基于L-PSIII的电子台秤称重系统设计要求

本系统采用单片机AT89S52为控制核心实现电子台秤的基本控制功能,系统的硬件部分包括zui小系统板,数据采集、人机交互界面3大大部分。zui小系统部分主要是扩展了外部数据存储器数据采集部分由压力传感器信号的前机处理和A/D转换部分组成.人机界面部分为键盘输入和128*64点阵式液晶显示可以直观的显示中文使用方便.软件部分应用单片机C语言实现了本设计的全部控制功能包括基本的称重功能累计计费功能去皮功能以及显示购物清单的功能可以设定10种商品的单价由于系统资源丰富还可以方便的扩展其应用.

随着时代科技的迅猛发展微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响  常规的测试仪器仪表和控制装置被更*的智能仪器所取代使得传统的电子测量仪器在远离功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化。并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。

本文设计的电子台秤以单片机为主要部件,用C语言进行软件设计硬件则以桥式传感器为主称重范围0-9.999公斤，随时可改变上限阈值并达到阈值报警的功能。

称重传感器输出的电量是模拟量数值比较小达不到A/D转换接收的电压范围,

所以送A/D转换之前要对其进行前端放大整形、滤波等处理。然后A/D转换的结果才能送单片机进行数据处理并显示,其数据显示部分采用LCD显示成本低且能很好地实现所要求的功能.本设计的全部控制功能包括基本的称重功能累计计费功能去皮功能以及显示购物清单的功能器件选型可以设定10种商品的单价由于系统资源丰富还可以方便的扩展其应用.

一、方案设计

1.设计思路

该系统可实现电子台秤的称重基本功能对采集到的代表重量的信号能同时显示重量、金额和单价重量的单位为公斤zui大称重为9.999公斤单价和总价的单位为元zui大数值为9999.99元，具有去皮功能和总额累加计算功能。自拟10种商品名称，能显示购物清单清单内容包括商品名称、数量、单价金额，本次购物总金额购货日期收银员编号和售货单位名称具有中文显示功能，总体结构框图如图1所示.

2.器件选型

（1）传感器

称重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输出信号电压可由下式给出。

L-PSIII型传感器量程20kg,精度为0.01%,满量程时误差0.002kg,可以满足本系统的精度要求 ,其原理如图2所示.

(2)A/D转换器

由上面对传感器量程和精度的分析可知：A/D转换器误差应在0.03%以下。

12位A/D精度，10kg/4096=2.44g,14位A/D精度：10kg/16384=0.61g.

考虑到其他部分所带来的干扰,12位A/D无法满足系统精度要求，所以我们需要选择14位或者精度更高的A/D.

ICL7135双积分型A/D转换器精度高，但速度较慢，具有的差分输入输入阻抗高大于（10m³MΩ）可自动调零、超量程信号全部输出于TTL电平兼容，抗*力强，对正负对称的工频干扰信号积分为零，所以对50HZ的工频干扰抑制能力较强对高于工频干扰有良好的滤波作用。

要干扰电压的平均值为零对输出就不产生影响，尤其对本系统缓慢变化的压力信号很容易受到工频信号的影响，故而采用双积分型 A/D 转换器可大大降低对滤波电路的要求,积分型 A/D 转换器可大大降低对滤波电路的要求.作为电子秤，系统对AD的转换速度要求并不高,精度上14 位的AD足以满足要求。

二、系统硬件设计

1.前端信号处理

压力传感器输出的电压信号为毫伏级所以对运算放大器要求很高，系统中采用仪表放大器芯片INA126.该芯片内部采用差动输入共模抑制比高差模输入阻抗大增益高、线性度好并且外部接口电路简单 。放大器增益G=5+80KΩ/RG,通过改变RG的大小来改变放大器的增益，INA126构成的放大器及滤波电路。

通过调节的阻值来改变放大倍数，微弱信号Vi1heVi2倍分别放大后从INA126的第六个脚输出。A/D转转器ICL7135的输出电压变化范围是-2～+2V,传感器的输出电压信号在0-20MV左右，因此放大器的放大倍数在200～300左右，可将

接成的滑动变阻器由于ICL7135对高频干扰不敏感，所以滤波电路主要针对工频及其低次谐波引入的干扰，因为压力信号变化十分缓慢，所以滤波电路可以把频率做得很低。

2.模数转换电路

ICL7135的时钟频率典型值为200KHZzui高允许为1200KHZ,时钟频率越高转换速度越快,每输出一位BCD码的时间为200个时钟周期，选通脉冲位于数据脉冲的中部，如果时钟频率太高则数据的接受程序还没有接受完毕数据就

已经消失了。考虑到此系统频率要求不是太高ICL7135需要外接振荡器，时钟频率取200KHZ.

此外ICL7135 外部还需要外接积分电阻积分电容由于A/D转换器精度与外接的积分电阻积分电容的精度无关,因而可以降低对元件质量的要求。ICL7135     当精度要求较高时应采用外接基准源,一般接其典型值IV.

3.键盘输入和显示输出

本系统采用 16 按键矩阵组来实现,分为10个数字键0-9及6个控制键考虑到需要显示汉字选用带有中文字库的液晶显示器 LCD12864 ,其中键盘说明如表 1 所示.

三、软件设计

软件的整体设计主要包括数据采集和处理模数转换子程序键盘程序显示程序等几个模块，主程序的流程图如图5所示.

四、结论

本设计基本上满足设计要求，但很大程度上仍需较大的改进 首先数模转换只能作为演示程序以实现功能之用而要使精度达到要求至少要使用 14位或以上的   AD;其次程序比较冗杂仍需优化再次通过此次设计深感一个团队的重要性,由于组队仓促再加上相互间了解不多以至同组队员中途放弃,个人之力总有局限，难以完成所有要求。

以上内容来自上海伟酷电子台秤有限公司，转载请注明出处。