電子秤系統(tǒng)的發(fā)展及原理研究

張紅明

摘要：電子秤是人們?nèi)粘Ｉ钪泻芷毡榈挠闷?，其廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工廠生廠、集貿(mào)市場、超市、大型商場、及零售業(yè)等公共場所的信息顯示和重量計(jì)算。其采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)一體化的電子稱量裝置，才能滿足并解決現(xiàn)實(shí)生活中提出的"快速、準(zhǔn)確、連續(xù)、自動(dòng)"稱量要求，同時(shí)有效地消除認(rèn)為誤差，使之更符合法制計(jì)量管理和工業(yè)生產(chǎn)過程控制的應(yīng)用要求。

本文是基于嵌入式設(shè)計(jì)的電子秤，使用了STM32F103系列的單片機(jī)作為主控芯片，通過電阻應(yīng)變式傳感器，將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)由HX711芯片將信號(hào)放大同時(shí)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)采集。在輸出方面用TFT液晶顯示屏，將單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，以文字過圖形的方式在屏幕上顯示出來。同時(shí)該作品可以實(shí)時(shí)監(jiān)視主控芯片內(nèi)部外部的溫度環(huán)境。

本文主要是針對(duì)單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的處理和轉(zhuǎn)換，計(jì)算，以及將數(shù)據(jù)輸出的問題進(jìn)行了深入研究和探討。

關(guān)鍵詞：電子秤；單片機(jī)；傳感器；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

中圖分類號(hào)：G648 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2016）05-0367-01

秤是一種計(jì)量的工具，從古代開始就有了，從發(fā)明以來已有2000多年的歷史，電子秤雖然只是近年來的才出現(xiàn)的產(chǎn)品，但是由于其方便、易用、稱量準(zhǔn)確等特點(diǎn)，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪泻芷毡榈挠闷?，其廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工廠生廠、集貿(mào)市場、超市、大型商場、及零售業(yè)等公共場所的信息顯示和重量計(jì)算。其采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)一體化的電子稱量裝置，才能滿足并解決現(xiàn)實(shí)生活中提出的"快速、準(zhǔn)確、連續(xù)、自動(dòng)"稱量要求，同時(shí)有效地消除認(rèn)為誤差，使之更符合法制計(jì)量管理和工業(yè)生產(chǎn)過程控制的應(yīng)用要求。

國內(nèi)電子稱量技術(shù)基本上達(dá)到了國際上20世紀(jì)90年代中期的水平，少數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)已處于國際領(lǐng)先水平。但是與一些發(fā)達(dá)國家相比還是相差很大的距離。一些發(fā)達(dá)國家的電子稱量技術(shù)已經(jīng)大道了很高水平，特別是在準(zhǔn)確度和可靠性等方面有了很大的提高。在沉重傳感器方面，國外電子秤產(chǎn)品的品種和結(jié)構(gòu)又有創(chuàng)新，技術(shù)功能和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

利用電子技術(shù)的方法測量、顯示和控制物料質(zhì)量的稱重儀表。電子秤用于需要快速、遠(yuǎn)距離測量以及數(shù)字顯示、打印、自動(dòng)控制等場合。稱量范圍可從幾克到幾百噸，稱量精確度可達(dá) 0.001～0.0001以上。在應(yīng)用中，可用它構(gòu)成料斗秤、吊車秤、計(jì)價(jià)秤、地中衡、汽車秤、軌道衡和皮帶秤等。電子秤按稱重方式分為分批稱重式和連續(xù)稱重式兩類。 電子秤與機(jī)械秤、機(jī)械-電氣秤、液動(dòng)秤比較，除機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、維修工作量小等外，突出的優(yōu)點(diǎn)是能組合成自動(dòng)化程度很高的、復(fù)雜的、多組分配料稱量控制系統(tǒng)。

基于嵌入式設(shè)計(jì)的電子秤，使用單片機(jī)作為主控芯片，通過電阻應(yīng)變式傳感器，將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)由芯片組將信號(hào)放大同時(shí)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)采集。在輸出方面用TFT液晶顯示屏，將單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，以文字過圖形的方式在屏幕上顯示出來。同時(shí)該作品可以實(shí)時(shí)監(jiān)視主控芯片內(nèi)部外部的溫度環(huán)境。

電子稱的主要功能模塊可以主要?jiǎng)澐譃槿竽K：數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換模塊，人機(jī)交互界面模塊。數(shù)據(jù)采集模塊是使用電阻應(yīng)變式傳感器將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過運(yùn)算放大器將得到的電壓信號(hào)放大，于是下一級(jí)的A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)處理；數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)據(jù)采集模塊得到的信號(hào)進(jìn)行處理；人機(jī)交互界面模塊完成人機(jī)間的信息交換。

整個(gè)系統(tǒng)的流程框圖，如下圖所示：

隨著技術(shù)的不斷突破和提高，未來的電子秤的發(fā)展趨勢將更加趨于小型化，模塊化，集成化，智能化，綜合性，組合性等特點(diǎn)，必將給我們的生活帶來更多的便利。