摘要
摘要
称重技术自古以来就受到人们的重视。作为一种测量媒介，它广泛应用于工农业、科学研究、交通运输、国内外贸易等各个领域，与人们的生活息息相关。电子秤是电子衡器的一种。衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究和国内外贸易不可缺少的计量设备。衡器产品的技术水平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。本文通过压力传感器采集被测物体的重量，并将其转换成电压信号，放大后的模拟电压信号经转换/D电路转换成数字量， 送入主控微处理器，再由单片机控制解码显示，以显示被测物体的重量。本设计系统以AT89C51单片机为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。
关键词：AT89C51；设计方案；系统设计
1导言
资产托管
与传统的机械称重工具相比，电子秤具有称重精度高、体积小、适用范围广、操作方便等优点，在外观
布置、工作原理、结构和材料等方面都是一种新型的称重仪器。电子秤的设计是通过压力传感器采集被测物体的重量，并将其转换成电压信号，放大后的模拟电压信号经转换/D电路转换成数字量，送入主控微处理器，由单片机控制，对显示进行解码，以显示被测物体的重量。本设计系统以AT89C51单片机为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。
2.方案总体设计
2.1电子秤总体方案
电子秤设计的总体方案是：传感器收集压力变化产生的电信号，但通常这种方式产生的电信号非常小，放大后的电信号通过模数转换器转换成数字信号，并发送到微处理器进行处理。经过处理后，微处理器发出信号来控制显示器。同时，还需要键盘为微处理器输入商品单价等信息，还需要过载报警装置。
本项目总体方案如图2-1所示： 图2-1 电子秤整体设计方案图 2.2 主控制器的方案
主控制器是电子天平的核心部分。它需要接收来自转换传感器的信号。同时还可以扫描接收键盘输入信号，计算价格，控制屏幕输出，控制报警装置在超出称重范围时报警。
本文设计的简易电子秤精度要求不高，需要控制器和程序固化，工作环境适宜。MCU 作为处理器完
全可以满足要求，而且MCU 价格便宜，体积小。最后，选择了通用51系列单片机AT89C51作为主控制器。
2.3 称重传感器的方案
根据转换方法，称重传感器分为8类：光电、液压、电磁、电容、磁极变化、振动、陀螺仪式、电阻电压等。我选择了应用更广泛的电阻电压传感器。 应变传感器的应变类型应变电阻应变传感器的应变类型随应变而变化。根据传感器理论，长度为l ，横截面积为s ，电阻率为ρ。电阻丝的已知电阻值为：
（2-1）
当电阻丝两端存在机械应力f 时，ρ、50。S 将发生变化，导致阻力的变化。 这种应变计传感器基于材料的强度变形效应。电阻应变计只能用作传感器，也可以作为敏感元件与弹性元件结合，形成机械量传感器。电阻应变计将机械变形信号转换为R/R 后，由于相应的变形和电阻变化通常很小，难以直接准确测量，且不方便处理。因此，应使用转换电路将应变计的R/R 变化转换为电压或电流变化。它的转换电路常被用来测量电桥。如图2-2所示，它是一个带有直流
电源的通用平衡差分测量电桥：
商业银行法=L
R S ρ放大电路 传感器 A/D 转换报警电路
主控制器 LCD 显
键盘输入
Eout
图2-2 直流供电的平衡差动测量电桥
在图中，它是桥式电源的电压。当初始时间为时，电桥的输出电压或电流为
如何增强班级凝聚力
零，电桥处于平衡状态。其测量原理：当用应变计测量时，将其粘在弹性体上。当弹性体受力变形时，灵敏应变片网格也随之变形，其电阻值也随之变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化。由于内部电路采用惠更斯电桥，当弹性体在
负载下变形时，输出信号电压可通过以下公式给出：
（2-2） 本工作的目标是设计一种简单的电子秤，最大重量约为2.5 kg ，重量误差不
超过±0.01 kg ；考虑到设计难度和配置的各种电路的设计性价比，最终选择czaf -605电阻变形式称重传感器，其称重秤为5kg 。
清教运动2.4 放大器的方案
检测到重力转换后，压力传感器的输出信号电平一般较低；由电桥等电路转
换的信号也很难直接用于显示、记录、控制或模数转换。因此，在测量电路中需要模拟放大。目前，这种连接主要取决于由集成运算放大器的基本元件组成的具有各种特性的放大器。
传感器输出电压的幅值范围为0~10mV 。模数转换的输入电压要求为0~2V ，
因此放大链路的增益至少为200倍。这里，我们需要放大500倍。 使用特殊的仪器放大器，如ina128、ina129等。
这种芯片内部采用差分输入，共模抑制率高，差分输入阻抗大，增益高，精
度高，外部接口简单。
以INA128为例，引脚图如2-3所示：
24R1R2R3R4E Ein (24)R1R2R3R4R R out R R ⨯∆∆∆∆⎛⎫=⨯+++⨯ ⎪+⎝⎭
图2-3 INA128引脚图
放大器增益G=1+50K/，通过改变放大器的大小来改变放大器增益。由于放大倍
数为500，所以大约100欧姆的电阻就足够了。
基于以上分析，使用专用仪器放大器可以满足要求，最终选择了ina128。
3 系统硬件设计
当物体放置在压力传感器上时，传感器将变形，阻抗将改变，并产生改变的模拟信号。信号需要通过放大电路放大并输入到模数转换器。转换成数字信号后，将其插入微处理器进行处理。微处理器根据键盘命令和程序将结果发送至显示器，直到显示结果。如下图所示3-1所示。
图3-1 硬件设计的总体思路
3.1 单片机AT89C51最小系统
磺胺二甲嘧啶钠AT89C51是一款低电压、高性能的8位CMOS 微处理器，具有4K 字节闪存、128字节ram 、32条双向I/O 端口线、两个16位定时器/计数器、五个中断源、一个全双工串行通信端口、片上振荡器和时钟电路。同时，AT89C51可简化为0Hz 静态逻辑运算，支持软件的两种可选节能工作模式。空闲模式中断CPU 工作，但允许ram 、定时/计数器、串行通信端口和中断系统继续工作。关机模式保存ram 的内容，但振荡器停止工作，并禁止所有其他组件工作，直到下一次硬件重置。
压
力
传
感 放大电路 模数转换 微处理器 键 盘
LCD 显
AT89C51 P0端口是一个8位开路I/O双向排水级I/O端口。P1、P2和P3端口是一个具有内部抗拉强度的8位双向I/O端口。同时，P3端口也用作一些AT89C51专用功能端口。
AT89C51是一种片上带有ROM/EPROM的单片机。它的最小系统简单可靠。它只由时钟电路、复位电路和电源电路组成。如图3-2所示。
3.1.1时钟电路
动物学杂志
虽然AT89C51有一个内部振荡电路，但必须使用一个额外的外部电路来形成时钟。AT89C51单片机有两种时钟产生方法。内部时钟模式和外部时钟模式。
本设计采用最常用的内部时钟模式，即由晶体和外部电容组成的并联谐振电路。振荡晶体可在1.2MHz和12Mhz之间选择。电容值对振荡频率输出的稳定性和大小以及振荡电路的初始速度影响很小，可以在20pF到100pF之间。因此，在本设计中，振荡晶体为12Mhz，电容为22pf。
图3-2 AT89C52最小系统的设计
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