(dòng)放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運放 (如OP07)做成一個(gè)差動(dòng)放大器。

電阻R1、R2電容C1、C2、C3、C4用于濾除前級的噪聲，C1、C2為普 通小電容,可以濾除高頻干擾,C3、C4為大的電解電容，主要用于濾除 低頻噪聲。

優(yōu)點(diǎn):輸入級加入射隨放大器，增大了輸入阻抗，中間級為差動(dòng)放 大電路，滑動(dòng)變阻器R6可以調節輸出零點(diǎn)，最后一級可以用于微調放 大倍數，使輸出滿(mǎn)足滿(mǎn)量程要求。輸出級為反向放大器，所以輸出電阻 不是很大,比較符合應用要求。

缺點(diǎn)：此電路要求R3、R4相等，誤差將會(huì )影響輸出精度，難度較 大。實(shí)際測量，每一級運放都會(huì )引人較大噪聲。對精度影響較大。

方案三:采用專(zhuān)用儀表放大器，如:INA126，INA121等。

此類(lèi)芯片內部采用差動(dòng)輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增 益高，精度也非常好，且外部接口簡(jiǎn)單。

以IN A126為例,接口如圖3所示。

放大器增益.通過(guò)改變Rg的大小來(lái)改變放大器的 kg

增益。

基于以上分析,我們決定采用制作方便而且精度很好的專(zhuān)用儀表 放大器INA126。

基于單片機的電子秤的方案設計是源于我們生活中的一個(gè)課題， 該課題所實(shí)現的功能及性能已經(jīng)廣泛的運用于生活和生產(chǎn)實(shí)際中，隨 著(zhù)電子設計自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)展，由于電子秤精度高，易操作，電子秤的 應用將會(huì )越來(lái)越廣泛，最后將完全取代桿秤等非電子秤。電子秤也將 向精度更高的方向發(fā)展，適應不同的需要，它可以發(fā)展為更加簡(jiǎn)便易攜 帶的家庭用手提電子秤，工業(yè)電子秤也會(huì )向著(zhù)量程越來(lái)越大，且價(jià)格相對降低的方向發(fā)展,為人們的生產(chǎn)和生活提供更多的便利。