基于L-PSIII的電子臺秤稱重系統設計要求

本系統采用單片機AT89S52為控制核心實現電子臺秤的基本控制功能,系統的硬件部分包括zui小系統板,數據采集、人機交互界面3大大部分。zui小系統部分主要是擴展了外部數據存儲器數據采集部分由壓力傳感器信號的前機處理和A/D轉換部分組成.人機界面部分為鍵盤輸入和128*64點陣式液晶顯示可以直觀的顯示中文使用方便.軟件部分應用單片機C語言實現了本設計的全部控制功能包括基本的稱重功能累計計費功能去皮功能以及顯示購物清單的功能可以設定10種商品的單價由于系統資源豐富還可以方便的擴展其應用.

隨著時代科技的迅猛發展微電子學和計算機等現代電子技術的成就給傳統的電子測量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響  常規的測試儀器儀表和控制裝置被更*的智能儀器所取代使得傳統的電子測量儀器在遠離功能、精度及自動化水平定方面發生了巨大變化。并相應的出現了各種各樣的智能儀器控制系統，使得科學實驗和應用工程的自動化程度得以顯著提高。

本文設計的電子臺秤以單片機為主要部件,用C語言進行軟件設計硬件則以橋式傳感器為主稱重范圍0-9.999公斤，隨時可改變上限閾值并達到閾值報警的功能。

稱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行數據處理并顯示,其數據顯示部分采用LCD顯示成本低且能很好地實現所要求的功能.本設計的全部控制功能包括基本的稱重功能累計計費功能去皮功能以及顯示購物清單的功能器件選型可以設定10種商品的單價由于系統資源豐富還可以方便的擴展其應用.

一、方案設計

1.設計思路

該系統可實現電子臺秤的稱重基本功能對采集到的代表重量的信號能同時顯示重量、金額和單價重量的單位為公斤zui大稱重為9.999公斤單價和總價的單位為元zui大數值為9999.99元，具有去皮功能和總額累加計算功能。自擬10種商品名稱，能顯示購物清單清單內容包括商品名稱、數量、單價金額，本次購物總金額購貨日期收銀員編號和售貨單位名稱具有中文顯示功能，總體結構框圖如圖1所示.

2.器件選型

（1）傳感器

稱重傳感器主要由彈性體電阻應變片電纜線等組成，內部線路采用惠更斯電橋當彈性體承受載荷產生變形時輸出信號電壓可由下式給出。

L-PSIII型傳感器量程20kg,精度為0.01%,滿量程時誤差0.002kg,可以滿足本系統的精度要求 ,其原理如圖2所示.

(2)A/D轉換器

由上面對傳感器量程和精度的分析可知：A/D轉換器誤差應在0.03%以下。

12位A/D精度，10kg/4096=2.44g,14位A/D精度：10kg/16384=0.61g.

考慮到其他部分所帶來的干擾,12位A/D無法滿足系統精度要求，所以我們需要選擇14位或者精度更高的A/D.

ICL7135雙積分型A/D轉換器精度高，但速度較慢，具有的差分輸入輸入阻抗高大于（10m³MΩ）可自動調零、超量程信號全部輸出于TTL電平兼容，抗*力強，對正負對稱的工頻干擾信號積分為零，所以對50HZ的工頻干擾抑制能力較強對高于工頻干擾有良好的濾波作用。

要干擾電壓的平均值為零對輸出就不產生影響，尤其對本系統緩慢變化的壓力信號很容易受到工頻信號的影響，故而采用雙積分型 A/D 轉換器可大大降低對濾波電路的要求,積分型 A/D 轉換器可大大降低對濾波電路的要求.作為電子秤，系統對AD的轉換速度要求并不高,精度上14 位的AD足以滿足要求。

二、系統硬件設計

1.前端信號處理

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，系統中采用儀表放大器芯片INA126.該芯片內部采用差動輸入共模抑制比高差模輸入阻抗大增益高、線性度好并且外部接口電路簡單 。放大器增益G=5+80KΩ/RG,通過改變RG的大小來改變放大器的增益，INA126構成的放大器及濾波電路。

通過調節的阻值來改變放大倍數，微弱信號Vi1heVi2倍分別放大后從INA126的第六個腳輸出。A/D轉轉器ICL7135的輸出電壓變化范圍是-2～+2V,傳感器的輸出電壓信號在0-20MV左右，因此放大器的放大倍數在200～300左右，可將

接成的滑動變阻器由于ICL7135對高頻干擾不敏感，所以濾波電路主要針對工頻及其低次諧波引入的干擾，因為壓力信號變化十分緩慢，所以濾波電路可以把頻率做得很低。

2.模數轉換電路

ICL7135的時鐘頻率典型值為200KHZzui高允許為1200KHZ,時鐘頻率越高轉換速度越快,每輸出一位BCD碼的時間為200個時鐘周期，選通脈沖位于數據脈沖的中部，如果時鐘頻率太高則數據的接受程序還沒有接受完畢數據就

已經消失了?？紤]到此系統頻率要求不是太高ICL7135需要外接振蕩器，時鐘頻率取200KHZ.

此外ICL7135 外部還需要外接積分電阻積分電容由于A/D轉換器精度與外接的積分電阻積分電容的精度無關,因而可以降低對元件質量的要求。ICL7135     當精度要求較高時應采用外接基準源,一般接其典型值IV.

3.鍵盤輸入和顯示輸出

本系統采用 16 按鍵矩陣組來實現,分為10個數字鍵0-9及6個控制鍵考慮到需要顯示漢字選用帶有中文字庫的液晶顯示器 LCD12864 ,其中鍵盤說明如表 1 所示.

三、軟件設計

軟件的整體設計主要包括數據采集和處理模數轉換子程序鍵盤程序顯示程序等幾個模塊，主程序的流程圖如圖5所示.

四、結論

本設計基本上滿足設計要求，但很大程度上仍需較大的改進 首先數模轉換只能作為演示程序以實現功能之用而要使精度達到要求至少要使用 14位或以上的   AD;其次程序比較冗雜仍需優化再次通過此次設計深感一個團隊的重要性,由于組隊倉促再加上相互間了解不多以至同組隊員中途放棄,個人之力總有局限，難以完成所有要求。

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