数显电子秤的设计【开题报告】.doc

1、毕业设计（论文）开题报告题目数显电子秤的设计专业电子信息工程1选题的背景、意义数显电子秤是现今生活中常用的电子称重衡器，在各大超市、大中型商场、物流配送中心都可以见到。数显电子秤在结构和原理上取代了传统的机械式称量衡器。与传统的机械式称量衡器相比较，数显电子秤具有称量精度高、应用范围广、易于操作使用等优点，在工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器1。数显电子秤的设计是通过压力传感器采集到被测物体的确切重量并将其转换成相应的电压信号。输出的电压信号通常会很小，需要相应的放大电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号经A/D转换电路转换成相应的数字信号量被送入到主控电路的单片机中，再经过单片机

2、控制译码显示器，就可以显示出被测物体的确切重量。现在市场上使用的称量工具，有些是结构复杂，有些是运行不可靠，成本高，精度稳定性也不好，调正的时间长，易损件多，维修困难，能源消耗大。现在市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业的产品质量差且技术力量薄弱，缺乏产品的开发能力，电子秤产品质量处在低水平层次2。所以，有针对性地开发出一套有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处，具有现实意义。从20世纪70年代开始,在世界范围内掀起了一股“电子称热”,各先进工业国都很重视传感技术和电子称的研究、开发和生产3。传感技术经已成为重要的现代科技领域,电子称及其系统

3、生产已经成为了重要的新兴行业。我国生产的电子秤产品主要是属于静态衡器电子称，在计量要求、功能和外形上已达到了国外同类产品的先进水平，而且在价格上又低于国外的同类产品，具有较好的出口潜力；但动态衡器电子称，与国外的同类产品还有一定的差距，尤其是在动态稳定性上存在较大距离，我国进口的电子称大多数就是这类产品。我国的电子衡器要想打入国际市场，参与国际竞争。这就要求企业必须以技术为先导、以质量为中心、以管理为基础，努力提高制造技术与制造工艺水平，稳定产品的质量。增强国际市场竞争能力。我们要从观念上、技术上和管理上迅速赶上，与时俱进、开拓创新、以提高制造技术与制造工艺水平为突破口，主要解决电子衡器中的工

4、程化产品的定型设计。努力提高批量生产的能力，使我国的民族衡器工业走上健康持续发展的轨道3。2相关研究的最新成果及动态电子秤不仅要向高精度、高可靠性方向发展,而且更需要向多种功能的方向发展。现在电子秤的附加功能主要有以下几种（1）电子秤附加了处理计算机信息补偿装置,可以进行自诊断、自校正和多种补偿计算和处理。（2）具有皮重、净重显示等特定功能。（3）附加了特殊的数据处理功能。现在的电子秤附加了多种计算和数据处理功能,以满足于多种使用的要求4。今后,随着电子科技的飞速发展,电子秤技术的发展将会日新月异。而且,功能更加齐全的高精度先进电子秤将会不断问世,其应用范围也会更加广5。现在，在世界各国常用的

5、衡器中，无论是利用杠杆原理的各种秤，还是利用弹性元件的回复力与被测物体的重力达到平衡来测量质量的秤，都离不开两个必须的条件一个是重力场，另一个是静力平衡。第一个说明了现代各种秤都不能用于无重力场的场合，第二个说明了各种秤都必须待其保持平衡时才能进行测量。因此，将这些秤称为静态秤，所用的方法称为静态称重法6。在科研生产当中，常常会遇到运动中的物体需要称重，或在外界有振动源干扰的条件下需要称重，这时静态秤就无能为力了，如果采用“静态标定，动态使用”的称重传感器测量系统的方案去实现，就引出了称重传感器测量系统的动态性能和动态误差问题。称重传感器测量系统用于静态和动态测量的区别是从时间域来看，静态测量

6、时，传感器的输出与时间无关，即不随时间变化；动态测量时，传感器的输出与时间有关，即随时间变化包括瞬态变化和连续变化。从频率域来看，静态测量时，其输出信号频谱只有零数；而在动态测量时，其输出信号频谱则有各种频率成分，对周期信号为分离频谱，对非周期信号为连续频谱。采用“静态标定，动态使用”的方法，首先必须进行静态标定，以确定传感器的静态特性，它是动态测量的基础和依据，然后，对传感器的动态特性进行校准，确定传感器的动态误差，包括幅值误差和相位误差。其中主要是动态幅值误差7,8。在传感器称重系统中，只有当动态误差为零或在所规定的误差范围内时，动态测量结果才与静态性能一致，否则该称重系统便是非线性的。即

7、，在动态测量时，如果不考虑动态特性，即使传感器测量系统的静态性能很好，也会产生较大的测量误差。实践证明，“静态标定，动态使用”的方法，只是以静看动，其本质还是静态称重，并没有从根本上解决静态称重方法存在的问题。近年来，日本、美国一些学者为从根本上解决这一问题，以便能在宇宙空间和运动中进行称重，开展了许多研究工作，提出了一个摆脱重力场的影响，无需静力平衡的全新的称重方法动态称重法。动态称重法，其基础就是用工程动力学来解决质量测量问题。因为动是绝对的，静是相对的，静可以看成是动的一个特例。根据牛顿第二定律FMG以及它的特殊形式WMG可知，只要测得力和加速度，而不必考虑A是什么样的加速度，都可以求得

8、质量M的大小，这是一个不受被测物体是静态还是动态以及重力场大小影响的质量测量方法，这就是动态称重法的基本原理，随着时间的推移必将有新的发展9,10,11。我国动态质量测量的研究除同济大学作了一些前期立项工作外，基本没有开展。动态质量测量理论的确立，动态电子衡器的问世，将是电子称重技术的一次革命，它将在很多场合以动态秤代替静态秤，必然促进电子秤重技术的快速发展。我国也应开展动态质量测量理论和应用的研究，尽快找出解决问题的途径，开发出适合我国市场需求的动态电子秤及动态电子称重系统12,13。3课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标电子秤的工作原理为当检测时，传感器接

9、收到被测量的信号，然后其桥路输出约为7575MV的电信号。该信号加到差分放大低通滤波器上，得到05V的模拟电信号。经单片机控制的A/D转换器进行转换，得到与检测质量对应的数字量，再经单片机对其处理计算，变换成以G为量纲的BCD码，送8155芯片进行显示，并对测量结果进行保存14,15。本次毕业设计拟利用重量检测元件结合51单片机设计一个能实时显示物体重量的智能微型电子秤。系统的硬件包括重量测量装置、功能键及显示电路、中央控制器等部分。要求该系统特征及主要控制功能为1以AT89C51单片机为处理核心；2把被测量转换成电压信号，然后经放大电路转换为05V，送A/D转换器转化为数字信号；3采用键盘作

10、为功能键，设定量程；4用LCD实时显示物品的重量值；5量程为010KG。硬件设计框图放大电路A/D转换器压力传感器AT89C51单片机键盘LCD显示软件设计本电子秤单片机采用了89C51单片机，所有的程序都固化于FLASH中，用来存贮保存多次质量测量值等。其主程序的主要功能有系统初始化与初始工作状态设置，工作功能的判别、采样数字滤波、传感器零点自动跟踪等16。1显示结果锁定，质量检测结果由单片机送入显示器显示后，其显示结果处于不变的保持状态；2利用软件程序来自动跟踪传感器零点的漂移。由于温漂和时漂的影响，传感器的零点常常出现漂移现象，如不采取措施将影响测量的准确性。在研制的电子秤中采用了软件自

11、动跟踪措施，其设计的基本思想是，在程序上不断对零质量值进行采样，跟踪其变化，重新设置变化的零点值。3测量前，先输入设定量程（标准为010KG）,完成设定后，开始测量17。软件流程图开始系统初始化启动A/D转换读取重量值显示重量值结束研究难点本课题的研究难点在于如何消除或减少温漂和时漂对传感器测量精度的影响，以达到减小整个系统的测量误差的目的。对系统软件的编写也是一个难题，如何编写出一个适合本系统测量软件，是至关重要的，合理的编写能缩短系统反应时间，还可以减小系统误差。预期成果根据电子秤硬件结构原理图设计出简单的实物来，在电子秤硬件设计的基础上完善和加强软件的设计，能够精确称量，最终达到单片机智

12、能控制电子秤的称重目标。4研究工作详细工作进度和安排2010年11月23日2010年12月5日布置毕业设计任务，讲解毕业设计的方法和步骤，查找、分析相关文献资料；2010年12月6日2011年1月10日初步拟定系统采取的研究方法、设计路线，完成文献综述、外文翻译的撰写；2011年1月11日2011年3月5日整理相关资料，确定系统完成的主要功能，绘制系统的流程图。完成开题报告；2011年3月5日2011年4月8日进行详细的系统分析，完成电路的设计，每周汇总情况、问题和进度一次，各人随时可通过电话、ICQ或EMAIL联系。开始撰写论文大纲及初稿；2011年4月9日2011年5月3日系统开发、代码设

13、计、系统调试、修改及优化阶段。2011年5月4日2011年5月26日完成毕业论文并提交；2011年5月27日2011年5月29日毕业论文答辩。5参考文献1王君，凌振宝传感器原理及检测技术M吉林大学出版社,2001252黄继昌,徐巧鱼传感器原理及应用实例M人民邮电出版社2002413吕俊芳传感器接口与检测仪器电路M北京航空航天大学出版社，1998984万隆,巴奉丽单片机原理及应用技术M清华大学出版社,2003895赵晓安MCS51单片机原理及应用M天津大学出版社，200136徐惠民,安德宁单片微型计算机原理接口与应用M北京邮电大学出版社，199654677陈志强,胡辉单片机应用系统设计实践指南J

14、200328阳鸿钧电子秤与电子天平技术问答J中国电力出版社,2009699孟立凡,蓝金辉传感器原理与应用M电子工业出版社,20075410王保保传感器简明手册及应用电路M西安电子科技大学出版,20078511刘少强,张靖主传感器设计与应用实例M中国电力出版社,200811512鲍丙豪,周燕,许桢英传感器手册M化学工业出版社,20087813杜树春单片机与外围器件接口实例M中国电力出版,200910414杨欣51单片机应用实例详解M清华大学出版社,20102215肖洪兵跟我学用单片机M北京航空航天大学出版社,200210116ABRAHAMIPSWITCHINGPOWERSUPPLYDESIGNJ2NDEDNMCGRAWHILLNEWYORK,1988117AMITPATEL,BTECHACAPACITANCEPRESSURESENSORUSINGAPHASELOCKEDLOOPDJOURNALOFREHABILITATIONRESEARCHANDDEVELOPMENTVOL26NO25562