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  現(xiàn)在市面上所用的稱量工具，或是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或運(yùn)行不夠可靠，而且成本偏高，精度的穩(wěn)定性不夠，調(diào)整時(shí)間較長(zhǎng)，容易發(fā)生損壞，維修較困難，裝機(jī)容量較大，能源消耗大，制造成本偏高。

  但電子秤是綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)等多種科技的新型稱重儀器。由于其方便、快捷與準(zhǔn)確等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)與貿(mào)易活動(dòng)。

  當(dāng)今，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用，而由計(jì)算機(jī)控制的稱重工具不斷朝著高效化、精確化和智能化的方向發(fā)展。為此，研究并制造低成本、高性能的簡(jiǎn)易電子秤有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

  1.設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)主要由 STC89C52 單片機(jī)主控芯片、24 位 A/D 芯片 HX711 電路、稱重傳感器、電源系統(tǒng)、矩陣鍵盤和液晶顯示組成。

  2. A/D 轉(zhuǎn)換模塊A/D 轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。我們可以選擇 ADC 的種類有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近型、積分型 ADC，新發(fā)展起來(lái)的∑ -Δ 型和流水線型 ADC。根據(jù)系統(tǒng)的精度要求采用 HX711集成芯片。

  3. 顯示模塊數(shù)據(jù)顯示是電子秤的基本功能，是重要的人機(jī)交互組成部分，能夠?qū)�測(cè)量電路測(cè)得的數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理后直觀地顯示出來(lái)。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的顯示模塊需要顯示多位數(shù)字，若是使用數(shù)碼管顯示，則會(huì)占用多個(gè)單片機(jī) I/O 口，使得電路復(fù)雜化，故選用 LCD1602A 顯示，晶背光電源。

  4. 放大電路因?yàn)?HX711 芯片兼有 A/D 轉(zhuǎn)換與放大電路功能，于是在設(shè)計(jì)中使用使用 HX711 集成芯片。該芯片與后端 MCU 芯片的接口和編程十分簡(jiǎn)單，全部控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng)，不需對(duì)芯片內(nèi)部寄存器進(jìn)行編程。

  將系統(tǒng)程序燒錄在 STC89C52 內(nèi)部的 flash 存儲(chǔ)器中，分為主程序和若干子程序。主程序的功能為系統(tǒng)初始化，管理以及調(diào)用每個(gè)子程序。

  5. 理論分析與計(jì)算電阻應(yīng)變片為本電子秤設(shè)計(jì)的重要部件。由應(yīng)變片產(chǎn)生的電阻變化，然后利用交流全橋測(cè)量原理獲得一定大小的輸出電壓，通過電路輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)重量的線性關(guān)系，建立具體的數(shù)學(xué)模型，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)物品質(zhì)量的稱重。靈敏系數(shù) K 作為重要參數(shù)。設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長(zhǎng)度為 L，橫截面為半徑是 r的圓形，其面積記作 S，其電阻率記作 ρ，這種材料的泊松系數(shù)是 μ。當(dāng)沒有受外力作用到這根電阻絲時(shí)，它的電阻值為 R：R = ρL/S（Ω） ①當(dāng)金屬電阻絲兩端受到作用力 F 時(shí)，將會(huì)伸長(zhǎng)，說明了金屬電阻絲發(fā)生變形。設(shè)其長(zhǎng)度變化為 ΔL，那么橫截面積縮小，設(shè)其截面圓半徑減少 Δr。而且還可以用實(shí)驗(yàn)證明，金屬電阻絲在變形后，電阻率也發(fā)生了變化，記作 Δρ。對(duì)式①求全微分，即求出電阻絲伸長(zhǎng)后，其電阻值發(fā)生的改變。

  由于ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 ②用式①去除式②可得ΔR/R = Δρρ + ΔL/L – ΔS/S ③此外，因?yàn)閷?dǎo)線的橫截面積為 S = πr2，則 Δs =2πr*Δr，所以ΔS/S = 2Δr/r ④由材料力學(xué)可知Δr/r = -μΔL/L ⑤其中，負(fù)號(hào)表示伸長(zhǎng)時(shí)，半徑方向是縮小的。μ 是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式④⑤代入③，有ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L=（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L= K *ΔL/L ⑥其中K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L） ⑦式⑥說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對(duì)變化）和電阻絲伸長(zhǎng)率（長(zhǎng)度相對(duì)變化）之間的關(guān)系。

  6. 測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果4.1 測(cè)試方案為了更全面、更準(zhǔn)確地進(jìn)行電子秤的測(cè)試，我們?cè)跍y(cè)試過程中著重對(duì)電子秤的精度進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試前必須反復(fù)檢查，仿真電路和硬件電路必須與系統(tǒng)原理圖完全相同，硬件電路保證無(wú)虛焊。

  7. 精度精度是指測(cè)量?jī)x器的讀數(shù)（或測(cè)量結(jié)果）與被測(cè)量真值相一致的程度，不光用來(lái)測(cè)評(píng)測(cè)量?jī)x器的性能，還是評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果最基本、最主要的指標(biāo)。精度還可以用精密度、正確度和準(zhǔn)確度三個(gè)指標(biāo)加以表征。

  8.信號(hào)處理與數(shù)據(jù)校準(zhǔn)本過程在整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中至關(guān)重要。由于砝碼為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量 m，在稱重時(shí)表現(xiàn)為模擬信號(hào)，由電阻應(yīng)變片和 A/D 轉(zhuǎn)換模塊收集并轉(zhuǎn)化。HX711 芯片在轉(zhuǎn)換完成后對(duì)主控芯片返回值的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量并不完全匹配，因此需要校正。在本設(shè)計(jì)中我們多處采用多種不同的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)方式，以減小數(shù)據(jù)的波動(dòng)，提高數(shù)據(jù)的線性度。其一，改變HX711 驅(qū)動(dòng)程序中的參數(shù)，放大采集到的信號(hào)；其二，利Microsoft Excel 軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。