智能称重系统设计高伟朋（陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程电子1204班，陕西汉中723000）指导教师：梁芳[摘要]介绍基于单片机STC89C52控制的一款智能电子秤，其中物体质量信息由重力传感器进行采集。

传感器将采集到的信息传送至单片机中，经过单片机处理，准确的在四位数码管显示屏上进行显示。

它具有置零，去皮功能。

物体的质量数值会和电子秤本身的称量范围数值进行比较，若超出了测量范围的最大值，系统就会执行报警程序。

本系统设计结构简单、精确度高、功能齐全、使用方便。

[关键词]单片机；重力传感器；智能电子秤Design of the Intelligence Electronic Scales ofMicrocontrollerGao Weipeng（Grade12,Class4,Major of Electronic Information Engineering,School of Physics and Electronic Information Engineering,Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi）Tutor: Liang Fang[Abstract]Introduction based on single chip STC89C52 control of an intelligent electronic scales, wherein the object quality of the information collected by the gravity sensor. Sensor information collected will be sent to the microcontroller through the microcontroller processing, accurate display on four digital display. It has zero, tare function. Quality and value will be the object of electronic scales weighing range values themselves are compared, if the maximum value exceeds the measurement range, the alarm system will execute the program. The simple design structure, high precision, fully functional, easy to use.[Key words]Single chip ; Gravity sensor ; Intelligent electronic scales目录1绪论 (1)1.1称重技术和衡器的发展 (1)1.2电子秤的发展现状和发展趋势 (1)1.2.1发展现状 (1)1.2.2发展趋势 (2)1.3项目研究意义 (3)1.4功能描述 (3)2设计原理 (5)2.1系统的原理框图 (5)2.2系统模块简介 (5)3硬件设计 (7)3.1硬件方案 (7)3.2称重传感器 (7)3.3电子秤专用24位AD转换芯片HX711及其电路 (8)3.4单片机STC89C52及其电路 (10)3.5液晶屏电路 (11)3.6矩阵键盘电路 (14)3.7声光报警电路 (14)3.8电源电路 (15)4软件设计 (16)5仪器的误差及误差分配 (17)5.1仪器的误差来源 (17)5.1.1称量重力传感器的误差 (17)5.1.2电子设备的误差 (17)5.1.3机械承重系统的误差 (18)5.2仪器误差分配 (18)5.3仪器误差的计算方法 (18)6总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录A (23)附录B (28)附录C (32)附录D (33)1绪论质量是测量领域中的一个非常重要的参数,称重技术自古以来就被人们所重视。

公元前，人们为了估计货物交换量，起初采用木材和陶土制作的容器对交换物进行计量，之后，又采用简单的秤来测定质量，据考证，世界上最古老的计量器具出土于中东与埃及，最古老的衡器和砝码出自于埃及。

秤是最普遍、最普及的计量设备，智能电子秤取代机械秤是科学技术发展的必然规律。

低成本、智能化的电子秤无疑具有极其广阔的市场前景。

秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量设备。

由于称量方面的快速发展，在以往的发展历程中纯机械结构的杆秤，台秤，磅秤，称量装置一步一步的进行演变，电子称重装置电子秤、电子天平称等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点受到人们的青睐。

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。

本课题设计的智能电子台秤具有基本称重、键盘输入、显示、超重报警功能。

该电子秤的测量范围为0.005Kg-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。

本章介绍了总体设计的研究研究背景，关键技术，简单描述了称重技术和衡器的发展历程，并且提出新型，简便，精确的电子秤台秤的意义。

1.1称重技术和衡器的发展衡量器是通过作用于被测量物体的重力来确定该物体质量的计量设备。

在整个衡量器的发展历程中，先后出现了六种类型的衡器：不等臂平台秤，架盘天平，倾斜象限杆秤，吊车秤，弹簧秤和自动秤。

其中，不等臂平台秤（“十进秤”）是当今动态轨道衡的鼻祖，到目前为止第一次世界大战后，在贸易和工业发展的需要，非常需要能进行快速称重的衡量器。

机械式衡量器在此期间具有非常大的发展。

倾斜杠杆案秤在当时占绝大多数，读数装置除扇形度盘外，还具有滚筒形度盘，从而极大的扩大了读数范围并可附加价格标尺。

之后又出现了用于工业的带双摆锤测量机构的圆形度盘指针式秤，成本低廉，带投影标尺的倾斜式杠杆秤。

之后第二次世界大战后又出现了电子衡器，其主要由称重显示控制器，称重传感器，电器控制器件等部分组成，其发展过程和其它事物一样，经历了由简单到复杂，由粗糙到精密，由机械到机电结合再到全电子化，由单一功能到多功能的过程。

二十世纪50年代中期，为了把衡量器引入生产工艺过程中去，使称重过程的自动化，电子技术渗入了衡量器制造业。

60年代初期，机械式的称量工作出现了，和称量有关的显示，记录，远传式控制等功能是电子方式的衡量器，即机电结合式电子衡器。

近30年以来，工艺流程中的现场称量，配料定量称重，以及产品质量的监测等工作，都不能离开能输出电信号的电子衡量器。

这是因为电子衡量器不仅能给出质量和重量值的信号，而且也可以作为总系统中的一个单元承担着控制和检验功能，从而推进工业生产与贸易交往的自动化和合理化。

电子衡器具有反应速度特别快，测量范围广，应用面广，结构简单，使用操作方便，信号远传，便于计算机控制等特点，计量精度较高，从而实现了多功能，多用途。

1.2电子秤的发展现状和发展趋势1.2.1发展现状电子衡量器在日常生活中涉及特别广泛，最近些年来越来越多地参与到数据处理和过程控制里面，使现代称重技术与数据系统在工艺技术，预包装技术，储运技术，收货业务，商业销售领域中，成为不可缺失的组成部分。

电子衡量器种类繁多，并且涉及到贸易结算，还有广大消费者的利益，所以被世界各国政府相当关注和重视，并且被确定为我国强制管理的法制计量设备。

电子衡量器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段，对加强企业管理，严格生产，贸易结算，交通运输，港口计量和科学研究都起到了非常重要的作用。

50年代中期电子技术的涉入，推动了衡量器制造业的快速发展。

60年代初期，由于出现机电结合式电子衡量器，经过40多年的不断改进和完善，我国电子衡量器从最开始的机电结合型发展到现在的全能电子型和数字智能型。

我国电子衡量器的技术设备与检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平。

电子衡器制造技术与应用得到了突飞猛进的发展。

电子称重技术由静态称重向动态称重技术发展，计量方法从模拟测量向数字测量发展，测量方面的特点从单参数测量演变成多参数测量，要强调的是是对快速称重与动态称重的研究和应用。

总而言之，我们国家电子衡量器产品的质量与数量和工业较为的发达国家相比还有比较大的差距，其中最主要差距在于技术和工艺技术不够先进，工艺装备和测试设备表老化，开发能力具有一定的缺陷，产品的种类规格不多，功能不够齐全，稳定性和可靠性较差等。

1.2.2发展趋势电子台秤是载于秤的盘，台座，钩上的物品的重量由于传感器发生形变反应平衡，从而由仪器显示屏显示的电子衡量器。

是一种集于机、电、仪于一体的小型电子设备，具有多功能，精确度高，快速和动态计量，稳定性可靠等众多特征，它代表了衡量器产品发展的方向。

电子台秤属于日常应用的衡量器，是劳动密集型产品。

电子秤产品总的发展趋势是小型化，模块化，集成化，智能化；其技术性能趋向是速率高，准确度高，稳定性高，可靠性好；它的功能的发展方向是称重计量的控制信息与非控制信息并重的智能化功能体系；它的应用性能方向在与于综合性与组合型[2]。

(1)小型化近些年来新开发出来的电子台秤结构巧妙的体现了体积小，精度高，重量轻的发展趋势。

相对于较低容量的电子轮轴秤和电子台秤，可应用超薄型与将薄型的形状为园的称重传感器，置入钢板和铝板底面和称重传感器外径相同的盲孔里面，最后变成低外形的秤体结构，秤的额定载荷与力学要求计算来决定用多少个传感器与传感器位置。

钢板和铝板就设为秤体的台面，称重传感器是传感器件，也是承力支点，极大地缩简秤体结构，降低了设计系统连接环节，在一定程度上降低了成本，并且大大提升了稳定性和可靠性。

对于中等和较大容量的电子秤、电子地上衡量器，可以采用方形和长方形闭合截面的薄壁型钢，一个整体的竹排式的秤体由并联排队列得形式焊接而成，在外围有两根薄壁型钢两端的切口里面有4个传感器分别安装，装备在称重传感器承力点上的固定支承就是所谓的承力支点，也就是简化了承力传力机构，又节瘁了秤体大小，高度，这是一种很有发展前途的秤体结构。

对于大型电子台秤，有限元法进行等强度与刚度计算可以被利用，也可以采用抗弯刚度大的型材与轻型波纹夹心钢板等。

(2)模块化对于大型和超大型的承载结构体，例如大型静动态电子汽车衡等，已经开始采用几种长度的标准结构的模块，它是经过分体组合，而产生新的品种，新的规格。

以5m，6m，7m 长的同宽度3种标准模块举例，由单块，二块，三块，四块分体组合。