基于电阻应变仪的电子秤设计

本文提出的设计基于STC89C52RC作为主控制芯片，并使用四个1K电阻应变仪形成惠斯通全桥电路以形成称重传感器，并使用24位A / D转换器芯片HX711，LCD1602 LCD显示器等。设计，实现简单的电子秤，具有称重，定价，去皮等功能。工作原理是，首先使电阻应变计变形，然后将重量变化转换为电压变化，然后将其放大，滤波和A / D转换后，将电信号最终发送到单片机，以进行处理，并通过算法获得物体的质量。该系统还实现了设置单价，通过触摸按钮计数和剥离电子秤的功能。 1.引言称重是一种自古以来就引起人们关注的技术，涉及生活的各个方面。不正确的称量导致无法标准化生产并限制了生产率的发展。因此，高精度称重装置的研究一直没有停止。随着技术的不断发展，称重设备也从传统的模拟转换为数字，单参数，动态测量，变为多参数，动态测量。准确性和可靠性得到了极大的提高，功能越来越强大，并且体积越来越小。本文以电阻应变计的变形量为输入量，STC89C52RC设计了一种体积小，精度高，稳定性强的智能电子秤系统。 2.设计方案电子简易称通过电阻应变计传感器采集由质量引起的压力变化，并将其转换为电压信号的变化，并在单片机上附加了按键控制，LCD1602显示屏屏幕显示结果。 3.硬件电路设计（1）传感器模块：本系统采用全桥电路设计电阻应变计为惠斯勒电路，可有效抑制温度漂移并减少误差。当应变仪受力变形时，其电阻值也将发生变化，电桥将输出相应的电信号。 ⑵A/ D转换模块：考虑到系统的稳定性和过程的简单性，模数转换部分使用低功耗，高精度的24位A / D转换器HX711。它可以达到很高的精度并满足电子秤的使用。 ⑶单片机模块：STC89C52RC微控制器，价格低廉，功能强大。它具有8K字节系统可编程闪存。使用该芯片可以控制其他模块，这是整个系统的核心。 ⑷显示模块：本设计选用LCD1602液晶显示器，显示效果更好，显示数字和字母更好。输入的所有信息都显示在屏幕上，用户可以直接观察称重质量，单价等必要信息，并实现人机交互。 （5）矩阵键盘模块：4 * 4薄膜矩阵键盘用于控制电子秤的价格（十个数字键），累积和剥离功能。矩阵键盘具有机械弹性，并且无法即时稳定地连接打开和关闭，因此该软件需要进行反跳操作。原理是给打开和关闭提供一定的延迟时间，该延迟时间可以在按下时检测到，延迟10ms，然后在消除抖动后检查键盘电平。如果检测到相同的电平，则表示确实按下了该键。 4.软件设计软件部分以C语言实现。首先，执行每个功能模块的初始化。初始化包括功能模块的内部功能的设置以及连接到主控制芯片的IO端口模式的设置。完成所有准备工作后，系统进入程序的死循环，在死循环中，主A / D值收集，数据处理和数据显示刷新。 5.功能检查5.1实验测量测试方法：在简易电子秤上测量重量，将5g至500g的重量依次放在托盘上，观察LCD上显示的ADC转换数据稳定后显示，并以表格形式记录，从测试质量中减去测试值以获得误差值，并记录误差值的大小，如表1所示。5.2误差分析的原因与称重环境的温度，应变计的粘贴以及程序中的数据处理有关，因此建议进行改进，首先从电路的便利性入手，抑制温度漂移并减少影响温度。其次，从粘贴应变片的过程开始，减少了人为因素的影响。还需要优化程序，以便在校正系数之后，电阻应变仪的变形量与电压呈线性关系。六，结论称重在5〜200g时，误差不超过0.5g；在200〜500g时，误差不超过1.0g。通过对测试结果的分析，电子秤更加准确，可以满足人们的基本生活需求，并且成本低，稳定性好。该设计采用51单片机为核心控制单元，使用电阻应变式称重传感器收集重量变化，并合理地使用HX711进行放大，滤波，A / D转换，最后将结果信号发送至单片机。芯片微处理机考虑到称重系统的非线性，采用全桥电路消除了其他方面的影响，使测量数据更加准确。另一方面，该设计成功地实现了单价和按钮设置的价格计算以及剥离功能。在实现基本功能的前提下，系统还实现了超量程报警功能，并设置了安全保障。