摘 要

在日常生活中，秤这种称量工具可谓随处可见，随着人们生活水平的提高，社会经济的发展，对秤这种传统工具提出了更高的要求，特别是商品贸易行业。传统的称量工具以及台式电子秤存在着诸多局限，体积较大，不便携带，制造成本高，这些都是制约其应用市场的重要因素。

本文介绍的是在单片机最小系统上搭建的信息采集、处理及显示系统，即基于单片机的电子秤系统。本系统主要由压力传感器、信号放大及A/D转换器、单片机最小系统、键盘/开关、LCD液晶显示器等部分构成。首先，传感器模块实现了物品的与电信号的转换。A/D模块实现了模拟信号与数字信号的转换，而单片机系统实现了数据的处理及分析，在4*4矩阵按键与显示模块的配合下，我们能实现人机的交互，即系统功能的控制与实现。系统主要技术指标为：最大量程为10Kg，测量误差不大于±0.005Kg。本系统的主要功能有自检、去皮、计价、单价设定以及报警等功能。本系统具有体积小，高精度，耗电量小，便于携带、操作简单、速度快等优点，具有广阔的应用前景。

关键词：智能电子秤；压力传感器；A/D转换器； 8051单片机；软件设计

Abstract

In daily life, weighing instruments can be seen everywhere. With the improvement of people's living standards and the development of social economy, the traditional tools of scale have been raised more and more, especially in the trade of commodity trade. The traditional weighing toolsand desktop electronic scales have many limitations, such as large size, inconvenience of carrying and high manufacturing cost, which are all important factors that restrict the application market.

This paper introduces the information collection, processing and display system based on the smallest system of MCU, that is, the electronic scale system based on single chip microcomputer. The system is mainly composed of pressure sensors, signal amplification and A/D converters, the smallest microcontroller system, keyboard / switch, LCD LCD and other parts. First, the sensor module realizes the conversion of goods and electrical signals. The A/D module realizes the conversion of analog signal and digital signal, and the MCU system realizes data processing and analysis. In conjunction with the 4*4 matrix key and display module, we can realize the interaction of the human-computer, that is, the control and Realization of the system function. The main technical specifications of the system are as follows: the maximum range is 10Kg, and the measuring error is not greater than 0.005Kg. The main functions of the system are self checking, peeling, valuation, unit price setting, alarm and so on. The system has the advantages of small volume, high accuracy, low power consumption, easy to carry, simple operation and fast speed, and has broad application prospects.

Key words: intelligent electronic scale; pressure sensor; A/D converter; 8051 single chip microcomputer; software design

目录

摘要 1

第1章 绪论 1

1.1称量技术和衡器的发展 1

1.2电子秤的发展现状和发展趋势 2

1.2.1、发展现状 2

1.2.2、发展趋势 2

1.3项目研究意义 4

1.4研究内容与章节安排 5

第2章硬件构成方案论证 6

2.1 电子秤的结构 6

2.2传感器模块 6

2.2.1 传感器选用时应该考虑的因素 7

2.2.2传感器模块的基本结构 8

2.2.3应变式传感器 10

2.2.4 传感器的各类补偿 12

2.3放大器模块以及A/D转换模块 13

2.3.1放大器 13

2.3.2 A/D转换器 13

2.4单片机模块 15

2.5 按键及显示模块 17

第3章 系统硬件电路 20

3.1传感器模块 20

3.2 HX711模块 20

3.3单片机模块 21

3.4按键及显示模块 22

第4章 软件系统设计 24

4.1程序主函数设计 24

4.2 HX711芯片控制函数 27

4.3按键程序 29

4.4 LCD显示程序 30

第5章 实物成果及功能分析 31

5.1整体实物图 31

5.2 系统功能及工作展示 32

5.3性能分析 34

第6章 总结 35

参考文献 36

致谢 37

附录一：电路整体仿真图 38

附录二：系统程序 39

绪论

质量是人们衡量一个物体的重要指标，中国自古便有曹冲秤象的典故，自秦王朝统一度量衡起，中华文明便开始了蓬勃发展，足可见称量技术对人们生产生活的重要性。据有关资料记载，在埃及发现了人类最早的计量器具，随后也在中东出了同样古老的器具，在埃及考古出土人类至今最早的衡器。在人们的日常生活中，秤作为一种称量工具随处可见，随着科学技术的飞速发展进步，老式的杆秤、机械秤逐渐被更先进的电子秤取代。低成本，高自能化的新型电子秤无疑更具有优势，占领整片称量市场。

本章叙述了称量技术以及衡器发展的历程，由浅入深的论述并提出了智能电子秤在人们生产生活中扮演的角色以及意义，并介绍例如系统项目在国内外的研究背景以及项目在实现过程中所用到的关键技术等。

1.1称量技术和衡器的发展

衡器是一种通过作用于称量物品重力（包括老式的杠杆测量结构以及新式的传感器模块结构）从而得到所称物品重量的测量用具。衡器从发展到现在，一共经历了6个结构阶段，分别是架盘天平、不等臂平台秤、吊车秤、倾斜象限杆秤、弹簧秤以及自动秤等6种衡器结构。而其中的不等臂台秤是目前多种动态轨道衡的鼻祖，时至今日任然是应用最广泛的一种。

衡器在古代发展较慢，主要以杆秤为主，至今很多，中药铺子都还在沿用着杆秤。正应验了需求决定生产力，在第一次世界大战后，百废待兴，由于工商制造业的迅猛发展，传统模式的衡器已经不能够满足社会生产贸易的需要，机械式衡器随之问世并得到非常大的发展，这段时间出现的衡器主要以倾斜杠杆案秤为主，因为读数盘的差别可以分为扇形盘和滚筒盘两种机械式衡器。随后应市场的需求又出现了用于生产制造业的读数更加精密圆形度盘指针式秤和制造成本低的倾斜式杠式杆秤。

随着电气时代的到来，生产制造业的迅速发展，传统的称量器具已经不能满足需要，电子技术的发展促生电子衡器的出现，其主要由显示模块、称量模块以及电继控制模块构成，电子衡器从问世到现在，同其他电子产品一样，都经历了由简单到复杂，制造技术由粗糙到精密，衡器结构由传统的机械式到机械电子结合，再到完全电子化的过程，衡器的功能也由单一的称量发展为集称量、计价、甚至分析称量物体的各种数据的功能。上世纪年代，为了适应生产需求，电子技术渗入衡器的制造，促进了生产制造业的飞速发展。

1.2电子秤的发展现状和发展趋势

1.2.1、发展现状

如今电子衡器以及完全渗透到了我们生产生活之中，小到日常的上街买菜、体重测量，大到码头秤货、尖端实验测量。电子秤遍及各行各业，在流水线工艺迅速发展的背景下，制造工艺向系统性方向发展，电子秤逐渐变成了储运技术、预包装技术、工艺技术、收货业务以及商业销售领域中不可或缺的组成部分，在系统工艺中，特别是产品流水线工艺中，电子秤发挥的作用越来越重要。

电子衡器在其发展历程中出现了众多的兄弟姐妹，商品贸易总是与质量单价挂钩，为了商品贸易的公正以及广达消费者的利益，正如秦始皇当年统一度量衡一样，各国政府在衡器的管理方面也给予了相当的重视，并将之定为国家强制管理的法制计量工具。因为电子衡器的超高的称量性能，在增强企业管理、控制生产、商贸业结算，交通运输、码头计量和尖端科技研究中扮演着重要角色。

上世纪50年代过后，电子技术的飞速发展促进了衡器制造技术向电子时代的革命。从上个世界60年代初机电式电子衡器出现以来，半个多世纪的发展，我国电子衡器基本达到了世界水平，从机电式到如今的全电子式和数字智能电子衡器。电子衡器制造技术及运用获得了新的机遇，新发展。称量模式从传统机械式的静态称量发展到电子式的动态称量；称量的计量方法从转盘式的模拟测量到液晶显示的数字测量；测量的结果从单个参数发展到多个参数的综合测量，随着电子技术的发展，人们对测量的快速以及动态性提出了更高的要求，相应的对快速称量以及动态称量的研究和应用逐步加深。但是我们的电子衡器同世界先进国家还存在差距，主要是在制造工艺，设备维护，开发能力，产品功能稳定性以及可靠性等方面。

1.2.2、发展趋势

电子秤是根据被测量物品的重量因素导致传感器产生蠕变反应平衡，而最终在显示仪器上显示称量数据的电子衡器。电子秤是一种结合了机械机构、电子系统以及显示仪表的称量工具，具有功能多、精度高、计量速度快、可实现动态计量、稳定可靠等特征，是衡器产品发展方向的风向标杆。

电子秤产品总体发展趋势同其他电子产品一样，都是越来越趋向于小型化，模块化，集成化，智能化；产品的在制造技术以及成品的性能趋向是计量速率更高，产品精度更高，整体稳定性更高，系统可靠性更高；在电子秤功能方面的趋向是称重计量的与系统控制相关的信息以及与系统控制无关的信息并重的“智能化”功能；在实际的应用之中，电子秤越来越趋向于和其他功能模块相结合的组合型以及系统综合型的应用。

1. 小型化

体积越来越小是所有电子设备的共同特征，这些年出现的电子平台秤就充分体现了其向体积小、高度低、重量轻的发展趋势。对于量程较小的电子秤，减小其体型可以采用薄片式的压力传感器，将传感器嵌入金属板底部或者与传感器外径相同的盲孔之内，除此之外，还可以采用小型的秤体结构，在实际的电子秤的设计中，传感器的使用数量以及传感器的放置位置由实际衡器来确定的。

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