文档介绍：单片机电子秤设计报告秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。随着计量技术和电子技术的发展,传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰,电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。和传统秤相比较,电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现,具有精度高、功能强等特点。本课题设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。该电子秤的测量范围为0-10Kg,测量精度达到5g,有高精度,低成本,易携带的特点。电子秤采用液晶显示汉字和测量记过,比传统秤具有更高的准确性和直观性。另外,该电子秤电路简单,使用寿命长,应用范围广,可以应用于商场、超市、家庭等场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。一、功能描述1、采用高精度电阻应变式压力传感器,测量量程0-10kg,测量精度可达5g。2、采用电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换,HX711采用了海芯科技集成电路专利技术,是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。3、采用STC89C52单片机作为主控芯片,实现称重、计算价格等主控功能。4、采用1602显示重量。5、系统通过USB电源供电,单片机程序也可通过USB线串行下载。二、硬件设计1、硬件方案单片机电子秤硬件方案如图1所示:图1 单片机电子秤硬件方案称重传感器感应被测重力,输出微弱的毫伏级电压信号。该电压信号经过电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。HX711采用了海芯科技集成电路专利技术,是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片,内置增益控制,精度高,性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据,进行计算转换,再液晶屏上显示出来。2、称重传感器传感器是测量机构最重要的部件。称重传感器本身具有单调性,其主要参数指标是灵敏度、总误差和温度漂移。(1)灵敏度称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值,典型值是2mV/V。当使用2mV/V灵敏度和5V激励电压的传感器时,其满度输出电压为10mV。通常,为了使用称重传感器线性度最好的一段称重范围,应当仅使用满度范围的三分之二。因此满度输出电压应当大约为6mV。当电子秤应用于工业环境时,在6mV满度范围内测量微小的信号变化并非易事。(2)总误差总误差是指输出误差和额定误差的比值。%,这一技术指标相当重要,它限制了使用理想信号调节电路所能达到的精确度,决定了ADC分辨率的选择以及放大电路和滤波器的设计。(3)漂移称重传感器也产生与时间相关的漂移。目前常用的称重传感器有电阻应变式压力传感器、电容压力传感器、压电式压力传感器。选用时应按稳定行、精度登记、寿命和安装环境要求考虑,其主要特点如下:(1)电容式压力传感器稳定性较差,精度和灵敏度较高,寿命较短,对环境要求苛刻,不易长距离传输。(2)压电式压力传感器稳定性好,精度和灵敏度高,寿命长,但大量程的压力传感器尚待进一步研究。(3)电阻应变式压力传感器稳定性较好,精度和灵敏度较高,寿命较长,对测量环境要求不太严格。综上所述,选用电阻应变式压力传感器作为电子秤称重传感器是最为合适的。电阻应变式压力传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成,内部线路采用惠更斯电桥,当弹性体承受载荷产生变形时,电阻应变片(转换元件)受到拉伸或压缩应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小),从而使电桥失去平衡,产生相应的差动信号,供后续电路测量和处理。电阻应变式传感器测量原理如图2所示。图2 电阻应变式传感器测量原理当垂直正压力P作用于梁上时,梁产生形变,电阻应变片R1、R3受压弯拉伸,阻值增加;R2、R4受压缩,阻值减小。电桥失去平衡,产生不平衡电压,不平衡电压与作用在传感器上的载菏P成正比,从而将非电量转化成电量输出。R1、R2、R3和R4组成惠更斯电桥,将2对电阻应变片的阻值变化转变成输出电压,其工作原理如图3所示。图3 测量电桥原理3、电子秤专用24位AD转换芯片HX711及其电路HX711采用了海芯科技集成电路专利技术,是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比,该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路,具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本,提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单,所有控制信号由管脚驱动,无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A或通道B,与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A的可编程增益为128或64,对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40