1.3设计思路
目前,台式电子秤在商业贸易中的使用已相当普遍,但存在较大的局限性：
体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。
现有的便携秤为杆秤或以弹簧、拉伸变形来实现计量的弹簧秤,居民用户使用的基本是杆秤。
弹簧盘秤制造工艺要求较高,弹簧的疲劳问题无法彻底解决,一旦超过弹簧弹性限度,弹簧秤就会产生很大误差,以至损坏,影响到称重的准确性和可靠性,只是一种暂时的代用品,也被列入逐渐取消的行列。
微控制器技术、传感器技术的发展和计算机技术的广泛应用，电子产品的更新速度达到了日新月异的地步。
本系统在设计过程中，除了能实现系统的基本功能外，还增加了打印和通讯功能，可以实现和其他机器或设备（包括上位PC机和数据存储设备）交换数据.除此之外，系统的微控制器部分选择了兼容性比较好的AT89系列单片机，在系统更新换代的时候，只需要增加很少的硬件电路，甚至仅仅删改系统控制程序就能够实现。
综上所述,本课题的主要设计思路是：
利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，然后再经过模数转换器转换为数字信号，最后把数字信号送入单片机。
单片机经过相应的处理后，得出当前所称物品的重量及总额，然后再显示出来。
此外，还可通过键盘设定所称物品的价格。
主要技术指标为：
称量范围0～10kg;分度值0.1kg，精度等级Ⅳ级。
2系统方案论证与选型
按照本设计功能的要求，系统由七个部分组成：
测量部分、放大部分、A/D转换部分、控制器部分、显示部分、键盘部分和语音部分，系统设计总体方案框图如图2-1所示：
图2-1设计思路框图
测量部分是利用称重传感器检测压力信号，得到微弱的电信号，而后经放大电路处理后，送A/D转换器，将模拟量转化为数字量输出。
控制器部分接受来自A/D转换器输出的数字信号，经过运算，将数字信号转换为物体的实际重量信号，并将其送至LCD显示。
控制器还可以通过对I/O口的控制，对键盘进行扫描，而后通过键盘来对整个系统进行控制。
2.1测量部分
在设计中测量部分由称重传感器来完成。
稳重传感器是一个十分重要的元件，因此对稳重传感器的选择也显的特别的重要，不仅要注意其量程和参数，还要考虑到与其相配置的各种电路的设计和性价比等等。
稳重传感器量程的选择可依据电子秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。
一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。
但在实际使用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。
本设计是学术研究，只考虑量程和精度。
所以采用电阻应变式稳重传感器的量程为10Kg，其测量原理：
用应变片测量时，将其粘贴在弹性体上。
当弹性体受力变形时，应变片的敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化。
由于内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下式给出：
其工作原理和参数如图2-2所示：
图2-2传感器工作原理
2.2放大部分
称重传感器输出电压振幅范围0～10mV。
而A/D转换的输入电压要求为0～5V，因此放大环节要有500倍左右的增益。
零点和增益的温度漂移和时间漂移极小。
按照输入电压10mV，分辨率20000码的情况，漂移要小于1µV。
由于其具有极低的失调电压的温漂和时漂，从而保证了放大环节对零点漂移的要求。
残余的一点漂移依靠软件的自动零点跟踪来彻底解决。
稳定的增益量可以保证其负反馈回路的稳定性，并且最好选用高阻值的电阻和多圈电位器。
由2.1中称重传感器的称量原理可知，电阻应变片组成的传感器是把机械应变转换成ΔR/R，而应变电阻的变化一般都很微小，例如传感器的应变片电阻值120Ω，灵敏系数K=2，弹性体在额定载荷作用下产生的应变为1000ε，应变电阻相对变化量为：
ΔR/R=K×ε=2×1000×10－6=0.002。
可以看出电阻变化只有0.24Ω，其电阻变化率只有0.2%。
这样小的电阻变化既难以直接精确测量，又不便直接处理。
因此，必须采用转换电路，把应变计的ΔR/R变化转换成电压或电流变化，但是这个电压或电流信号很小，需要增加增益放大电路来把这个电压或电流信号转换成可以被A/D转换芯片接收的信号。
在前级处理电路部分，我们考虑可以采用以下几种方案：
方案一、利用普通低温漂运算放大器构成前级处理电路；
普通低温漂运算放大器构成多级放大器会引入大量噪声。
由于A/D转换器需要很高的精度，所以几毫伏的干扰信号就会直接影响最后的测量精度。
所以，此种方案不宜采用。
方案二、主要由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器，而构成的前级处理电路；差动放大器具有高输入阻抗，增益高的特点，可以利用普通运放（如OP07）做成一个差动放大器。
其设计电路如图2-3所示：
图2-3利用普通运放设计的差动放大器
方案三、采用专用仪表放大器，如：
INA126，INA122等构成前级处理电路。
本设计采用INA122仪表放大器来实现。
2.3A/D转换部分
A/D转换部分是整个设计的关键，这一部分处理不好，会使得整个设计毫无意义。
目前，世界上有多种类型的ADC，有传统的并行、逐次逼近型、积分型ADC，也有近年来新发展起来的∑-Δ型和流水线型ADC，多种类型的ADC各有其优缺点并能满足不同的具体应用要求。
目前，ADC集成电路主要有以下几种类型：
（1）并行比较A/D转换器：
如TLC5510、TLC5540等。
并行比较ADC是现今速度最快的模/数转换器，采样速率在1GSPS以上，通常称为“闪烁式”ADC。
它由电阻分压器、比较器、缓冲器及编码器四种分组成。
这种结构的ADC所有位的转换同时完成，其转换时间主取决于比较器的开关速度、编码器的传输时间延迟等。
缺点是：
并行比较式A/D转换的抗干扰能力差，由于工艺限制，其分辨率一般不高于8位。
（2）逐次逼近型A/D转换器：
如：
ADS7805、ADS7804等。
逐次逼近型ADC是应用非常广泛的模/数转换方法，这一类型ADC的优点：
高速，采样速率可达1MSPS；与其它ADC相比，功耗相当低；在分辨率低于12位时，价格较低。
缺点：
在高于14位分辨率情况下，价格较高；传感器产生的信号在进行模/数转换之前需要进行调理，包括增益级和滤波，这样会明显增加成本。
（3）积分型A/D转换器：
如：
ICL7135、ICL7109、ICL1549、MC14433等。
积分型ADC又称为双斜率或多斜率ADC，是应用比较广泛的一类转换器。
它的基本原理是通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。
与此同时，在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现A/D转换。
积分型ADC两次积分的时间都是利用同一个时钟发生器和计数器来确定，因此所得到的表达式与时钟频率无关，其转换精度只取决于参考电压VR。
此外，由于输入端采用了积分器，所以对交流噪声的干扰有很强的抑制能力。
若把积分器定时积分的时间取为工频信号的整数倍，可把由工频噪声引起的误差减小到最小，从而有效地抑制电网的工频干扰。
这类ADC主要应用于低速、精密测量等领域，如数字电压表。
其优点是：
分辨率高，可达22位；功耗低、成本低。
缺点是：
转换速率低，转换速率在12位时为100～300SPS。
（4）压频变换型ADC：
其优点是：
精度高、价格较低、功耗较低。
缺点是：
类似于积分型ADC，其转换速率受到限制，12位时为100～300SPS。
考虑到本系统中对物体重量的测量和使用的场合，精度要求不是很苛刻，转换速率要求也不高，而双积分型A/D转换器精度高，具有精确的差分输入，重要的是输入阻抗高（大于
），可自动调零，有超量程信号输出，全部输出于TTL电平兼容。
且双积分型A/D转换器具有很强的抗干扰能力。
对正负对称的工频干扰信号积分为零，所以对50Hz的工频干扰抑制能力较强，对高于工频干扰（例如噪声电压）已有良好的滤波作用。
只要干扰电压的平均值为零，对输出就不产生影响。
尤其对本系统，缓慢变化的压力信号，很容易受到工频信号的影响。
根据系统的精度要求以及综合的分析其优点和缺点，本设计采用了8位A/D转换器AD0804。
2.4控制器部分
本设计由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器,而且以单片机为主控制器的设计，可以容易地将计算机技术和测量控制技术结合在一起，组成新型的只需要改变软件程序就可以更新换代的“智能化测量控制系统”。
这种新型的智能仪表在测量过程自动化、测量结果的数据处理以及功能的多样化方面，都取得了巨大的进展。
再则由于系统没有其它高标准的要求，又考虑到本设计中程序部分比较大，根据总体方案设计的分析，设计这样一个简单的的系统，可以选用带EPROM的单片机，由于应用程序不大，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展存储器，这样电路也可简化。
INTEL公司的8051和8751都可使用，在这里选用ATMENL生产的AT89SXX系列单片机。
AT89SXX系列与MCS-51相比有两大优势：
第一，片内存储器采用闪速存储器，使程序写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个硬件电路体积更小。
此外价格低廉、性能比较稳定的MCPU，具有8K×8ROM、256×8RAM、2个16位定时计数器、4个8位I/O接口。
这些配置能够很好地实现本仪器的测量和控制要求
最后我们最终选择了AT89S52这个比较常用的单片机来实现系统的功能要求。
AT89S52内部带有8KB的程序存储器，基本上已经能够满足我们的需要。
2.5显示部分
方案一、LED显示：
LED就是lightemittingdiode，发光二极管的英文缩写，简称LED。
它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
LED显示器结构：
基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片排列而成的。
可实现0～9的显示。
其具体结构有“反射罩式”、“条形七段式”及“单片集成式多位数字式”等
LED显示器与显示方式:
LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。
通常使用的是七段LED。
这种显示块有共阴极与共阳极两种。
共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地。
当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮；共阳极LED显示块的发光二极管阳极并接。
在设计中使用LED显示块构成N位LED显示器。
N位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线。
根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法不同。
段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮、暗。
LED显示器有静态显示与动态显示两种方式。
在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，而共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制。
其中两片74LS244分别用于段信号和位信号的驱动，74LS273用于段信号的锁存，其锁存地址为7FFFH。
如图2-4所示：
图2-4LED数码管显示方式
方案二、LCD显示：
LCD液晶显示器是LiquidCrystalDisplay的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。
比LED要好的多，但是价钱较其贵。
在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。
液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。
在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：
发光管、LED数码管、液晶显示器。
发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。
在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：
（1）显示质量高：
由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。
因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。
（2）数字式接口：
液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。
（3）体积小、重量轻：
液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。
（4）功耗低：
相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。
液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
液晶显示器各种图形的显示原理：
（1）线段的显示：
点阵图
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