多功能电子秤的系统设计

本设计时基于单片机控制 只要利用电阻应变片式传感器和电子秤专用AD转换电路设计的一跨电子秤

1 多功能电子秤系统设计原理及方案

2.1 系统设计原理

系统设计主要分为硬件电路和软件电路的设计以及系统的仿真。在硬件电路设计中，主要采用基于单片机AT89S52为控制系统中心，电阻应变式传感器作为数据信号的采集模块，利用电子秤专门的A/D转换芯片HX711对采集的模拟信号进行模数转换以便驱动单片机，数据显示采用LCD12864液晶屏显示，采用4*4键盘电路实现其对系统的人工控制，在这几个模块的相互作用下以实现电子秤的基本功能。系统的软件电路设计部分主要采用C语言进行编程，其简单高效的有点有利于赋予各个功能。最后就是系统的整体仿真与调试，以此最终实现基于单片机控制的多功能电子秤的设计。满足设计要求和实现功能。设计框图如下：

2.2 传感器的选择

方案一：压电式测力传感器。压电式测力传感器主要是利用压电元件能够直接从力到电转换的一种传感器，在一些拉、压的场合，大多是采用双片或多片石英晶片作为压电元件。因为它的刚度较大，测量范围广泛，有着较高的线性及稳定性，优越的动态性能。在采用时间常数较大的电荷放大器时。能够测量准静态力。

压电式传感器的主要工作原理就是压电效应，即一些物体在沿一定方向受到力的作用时而产生改变时，这样的情况下它的表面上会产生电荷，如果把外力去掉时，表面又重新回到不带电的情况，这种现象就称为正压电效应。在压电物质的两个电极的表面上，若施加交流电压，这样压电片能触发机械振动，即压电片在电极方向上有伸缩的现象，这也被称为压电材料的电致伸缩效应，也就是逆压电效应。正是由于这样的工作原理压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷只有在回路2具有无限大的输入阻抗时才能得到保存。实际的情况不是这样的，这也就意味这压电传感器只能作为动态应力的传感器。由此可见，不能满足本次设计的要求。

方案二：电阻应变片式传感器。电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。金属丝的电阻值随它受到的机械形变的变化而发生相应变化的现象称为金属的电阻应变效应。然而被测量是荷重和力的应变片式传感器都都叫做应变片力传感器，这种传感器在工业测量中应用较为广泛，它要求灵敏度和稳定性都比较高。同时电阻传感器有其独特的优点，结构简易、输出精度很高、很好的线性和稳定性等。

应变片是利用其变化对应的电阻变化，当然在显示过程中电阻式不便的，因此就需要把电阻的变化转变为电压或者电流的变化，这样一来就要有专门的测量电路，一般采用的电桥的方法。这种电桥的方法还分为直流电桥和交流电桥，其中直流电桥的特点是信号一般不会受到各元件和导线的分布电感及电容的影响，此外它的抗干扰能力比较强，但机械应变的输出信号比较小，所以就要求用增益大和稳定性好的放大器放大。以便能够提供足够大的信号为后续电路提供信号。此外这样的传感器是能够测量静态重量的。

综上所述，本次多功能电子秤的测量称重模块设计采用方案二，即采用电阻应变片式传感器作为称重传感器作为测量部分。