发布时间 : 星期三 文章基于单片机的电子秤设计毕业论文更新完毕开始阅读6e834eb7bb0d4a7302768e9951e79b89680268fd
华东交通大学毕业设计
第1章 绪论
1.1 选题背景与意义
电子秤是日常生活中常用的电子衡器，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。电子秤的设计首先是通过称重传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过高精度高增益AD芯片HX711的信号放大与AD转换，转换成数字量被送入到主控电路的单片机中处理，再经过单片机控制显示器，从而显示出被测物体的重量。
而目前市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，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。
1.2 电子秤的研究现状及发展趋势
近几年，国内的电子称重系统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。电子称重技术逐渐从静态称重向动态称重发展，从模拟测量向数字测量发展，从单参数测量向多参数测量发展。电子称重系统制造技术及其应用得到了新发展。国内电子称重技术基本达到国际上20世纪90年代中期的水平，少数产品的技术已处于国际领先水平。做为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领域的主流产品。
在国际上，一些发达国家在电子称重力一面，从技术水平、品种和规模等方到了较高的水平。特别是在准确度和可靠性等方面有了很大的提高。其中梅特勒一托利多公司生产的BBK4系列高精度电子秤精度达到了 1mg，速度大约为1次/秒。目前，电子秤在称量速度方面需要进一步的研究。在称重传感器方面，国外产品的品种和结构又有创新，技术功能和应用范围不断扩大。
电子秤产品量大面广、种类繁多，从通用的各种规格的电子秤到大型的电子称重系统，从单纯的称重、计价到生产过程检测系统的一个测量控制单元，其应用领域在不断地扩大。根据近年来电子称重技术和电子衡器的发展情况及电子衡器市场的需求，电子衡器总的发展动向为：小型化、模块化、智能化、集成化；其技术性能趋向于速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其应用性趋向于综合性、组合性[1]。
小型化：体积小、高度低、重量轻，即小薄轻。为使电子衡器的承载器达到小、薄、轻，开始采用重量轻且刚度大的空心波纹铜板和方形闭合截面的薄壁型材。
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胡娟：商用电子秤的设计
模块化：电子衡器的承载器采用模块式一体组合或分体组合，产生新的品种和规格。这种模块化组合不但提高了产品的通用性和可靠性，而且也大大提高了生产效率，降低了成本。
智能化：与电子计算机组合或开发称重用计算机，利用计算机的智能来增加称重显示控制的功能，使其在原有功能的基础上增加判断、自诊断、自适应、自组织等功能。 集成化：对于某些品种和结构的电子衡器，可以实现承载器与称重传感器一体化或承载器、称重传感器与称重显示控制器一体化。
综合性：电子称重技术和电子衡器产品的应用范围不断扩大，它已渗透到一些学科和工业自动控制领域。对某些商用电子计价秤而言，只具备称重、计价、显示、打印功能还远远不够，现代商业系统还要求它能提供各种销售信息，把称重与管理自动化紧密结合，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。
组合性：在工业生产过程或工艺流程中，不少称重系统还应具有可组合性，即：测量范围可以任意设定；硬件能够依据不定的程序进行修改和扩展；输入输出数据与指令可使用不同的语言，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信。
1.3 本设计的主要工作
本文的主要任务是以单片机为核心设计功能完善的电子秤，根据生活中电子秤的基本功能及单片机系统的开发流程可知，本设计的主要工作为：
(1) 学习和掌握单片机工作原理、编程方法、系统开发流程； (2) 分析电子秤的基本功能，提出总体设计方案；
(3) 设计系统硬件电路，并对单片机及各模块方案进行分析和选择；
(5) 将编译好的应用程序写入单片机，结合硬件进行总体调试，最终实现电子秤的主要功能。
(4) 选择适合系统的开发工具，编写系统的应用程序，在开发环境中编译、连接；
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第2章 系统方案设计
电子秤的应用系统是由硬件和软件所组成。硬件指单片机、扩展的输入输出设备等部分；软件是各种工作程序的总称。硬件和软件只有紧密配合、协调一致，才能提高系统的性能价格比。从一开始设计硬件时，就应考虑相应软件的设计方法，而软件设计是根据硬件原理和系统的功能要求进行的。本章主要工作是确定电子秤系统的总体结构，并对软、硬件功能进行划分、协调。
2.1 电子秤的设计要求
(1) 电子秤称重范围：0～10Kg；重量误差不大于?0.1Kg； (2) 液晶显示：所称物体重量、输入物品单价、金额；
(3) 当物品重量超过电子秤量程，即过载情况，具有超重报警功能。
2.2 系统工作原理
电子秤的工作原理如下：当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号；该信号经放大电路放大输出到模数转换器；转换成便于处理的数字信号输出至单片机；单片机进行处理、运算后将结果送至显示器进行显示。
重物压力传感器信号放大A/D转换显示单片机 图2-1 系统工作原理
2.3 系统方案选择
在设计系统时，针对要实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种：
方案一：在系统工作原理的基础上进行扩展，增加一键盘输入装置，增加外界对单片机内部的数据设定，使电子秤实现称重计价的功能。
此方案设计的电子秤，可以实现称物计价功能，但是局限于数码管的功能，在显示时只能显示单价、购物总额以及简单的货物代码等。在显示重量时，如果数码管没有足够的位数，那么称量物体重量的精度必受到限制，所以此方案需要较多的数码管接入电路中。这样在处理输入输出接口时需要另行扩展足够多的I/O接口供数码管使用，比较麻烦。
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方案二：前端信号处理时，选用放大、A/D转换等措施，尤其在显示方面采用LCD显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力，而且满足设计要求。可以显示所称量的物体信息相关内容。
运用LCD显示器则大大节省了I/O口的运用。鉴于本电子秤设计的功能要求，所以在具体设计时采用了第二种设计方案。
目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大，被测信号经放大变换后送入单片机，由单片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系显示出被测物体的重量。单片机控制适合于功能比较简单的控制系统,而且其具有成本低,功耗低,体积小算术运算功能强,技术成熟等优点。但其缺点是外围电路比较复杂,编程复杂。使用这种方案会给系统设计带来一定的难度。
显示器单片机键盘称重传感器A/D转换器蜂鸣器
图2-2 系统实现方案原理图
2.4 各功能模块的分析与选型
A/D转换模块单片机显示模块按键扫描模块报警模块 图2-3 功能模块图
A/D转换模块实现将采集放大的模拟信号转换成数字信号；单片机作为整个系统控制模块它可反复擦写程序，作为整个系统核心，处理数字信号；显示模块通过控制器的处理，显示出重量，单价，总价；报警模块当重量超过量程时，就产生鸣笛声报警；而按键扫描模块是实现设置重量单价等。 2.4.1 单片机的选择
系统设计者只能在市场上能够提供的单片机中选择，特别是作为产品大批量生产的应用系统，所选的单片机型号必须有稳定、充足的货源。应根据系统的功能要求和各种单片机的性能，选择最容易实现系统技术指标的型号，而且能达到较高的性能价格比。单片机性能包括片内硬件资源、运行速度、可靠性、指令系统功能、体积和封装形式等方面。影
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