1、（2011届）毕业设计题目数显电子秤的设计姓名专业电子信息工程班级学号指导教师导师职称年月日数显电子秤的设计摘要伴随着微电子技术的应用，目前市场上使用的一些传统的称重工具已经满足不了人们的需求。为了改变传统称重工具在使用上存在的一些问题，在本设计中将自动化、智能化、人性化用在了电子秤重的控制系统中。本系统主要由单片机来控制，测量物体重量部分由称重传感器及A/D转换器构成，显示单元采用12864点阵液晶显示，此电子秤具有性能价格比高、系统设计简单、使用方便直观、速度快、测量准确等特点。本系统以AT89C51单片机为主控芯片，外围附以称重电路、显示电路、键盘电路等构成智能称重系统，从而实现自动称重
2、系统的各种控制功能。可以说,此设计所完成的电子秤很大程度上满足了应用需求。最后我通过PROTUES软件进行了本次设计的仿真。关键词称重传感器，A/D转换器，12864点阵液晶，AT89C51ITHEDESIGNOFDIGITALDISPLAYELECTRONICSCALESABSTRACTWITHTHEAPPLICATIONOFTHEMICROELECTRONICSTECHNOLOGY,SOMETRADITIONALWEIGHINGTOOLSUSEDONTHEMARKETALREADYCANTSATISFYTHEPEOPLESNEEDSATPRESENTINORDERTOCHANGESOMEE
3、XISTINGPROBLEMSOFTRADITIONALWEIGHINGTOOLS,INTHISSYSTEM,AUTOMATIONANDINTELLIGENCE,HUMANNATUREWILLBEUSEDINTHEELECTRONICWEIGHINGSYSTEMTHISSYSTEMISMAINLYCONTROLLEDBYTHESINGLECHIPMICROCOMPUTER,MEASURINGUNITISCONSISTOFPRESSURESENSORANDA/DCONVERTER,12864DOTMATRIXLCDDISPLAYISCHOSENINTHEDISPLAYUNIT,THISELECT
4、RONICSCALEHASAMULTIFUNCTION,HIGHCOSTPERFORMANCE,ANDSYSTEMSDESIGNISSIMPLE,INTUITIVEANDEASYTOUSE,FAST,ACCURATEMEASUREMENTANDSOONAT89C51ISASTHEMAINCHIPINTHISSYSTEM,ATTACHEDTOINTEGRATEDCIRCUIT,DISPLAYCIRCUIT,KEYBOARDCIRCUITCONSTITUTESANINTELLIGENTWEIGHINGSYSTEM,SOASTOREALIZETHEAUTOMATICWEIGHINGSYSTEMSCO
5、NTROLFUNCTIONTHEDESIGNOFELECTRONICSCALELARGELYMEETTHEAPPLICATIONREQUIREMENTSFINALLY，THISDESIGNISSIMULATEDBYPROTUESKEYWORDSWEIGHINGTRANSDUCER,A/DCONVERTER,12864DOTMATRIXLCD，AT89C51II目录数显电子秤的设计III摘要IIIABSTRACTIV1绪论111称重技术和衡器的发展112电子秤的组成1121电子秤的基本结构1122电子秤的工作原理2123电子秤的计量性能213设计思路214本章小结32设计方案的比较和选择421控
6、制器部分422数据采集部分6221传感器的选择6222放大电路选择7223A/D转换器的选择7224键盘处理部分方案论证823显示电路部分的选择924本章小结93硬件电路设计1031AT89C51的最小系统电路1032电源电路设计1133数据采集部分电路设计11331传感器和其外围电路的设计12332A/D转换芯片与AT89C51单片机接口电路设计1334显示电路与AT89C51单片机接口电路设计1335键盘电路与AT89C51单片机接口电路设计1436本章小结144系统软件设计1541主程序设计15III42子程序设计15421A/D转换启动及数据读取子程序的设计15422数制转换子程序的设
7、计15423显示子程序的设计18424键盘扫描子程序的设计1843本章小结205仿真软件21参考文献22致谢23附录24附录仿真程序清单25毕业设计01绪论11称重技术和衡器的发展称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、内外贸易等各个领域，与人民的生活息息相关。衡器是国家法定的计量器具，是国计民生、内外贸易、科学研究不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高1。称重装置不仅是提供重量数据的测量仪表，而且作为工业控制系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、提高产品质量等多
8、方面的作用。称重器件的应用已普及到国民经济的各个方面，取得了非常显著的经济效益。因此，称重技术的研发和衡器工业的发展各个国家都很重视。60年代初期电子技术的发展推进了衡器制造业的发展。70年代中期出现的结合式电子衡器以来，经过40多年的改良与完善，我国电子衡器已经发展到了数字智能型。电子称重技术已经可以实现动态称重，在计量方法上可以进行数字测量，还可以同时进行多个参数的测量2。12电子秤的组成121电子秤的基本结构电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量的大小。电子秤一般由以下三个部分组成1秤体部分这部分含有承载器、减振机构和秤桥结构等。2称重传感器部
9、分传感器就是把采集到的非电量转换成电量的转换元件。按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器和应变传感器。对称重传感器的基本要求是输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系，对被称物体的状态的影响要小，有较高的灵敏度，能在较差的工作条件下工作，稳定可靠3。3测量显示和数据输出的载荷测量装置部分即处理称重传感器信号的电子线路（包括放大器、模数转换、调节器、补数显电子秤的设计1尝元件、保护线路等）和指示部件（如显示、打印和存贮器件等）。这部分习惯上称载荷测量装置4。122电子秤的工作原理当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力电效应，将物体
10、的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系一般成正比关系的电信号电压或电流等。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数（A/D）器进行转换，数字信号再送到CPU处理，CPU不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析，由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示。一般信号的放大、滤波、A/D转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成5。123电子秤的计量性能电子秤的计量性能涉及的主要技术指标有量程、分度值、准确度等级等。（1）量程电子秤在正常工作情况下，所能称量的最大值。（2）分度值电子秤的测
11、量范围被分成若干等份，每份值即为分度值。（3）准确度等级国际法制计量组织把电子秤按不同的分度数分成、四类等级，分别对应不同准确度的电子秤和分度数N的范围，如表11所示表11电子秤等级分类标志及等级电子秤种类分度数范围特种准确度基准衡器N100000高准确度精密衡器10000INCLUDEDEFINEGDM12864ADATAPORTP0/LCD数据线DEFINEAD_PORTP1DEFINEKEYPORTP3/数据指令选择SBITRWP21/读写选择SBITENP20/读写使能SBITCS1P24/片选1SBITCS2P23/片选2/SBITOEP26SBITEOCP30SBITSTAP31S
12、BITCLKP32/重量最大10KGUNSIGNEDINTWEIGHT0/单价最大999元UNSIGNEDINTPRICE0毕业设计26/金额最大值999999元UNSIGNEDLONGSUM0/工作模式UNSIGNEDCHARMODE0/累加标志UNSIGNEDCHARADDFLAG0/保存按键UNSIGNEDCHARKEY0XFFUNSIGNEDCHARKEYNUM0UNSIGNEDCHARKEYCODE7/0/,4/1/,1/2/,10/3/,8/4/,5/5/,2/6/,0/7/,9/8/,6/9/,3/10/,11/11/,12/12/,13/13/,14/14/,15/15/状态检
13、查VOIDCHECKSTATEUNSIGNEDCHARDATDI0RW1DOGDM12864ADATAPORT0X00EN1DATGDM12864ADATAPORTEN0DAT0X80WHILEDAT0X00数显电子秤的设计27/COMMAND命令SENDCOMMANDTOLCDUNSIGNEDCHARCOMMANDCHECKSTATERW0GDM12864ADATAPORTCOMMANDEN1EN0/写显示数据/DAT显示数据VOIDWRITEBYTEUNSIGNEDCHARDATCHECKSTATEDI1RW0GDM12864ADATAPORTDATEN1EN0/读显示数据UNSIGNED
14、CHARREADBYTEUNSIGNEDCHARDATCHECKSTATEDI1RW1毕业设计28GDM12864ADATAPORT0XFFEN1DATGDM12864ADATAPORTEN0RETURNDAT/设定行地址页X07VOIDSETLINEUNSIGNEDCHARLINELINELINE/016RETURNIFCOLUMN16RETURNIFCOLUMN0AFORB10B0B/演示主程序VOIDMAINTIME0_INITINIT0_INITGDM12864DELAY/等待设备准备调用延时INITLCD/初始化LCDSETLINE0SETCOLUMN0SETSTARTLINE0CL
15、EARSCREEN0/清屏/显示“模式“SHOWHZ0,0,0毕业设计38SHOWHZ0,2,1SHOWCHAR0,4,10/显示“普通“SHOWHZ0,12,2SHOWHZ0,14,3/显示“重量“SHOWHZ1,0,4SHOWHZ1,2,5SHOWCHAR1,4,10/显示KGSHOWCHAR1,14,11SHOWCHAR1,15,12/显示“单价“SHOWHZ2,0,6SHOWHZ2,2,7SHOWCHAR2,4,10/显示元SHOWHZ2,14,10/显示“金额“SHOWHZ3,0,8SHOWHZ3,2,9SHOWCHAR3,4,10/显示元SHOWHZ3,14,10STA0数显电子秤
16、的设计39WHILE1/读取ADC0808转换值，并计算重量IFEOC1STA1DELAY10STA0WEIGHTAD_PORT392118/按键处理IFKEY0XFFIFMODE0/处于普通模式下IFKEY10BREAKCASE1PRICEPRICEKEY10BREAKCASE2PRICEPRICEKEYBREAKKEYNUMKEY0XFF毕业设计40ELSEIFKEYCLEANPRICE0SUM0MODE0KEYNUM0KEY0XFFSUMUNSIGNEDLONGWEIGHTPRICE/100/显示重量值SHOWCHAR1,6,WEIGHT10000/1000SHOWCHAR1,7,13S
17、HOWCHAR1,8,WEIGHT1000/100SHOWCHAR1,9,WEIGHT100/10SHOWCHAR1,10,WEIGHT10/显示单价值SHOWCHAR2,6,PRICE1000/100SHOWCHAR2,7,PRICE100/10SHOWCHAR2,8,13SHOWCHAR2,9,PRICE10/显示金额值IFSUM999999数显电子秤的设计41SHOWCHAR3,6,SUM1000000/100000SHOWCHAR3,7,SUM100000/10000SHOWCHAR3,8,SUM10000/1000SHOWCHAR3,9,SUM1000/100SHOWCHAR3,10
18、,13SHOWCHAR3,11,SUM100/10SHOWCHAR3,12,SUM10ELSESHOWCHAR3,6,14SHOWCHAR3,7,14SHOWCHAR3,8,14SHOWCHAR3,9,14SHOWCHAR3,10,14SHOWCHAR3,11,14SHOWCHAR3,12,14毕业设计（论文）文献综述毕业设计42题目数显电子秤的设计专业电子信息工程1前言部分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
19、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
20、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
21、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4。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5。2主题部分数显电子秤的设计43电子衡器一般是指装有电子装置的计量衡器。因为种类繁多，而且会涉及到交易结算和广大消费者的利益，所以被世界各国政府普遍关注和重视，并被确定为国家强制管理的法制计量器具6。电子衡器是
22、自动化称重控制和贸易计量的重要工具，对贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究等都起到了重要作用。电子衡器具有测量范围广、反应速度快、使用操作方便、便于计算机控制等一些特点。被广泛应用于石油、化工、电力、冶金、交通运输、建筑、机械制造和国防等各个领域7。一、国内外研究现状50年代电子技术的出现推动了衡器制造业的发展。60年代出现机电结合式电子衡器以来，经过了30多年的不断改进与完善，我国电子衡器发展迅速，电子衡器整体水平基本上达到了国际90年代中期的水平。计量方法从模拟测量向数字测量发展；电子称重技术从静态称重向动态称重发展；测量特点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方向
23、的研究与应用。但总体上来说，我国电子衡器产品的数量和质量与发达国家相比较还是有较大距离的，其主要差距体现在技术与工艺上还不够先进、开发能力不足、功能不完全、稳定性和可靠性较差等8。二、国内外发展趋势通过分析近年来电子衡器产品的发展状况以及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、集成化、模块化、智能化；其技术性能趋势是准确度高、可靠性高、稳定性高；其应用性能趋向于综合性和组合性9。1小型化装载体积小、重量轻、高度低。近几年来新研制的电子秤结构充分体现了小型化发展方向。对于低量程的电子平台秤，可采用将薄型的圆形传感器，直接嵌入钢板底面与称重传感器外径相同的盲孔内，形成低外形的秤体结构，钢板
24、就是秤体的台面，称重传感器既是传感元件，又是承力的支点，这就极大地减化了秤体结构，减少了活动连接等环节，不但降低了成本，而且还提高了稳定性和可靠性。对于中等量程的电子平台秤，已经出现了采用方形闭合截面的薄壁型钢板，并联焊接成一个整体的竹排式结构秤体，4个称重传感器分别安装在最外边两根薄壁型钢板两端的切口内，这样既减化了承力传力机构，又节省了秤体高度，这是一种很有发展前途的秤体结构。对于大型电子平台秤，可利用有限单元法进行等强度和刚度计算，采用抗弯刚度大的型材和轻型波纹夹心钢板等10。2集成化对于某些电子衡器，例如小型电子平台秤、专用秤、静动态电子轨道衡等等，都可以实现秤体与称重传感器，钢轨与称
25、重传感器，轨道衡秤体与铁路线毕业设计44路一体化。如秤体与称重传感器一体化的便携式静动态电子轮轴秤，大多是用硬铝合金厚板制成。其结构原理是经过固溶热处理强化的铝合金板，或通过在4个角上钻孔和铣槽分别形成4个悬臂梁型称重传感器。这就使得秤体与称重传感器合二为一。以后者结构的8T便携式动态电子轮轴秤为例子，其尺寸为700MM500MM30MM，重量约为24KG11。3模块化对于大型的承载器结构，比如大型的静动态电子汽车衡，已经开始采用几种长度的标准结构模块，经过分体组合，而产生新的品种和规格。这种模块化的分体式秤体结构，不仅提高了产品的通用性、可靠性和互换性，而且也提高了生产效率和产品的质量。同时
26、还降低了成本，增强了企业的市场竞争能力。4智能化电子衡器的称重显示控制器与电子计算机组合，利用电子计算机的智能来增加称重显示控制器的功能。使电子衡器在原有功能的基础上，增加推理、判断、自诊断、自适应、自组织等一些智能功能，这就是当今市场上采用微机化称重显示控制器的电子衡器与采用智能化称重显示控制器的电子衡器的根本区别。5综合性电子称重技术的发展规律就是不断的加强基础研究并扩大相应的应用，扩展新的技术领域，向相邻学科和行业渗透，综合各种技术去解决称重计量、信息处理等问题。对某些商用电子计价秤来说，只单单具备称重、计价、显示、打印这些功能还是远远不够的，现代商业系统还要求它能提供各种销售信息，把称
27、重与管理自动化紧密结合在一起，使称重、计价、进库、销售管理一体化，实现管理自动化。这就要求电子计价秤能与电子计算机联网，把称重系统与计算机系统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，不少称重计量系统还要求具有可组合性，就是指测量范围等可以任意的设定；硬件能够依据一定的条件作某些相应的调整，硬件功能向软件方向发展；软件能按一定的程序进行修改12。我国电子称的研究主要集中在专业研究所和大学,始于20世纪70年代,与国外先进技术相比,我们还有较大的差距。因此,必须加强技术研究和引进先进设备,以提高整体水平13。3总结部分电子称是能感受规定的被测量并按一定的规律转换成可用输出信号的器
28、件,主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制机电数显电子秤的设计45一体化系统的运作提供必要的相关信息14。随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集传感技术也将日益发展,电子称也将无所不在15。今后几年电子称的发展动向是在结构上，向小型化、便携式、模块化、组合化、嵌入式的方向发展；外观更加美观，向人性化、个性化设计方向发展16。那种简易型、价格适中、交直流两用的电子称将是市场销售的主流。在性能上，向高灵敏度、高准确度、高可靠性方向发展；在功能上，向交直流两用、多功能、接口丰富、便于与计算机连接方向发
29、展；在品种上，专用的、自动在线的电子称及称重计算机将有较大发展17。4参考文献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J200328阳鸿钧电子秤与电子天平技术问答J中国电力出版社,200969
30、9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,1988117AMIT
31、PATEL,BTECHACAPACITANCEPRESSURESENSORUSINGAPHASELOCKEDLOOPDJOURNALOFREHABILITATIONRESEARCHANDDEVELOPMENTVOL26NO25562毕业设计46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
32、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
33、，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
34、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。数显电子秤的设计472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
35、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
36、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
37、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，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毕业设计48行称重，开展了许多研究工作，提出了一个
38、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
39、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
40、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。硬件设计框图数显电子秤的设计49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
41、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。软件流程图放大电路A/D转换器压力传感器AT89C51单片机键盘LCD显示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毕业设计50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
42、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2
43、011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200241数显电子秤的
44、设计513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J200328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,200811
45、512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
