压电式电子秤毕业论文Word格式文档下载.doc

压电式电子秤毕业论文Word格式文档下载.doc

《压电式电子秤毕业论文Word格式文档下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压电式电子秤毕业论文Word格式文档下载.doc（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

3.4显示电路与AT89S52单片机接口电路设计 19

第4章电子秤的软件设计 21

4.1主程序设计 21

4.2系统初始化 23

4.3A/D转换结果处理程序 25

结论 28

致谢 29

参考文献 30

附录 31

30

第1章概述

1.1课题研究的目的及意义

称重系统自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人们的生活紧密相连。

电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低将直接影响各行业的现代化水平和社会经济效益的提高，称重装置不仅是提供重量数据的单位仪表，而且做为工业控制和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品的质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。

称重装置的应用已经遍及到国民经济各个领域，取得了显著的经济效益。

因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。

1.2国内外对电子称重系统的研究现状与发展趋势

随着科学技术和经济的发展，出售商品品种的增加，需要称量物品的设备也需要更新换代，人们对称重装置的要求也越高，电子称重装置推广，从而进入到传感器，电子学和微处理机领域、使得称重装置变成为电子仪器。

它的特点是：

精确、智能、方便、明了、可靠，克服了传统的杆秤、盘秤不精确、速度慢、不能计价、易作弊等缺点，在商业领域应用越来越多。

称重技术的突破是微处理机的应用。

称重技术的这种发展是由于不仅要求获得静态称重数据，而且进一步要求称重工作的自动化，实现快速称量，以及测量各种动态参数，提高测量精度和各种数据的及时处理。

这些精度、速度、性能和功能方面的要求是传统的机械测量系统无法满足的。

也就是说、这种技术发展中的突破是必然的结果。

电子称重装置出现于80年代初，随着电子元器件集成化的迅速发展，随着微处理机，单片机的发展和计算机软件的开发，产品价格的下降、电子称重装置在技术上的优势；

多功能、高精度、操作方便等，使得不仅实验室的传统称量装置已被电子称重装置所取代，这种趋势已经扩展到工业和其他领域。

随着自动化测量技术的不断发展，传统的称重系统在功能、精度、智能化、性价比等方面越来越难以满足人们的需要，尤其对一些微小质量的测量更显得力不从心。

为了实现高智能化的微小质量测量，以及商业流通领域中经常进行各种精度范围的重量测量，传统的秤砣加秤盘模式已经很难适应现代商业零售的需要。

同时商品种类的繁多和对服务更高的要求也促使电子秤的功能进一步扩展，而成为集度量、结算于一体的商业销售终端。

电子衡器实际上由两个测量部分组成，即“力—电”转换元件（称重传感器）以及显示仪表。

电子衡器大致可以分为两大类，一类是在杠杆式机械衡器的基础上增加一套“位移—数字”转换及测量装置，将被称物体的重量直接用数字显示出来。

这类衡器，通常采用码盘、光栅、电磁平衡力矩器、同步感应器或陀螺传感器等。

这种电子衡器人们通常称其为光栅电子秤、码盘电子秤、电子磁力电子秤、同步感应电子秤或陀螺电子秤。

另一类电子衡器是通过称重传感器，将被称物体的重量直接转换为与被测重量成正比的电量信号，再由电子测量装置计量其大小，并直接显示其重量数据，这类电子衡器一般称为传感器式电子衡器，我们本讲所学的就是此类电子衡器。

电子衡器产品量大面广、种类繁多，从通用的各种规格的电子秤到大型的电子称重系统，从单纯的称重、计价到生产过程检测系统的一个测量控制单元，其应用领域在不断地扩大。

根据近年来电子称重技术和电子衡器的发展情况及电子衡器市场的需求，电子衡器总的发展动向为：

小型化、模块化、智能化、集成化；

其技术性能趋向于速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；

其应用性趋向于综合性、组合性。

小型化：

体积小、高度低、重量轻，即小薄轻。

为使电子衡器的承载器达到小、薄、轻，开始采用重量轻且刚度大的空心波纹铜板和方形闭合截面的薄壁型材。

模块化：

电子衡器的承载器采用模块式一体组合或分体组合，产生新的品种和规格。

这种模块化组合不但提高了产品的通用性和可靠性，而且也大大提高了生产效率，降低了成本。

智能化：

与电子计算机组合或开发称重用计算机，利用计算机的智能来增加称重显示控制的功能，使其在原有功能的基础上增加推理、判断、自诊断、自适应、自组织等功能。

集成化：

对于某些品种和结构的电子衡器，可以实现承载器与称重传感器一体化或承载器、称重传感器与称重显示控制器一体化。

综合性：

电子称重技术和电子衡器产品的应用范围不断扩大，它已渗透到一些学科和工业自动控制领域。

对某些商用电子计价秤而言，只具备称重、计价、显示、打印功能还远远不够，现代商业系统还要求它能提供各种销售信息，把称重与管理自动化紧密结合，使称重、计价、进库、销售管理一体化，实现管理自动化。

这就要求电子计价秤能与电子计算机联网，把称重系统与计算机系统组成一个完整的综合控制系统。

组合性：

在工业生产过程或工艺流程中，不少称重系统还应具有可组合性，即：

测量范围可以任意设定；

硬件能够依据不定的程序进行修改和扩展；

输入输出数据与指令可使用不同的语言，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信

本着这些思想，电子秤系统设计由传感器、A/D转换、单片机和LED显示器等组成，具有结构简单，成本低，精度高等优点。

早在20世纪80年代，美国、德国等工业发达国家，就开始了数字式称重传感器和数字称重系统的预先研究和初期开发工作，经过十余年的努力，推出了多种数字式智能称重传感器及其称重系统，在电子称重领域备受瞩目，有力的推动了电子衡器数字化和数字称重系统的发展。

我国数字式智能称重传感器的研究开发始于20世纪90年代中后期，在短短几年时间里，研制出安装在模拟式称重传感器内部的小型数字化单元，完成了模拟信号与数字信号之间的转换，变模拟式称重传感器为数字化称重传感器，并应用于大型电子汽车衡和电子配料秤等小型称重系统中，取得了较好的测试结果。

近年来，又在数字化称重传感器的基础上，研究与实践数字式智能化电路，数字补偿技术与数字补偿工艺，开发整体型数字式智能称重传感器和分离型模块化数字称重传感器系统，已经取得了阶段性成果。

随着科学技术和经济的发展，出售商品品种的增加，需要称量物品的设备也需要更新换代，人们对称重装置的要求也越来越高。

电子秤正是利用它精确、智能、方便、明了、可靠的特点，广泛应用在商业、企业、日常生活等各个领域。

今后，随着电子高科技的飞速发展，电子秤技术的发展定将日新月异。

同时，功能更加齐全的高精度的先进电子秤将会不断问世，其应用范围也会更加拓宽。

1.3本课题所要研究的主要内容

本课题所要研究的内容主要是设计、研究基于压电式的称重系统。

主要从以压电式称重系统为核心的电子秤方向入手。

以电子秤的工作原理、硬件以及软件的设计，从而进一步去研究压电式称重系统。

本文主要讲述电子秤的工作原理，电子秤的硬件设计方案以及电子秤的软件设计。

第2章电子秤的工作原理

2.1电子秤的设计思路及技术要求

用电子秤称重的过程是把被测物体的重量通过传感器转换成电压信号。

由于这一信号通常都很小，需要进行放大，放大后的模拟信号经模/数变换转换成数字量，再通过显示器显示出重量。

由于被测物体的重量相差较大，根据不同的测量范围要求，可由电路自动切换量程，同时显示器的小数点数位对应不同量程而变化，即可实现电子秤的要求。

2.2工作原理

电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。

不管根据什么原理制成的电子秤均由以下三部分组成：

（1）承重、传力复位系统

它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。

（2）称重传感器

即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。

按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。

对称重传感器的基本要求是：

输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；

有较高的灵敏度；

对被称物体的状态的影响要小；

能在较差的工作条件下工作；

有较好的频响特性；

稳定可靠。

（3）测量显示和数据输出的载荷测量装置

即处理称重传感器信号的电子线路（包括放大器、模数转换、电流源或电压源、调节器、补尝元件、保护线路等）和指示部件（如显示、打印、数据传输和存贮器件等）。

这部分习惯上称载荷测量装置或二次仪表。

在数字式的测量电路中，通常包括前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、控制和驱动显示等环节。

当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力－电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系（一般成正比关系）的电信号（电压或电流等）。

此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数（A/D）器进行转换，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。

运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。

一般地信号的放大、滤波、A/D转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成。

电子秤的计量性能涉及的主要技术指标有：

量程、分度值、分度数、准确度等级等。

（1）量程：

电子衡器的最大称量Max，即电子秤在正常工作情况下，所能称量的最大值。

（2）分度值：

电子秤的测量范围被分成若干等份，每份值即为分度值。

用e或d来表示。

（3）分度数：

衡器的测量范围被分成若干等份，总份数即为分度数用n表示。

电子衡器的最大称量Max可以用总分度数n与分度值d的乘积来表示，即Max=n•d

（4）准确度等级

国际法制计量组织把电子秤按不同的分度数分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类等级，分别对应不同准确度的电子秤和分度数n的范围，如下表1-1所示：

表1-1电子秤等级分类

标志及等级

电子秤种类

分度数范围

特种准确度

基准衡器

n>

100000

高准确度

精密衡器

10000<

n≤100000

中准确度

商业衡器

1000<

n≤10000

普通准确度

粗衡器

100<

n≤1000

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