基于单片机的精密电子秤设计文献综述

 2021-09-25 01:22:04

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文献综述

一、研究目的与意义

称重技术自古以来就被人们所重视,电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。它与我们日常生活紧密结合成为一种方便、快捷、称量精确的工具,广泛应用于商业、工厂生厂、集贸市场、超市、大型商场、及零售业等公共场所的信息显示和重量计算。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。多年来,人们一直期待测量准确、价格低廉的电子秤投放市场。基于电子秤的现状,本课题拟研究一种用单片机控制的高精度智能电子秤设计方案。这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便,能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。

二、方案比较与选择

经过资料查阅,我对以下几种系统方案进行了比较与选择。

方案一:系统采用7805,7905,7812,7912组成稳压电路模块,采用电阻应变式传感器,专用仪表放大器和V/F转换部分组成数据采集部分,转换后的数字信号经过51单片机处理后输送到LCD电路进行显示,同时采用矩阵键盘电路作为人机交互界面模块。

方案二:系统电源以LM317和LM337为核心设计电路以提供系统正常工作电源,数据采集部分由称重传感器,信号的前期处理和A/D转换部分组成,包括运算放大器AD620和A/D转换器ICL7135;最小系统部分主要包括52单片机和扩展的外部数据存储器;人机界面部分为矩阵键盘输入电路,并采用四位LED数码显示器,可以直观的显示重量的具体数字,使用方便;同时还具有超量程和欠量程的报警功能。

方案三:系统可以分为单片机最小系统、数据采集系统、人机交互界面系统、电源系统、时钟及语音报数六大部分组成。单片机最小系统部分主要包括52单片机和经典复位电路;数据采集部分由电阻应变式称重传感器、信号放大和A/D转换部分组成,信号放大和A/D转换部分主要由专用型高精度24位AD转换芯片HX711实现;人机交互界面为键盘输入和点阵式液晶显示,主要使用4*4矩阵键盘和1602液晶显示器,可以方便的输入数据和直观的显示数据;时钟模块主要由时钟芯片DS1302和时钟电路组成;语音报数模块可语音报读电子秤系统的重量、单价、金额等语音内容,主要由SC1010B电子称专用语音芯片实现。同时,系统超出最大测量范围时有蜂鸣器报警指示功能。

经过对上述三种方案的分析与比较,我综合并选择了比较适合的系统方案。设计主要以51单片机最小系统为核心模块,由ADP3303低噪声稳压器构成电源模块,通过电阻应变式传感器,使被测物体的重量转换成模拟的电压信号,该信号经稳压滤波电路滤波后,由AD转换电路转换为数字信号,模/数转换电路采用模/数转换芯片AD7191实现。转换后的数字信号经过CPU计算处理,输送到显示电路中去,最后由LCD显示出测量结果。并且系统添加了4*4矩阵键盘电路和超量程报警电路,可以使系统更加完善。

与压电传感器和电容式传感器相比,电阻应变式传感器具有应用和测量范围广,可制成各种机械量传感器;分辨力和灵敏度高,精度较高;结构轻小,对试件影响小,对复杂环境适应性强,可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用,频率响应好等优点,考虑到课题的量程和精度要求,电阻应变式传感器满足要求。

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