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電子秤的設計研究

本文設計的電子稱以單片機為主要部件,用C語言進行軟件設計,硬件則以雙孔梁,放大系統(tǒng),A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng),數(shù)碼管顯示系統(tǒng)的五部分組成,通過電路輸出電壓和標準重量的線性關系,建立具體的數(shù)學模型,將電壓量綱(V)轉(zhuǎn)換成重量綱(g)即成為一臺原始的電子稱,最后將所得的重量通過數(shù)碼管顯示出來。本文設計的電子秤雖然是一個極其簡單的儀器,但是通過它可以更深入的了解儀器的工作原理以及其優(yōu)異的性能。
  0 引言
  在我們生活中經(jīng)常都需要測量物體的重量,于是就用到稱,但是隨著社會的進步,科學的發(fā)展,我們對其要求操作方便,易于識別。隨著計量技術和電子技術的發(fā)展,電子稱向提高精度和降低成本方向發(fā)展的趨勢對低成本,高性能模擬信號處理器件需求的增加,通過近年來電子稱產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求,電子稱總的發(fā)展趨勢是小型化,模塊化,集成化,智能化。
  1 電子秤發(fā)展研究現(xiàn)狀
  近幾年,我國的電子稱重系統(tǒng)從最初的機電組合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型,電子稱重技術逐漸從靜態(tài)稱重到動態(tài)稱重發(fā)展,從模擬測量到數(shù)字測量發(fā)展,從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展。在國際上一些發(fā)達國家在電子稱重力一面,特別是在準確性和可靠性等方面有了很大的提高,國外產(chǎn)品的品種和結構又有創(chuàng)新,技術功能和應用范圍不斷擴大。
  隨著信息時代的到來在工業(yè)過程檢測和稱重計量與控制系統(tǒng)中,數(shù)字化電子稱和數(shù)字稱重系統(tǒng)的應用越來越多。作為一種計量手段,廣泛應用于工農(nóng)業(yè),科研,交通,內(nèi)外貿(mào)易等各個領域,而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個組成部分,它起到了縮短作業(yè)時間,改善操作條件,降低能源和材料的消耗,提高產(chǎn)品質(zhì)量和加強企業(yè)管理,改善經(jīng)營管理等多方面的作用,稱重裝置的應用已經(jīng)遍及到國民經(jīng)濟各領域,取得了顯著的經(jīng)濟效益。
  2 電子稱設計方案分析
  2.1 電子秤的設計要求及工作原理
  系統(tǒng)分為三大模塊:數(shù)據(jù)采集模塊,控制模塊,數(shù)碼管顯示模塊。當物體放在秤盤上時,壓力施給雙孔梁,該雙孔梁發(fā)生形變,從而使阻抗發(fā)生變化,同時使激勵電壓發(fā)生變化,輸出電壓信號通常很小,需要前端信號處理電路進行準確性的放大,輸出一個變化的模擬信號。模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號輸出到CPU運算控制。然后由數(shù)碼管顯示出來。
  2.2 數(shù)據(jù)采集部分的方案確定
  2.2.1 傳感器
  現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,將人類社會帶入了一個信息社會,在這個信息社會,人們獲取大量的信息,人們的生活主要是依靠對信息的開發(fā)、傳輸與處理,傳感器在這個信息的處理過程中占有很重要的位置,是感知與獲取信息的窗口,信息的檢測與離不開傳感器,所有科學研究和生產(chǎn)過程要獲取的信息都要通過傳感器轉(zhuǎn)換為易傳輸與處理的電信號,因此傳感器在加工處理信息的過程中處于十分重要的位置。
  2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換部分
  本次設計的電子稱由于是基于STC12C5A60S2控制的,STC12C5A60S2系列單片機ADC由多路選擇開關,比較器,逐次寄存器,10位DAC,轉(zhuǎn)換結果寄存器(ADC_RES和ADC_RESL)以及ADC_CONTR構成。
  3 電子秤硬件設計分析
  3.1 基于STC12C5A60S2單片機的主控模塊
  單片機控制模塊使用的是STC12C5A60S2,使用該芯片很容易實現(xiàn)對其他模塊的控制。通過對單片機STC12C5A60S2寫入程序,可以方便的用軟件來控制整個過程。
  3.2 數(shù)碼管顯示與傳感器系統(tǒng)
  本次設計利用數(shù)碼管顯示系統(tǒng)將測量物體的質(zhì)量顯示出來,七段顯示器就是一種典型的編碼輸出實例,可顯示0~9的阿拉伯數(shù)字。傳感器系統(tǒng)將測量雙孔梁發(fā)生形變通過電平傳給單片機工作。
  4 電子秤軟件設計分析
  C語言是一種通用的計算機程序設計語言,在國際上非常流行,它既可以用來編寫計算機的系統(tǒng)程序,也可以用來編寫一般的應用程序。單片機應用系統(tǒng)更是如此,C語言是當前最流行的程序設計語言,它像其他高級語言一樣,面向用戶,面向解題的過程,編程者不必熟悉具體得及損及內(nèi)部結構和指令,C語言又像匯編語言一樣可以對機器硬件進行操作。
  5 結論
  電子儀器的水平隨著集成電路和計算機技術的發(fā)展而不斷提高,傳統(tǒng)的儀器被現(xiàn)代化智能儀器所取代是社會發(fā)展的必然結果,傳感器在信息加工和處理的過程中起到的作用越來越大,因此,應該加強對傳感器的開發(fā)利用,為促進電子儀器的發(fā)展提供幫助。
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