多功能电子计价设计

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1、多功能数字电子计价秤作者：郑冰环赵晨陈兵辅导教师：干开封张为堂摘要本文设计一种利用电阻应变式压力传感器和MCS-51单片机等器件制作的多功能数字电子计价秤。该秤可以对15Kg量程范围内的物体进行称量，能实现称重、数码显示、计价等功能。该电子秤利用电桥测量原理，将压力应变传感器阻值转换为电压值，再通过低通滤波，经过两级放大电路将电压放大，通过确定输出电压和标准重量的关系，形成一台原始电子秤。将此输出电压经过模数转换，送入MCS-51单片机处理，控制LCD液晶屏显示称量结果。关键字：电子秤应变式压力传感器放大电路单片机一、引言

2、随着科技的发展，检测技术已经深入各种领域。本题目要求制作一多功能数字电子计价秤。要求满足如下功能：（1）能用键盘设置单价，称重后能同时显示重量、单价和总额；电子计价秤的最大称重为15.000公斤，重量误差不大于±0.1％；（2）具有数码显示，显示重量、单价、总额等信息。a.重量显示为5位数码，单位为公斤，最大重量显示值为99.999公斤；b.单价金额显示为5位数码，单位为元，最大单价金额显示值值为999.99元；c.总价金额显示为6位数码，单位为元，最大总价金额显示值值为9999.99元，总价金额误差不大于0.01元；（3

3、）具有实时时钟显示并具有掉电保护，可显示日历时钟（年、月、日、时、分、秒）；（4）扩展高精度A/D转换器，提高电子计价秤测量精度，测量误差不大于±0.01％；（5）能预存10种商品的单价；可以随意调出使用。系统框图如下图1所示：图1多功能数字电子计价秤系统框图二、方案设计1.设计思路要实现电子计价秤需要选择合适的传感器，传感器精度越高，转换的模拟电压稳定性要求越高，因此添加一个低通滤波电路模块，再由放大器放大成满足A/D转换的电压，将转换后的数字量传至单片机控制数码显示。2.方案论证与选择（1）系统方案论证与选择通过以上分

4、析，拟定以下两种方案：方案一：采用ATmega16单片机作为系统主控制器。Atmel公司的ATmega16单片机具有先进的RISC(精简指令集计算机)结构、非易失性程序和数据存储器，16kB可编程Flash存储器、512B的EEPROM和1kB片内SRAM，具有丰富的外设接口，其USART(通用同步和异步接收器和转发器)是一个高度灵活的串行通信设备，SPI(串行外设接口)允许ATmega16与外设或其他AVR器件进行高速的同步数据传输。内部集成高精度10位A/D转换器。系统原理框图如下图2所示：图2方案一原理框图方案二：采

5、用AT89S52单片机作为系统主控制器。AT89S52单片机是一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器，内置8KB可在线编程闪存。片内程序存储器允许重复在线编程，允许程序存储器在系统内通过SPI串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。通过把通用的8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上，AT89S52便成为一个高效的微型计算机。系统原理框图如下图3所示：图3方案二原理框图方案一主控制系统内部集成了A/D转换器，可以节省外部器件，简化外部电路，但是MEGA16单片机价格较贵，运用技术不够成熟。方案二AT89S52单片

6、机的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。它需要外接A/D转换电路，相对比较复杂，但是成本低。综合比较，考虑到成本和设计需要，10位A/D能够满足题目需求，因此采用方案二。（2）传感器的论证与选择方案一：采用双孔悬壁梁式（电阻应变式）称重传感器。孔悬臂梁式称重传感器是电子计价秤中广泛使用的传感器。这种传感器的弹性体具有上下两个平行梁，它的最大特点就是具有抗偏载的力学特性。它的称量范围为300g至数千kg，计量准确度达1/1000～1/10000，结构较简单，可靠性较好。方案二：采用电磁力式传感器。它利用承重台上

7、的负荷与电磁力相平衡的原理工作。当承重台上放有被测物时，杠杆的一端向上倾斜;光电件检测出倾斜度信号，经放大后流入线圈，产生电磁力，使杠杆恢复至平衡状态。对产生电磁平衡力的电流进行数字转换，即可确定被测物质量。电磁力式传感器准确度高，可达1/2000～1/60000，但称量范围仅在几十毫克至10千克之间。综合比较两种传感器的结构、力学特性和称重范围等，采用方案一。（3）显示器的论证与选择方案一：采用七段数码管显示。数码管，显示大亮度高，驱动部份的软件简单，但是耗电和功耗比较大。题目要求最高显示6位数码，对数码管而言硬件电路较

8、复杂，还要显示万年历，因此数码管不适合完成此功能。方案二：采用LCD12864液晶显示。12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字。具有很好的人机界面。方案三：采用LCD320*240液晶显示