基于单片机的电阻应变片式称重传感器简易电子秤设计(附件)【字数：10361】
摘 要本设计是一种基于单片机的电阻应变片式称重传感器简易电子秤，具有去皮、设置单价、称重和计价等基本功能，其设计成本低、体积小、误差小。论文主要论述了该电子秤的设计思路，分析称重过程中产生误差的原因，详细介绍电子秤的各个模块功能、实现方式以及具体电路设计。该设计主要由单片机STC89C51RC电路、HX711模数转换芯片电路、1602液晶（LCD）显示模块、电阻应变片式传感器以及矩阵键盘组成。物品放在压力传感器外部的承重板上，传感器采集的数据通过HX711芯片进行模数转换，转换后的数据传送到单片机进行处理，并结合利用矩阵键盘设置物品的单价，并将测量的称重重量和计算得到的总价显示在1602液晶屏上。设计的简易电子秤有称重范围，当物品超过称重上限10kg时蜂鸣器会发出警报。误差范围为称重0-100g，误差为1g；称重100-500g时，误差为3g。该简易电子秤具有携带方便和操作简单等优点，对需求小型精秤的商家和家庭用户具有很高的推广价值。
Key words：electronic scales; resistance strain gauges; micro controller unit (MCU) STC89C51RC; analogdigital conversion (ADC) HX711 目 录
第一章 绪论 1
1.1设计的背景 1
1.2研究现状 1
1.3设计的意义 1
1.3.1对社会的意义 1
1.3.2对个人的意义 1
第二章 总体设计 3
2.1设计思路 3
2.2单片机的选用 3
第三章 硬件设计 5
3.1单片机控制模块 5
3.2模数转换电路模块 7
3.3压力传感模块 9
3.3.1传感器工作原理 9
3.3.2传感器测量量程 11
3.4显示模块 11
3.5键盘输入模块 12
第四章 软件设计 13
4.1系统主程序设计 13
4.2系统子程序设计 14
4.2.1HX711模数转换程序 14
4.2.2键盘扫 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
描程序 15
4.2.3显示子程序 16
第五章 电子秤实物制作 18
5.1仿真 18
5.2单片机程序编写 18
5.3组装、焊接 18
5.3.1传感模块制作 18
5.3.2主模块制作 20
5.4实物测试 20
5.4.1键盘和显示测试 20
5.4.2模数转换对应数值测量 20
5.4.3重量测试 21
5.5误差分析 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录A 电子秤原理图 26
附录B 程序 27
第一章 绪论
1.1设计的背景
随着时代科技的发展，老式的电子秤早已不能满足各行各业的需求。电子称重技术也逐渐像多方向发展，早期的静态称重技术已被动态称重所取代；单参数测量效率低下，而多参数测量是发展趋势；模拟测量误差较大、饱受诟病，数字测量技术的发展有效的解决了这个问题。传统的机械式称重工具精度低、体积大、应用范围小，而且操作不方便，正逐渐被新型的电子秤所取代[1]。
1.2研究现状
上个世纪七十年代，早期的电子秤被发明出来，早期的电子秤克服了传统机械式称重工具的大部分缺点，精度提高很多，应用范围也变广了。但是，早期的电子秤大都基于模拟电路来制作的，很多功能都有待完善，最重要的一点是制作成本较高[2]。近年来，随着微电子技术的发展，数字芯片的价格开始大幅降低，这意味着如果要设计制作电子秤的话，可以使用各种各样的数字芯片，成本问题得到了解决。事实也是如此，很多模拟控制的产品逐渐被数字控制取代，而使用了数字芯片控制的电子秤，其精度得到了提高，体积开始减小，应用范围也越来越广。
1.3设计的意义
1.3.1对社会的意义
社会的发展是联动的，一项技术发展大都会带动其他实物的发展，高精度、低成本的数字芯片的出现，促进了电子秤的发展。电子秤广泛应用于日常生产生活中，大到国家商品的进出口，小到家庭厨房的称量，微处理技术和传感技术的发展也大大推动设计制造高精度电子秤的进程。有需求才有市场，如今的电子秤市场可以说是“百花齐放”。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器[3]。但是，目前市场上使用的称量工具，或者是结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，精度稳定性不好，调正时间长，易损件多，维修困难。因此，有必要针对性地开发出一套有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处。本次设计将解决电子秤的智能化和高成本的问题。
1.3.2对个人的意义
想要完成本次设计，自己必须做好充分的准备，通过查阅大量相关资料，丰富自己的知识储备。仔细研究本次设计中所用到的单片机，结合平时的专业知识完成设计，加深了对单片机相关知识的掌握，也让我充分体会到理论与实践相结合的重要性。虽然本次研究有指导老师和同学的帮助，但我掌握了主动权，通过前期的准备，加深了对相关知识的掌握。从准备阶段的资料查阅到后期的实物制作都能独自完成，加强了我自主性学习的能力，通过设计的完成能使我在运用工程概念解决实际问题方面的能力得到锻炼和提高。加深了对电路设计、电路分析等电路方面知识的理解与掌握，更加熟悉C语言的编写与仿真软件的使用，节约成本的要求也提醒我日常生活和学习工作中要学会节能优化。 第二章 总体设计
2.1设计思路
本设计主要由单片机控制模块、模数转换模块、电阻应变传感器模块、键盘输入模块、显示模块组成。该电子秤的工作原理为：重物放置于承重板上，重物的重力作用让电阻应变片的弹性体发生弹性形变，形变会转换成一个与重量成正比的电信号，一般情况下传感器产生的电信号很小，所以电信号需要经过放大再由模数转换芯片转换成数字信号，然后传送给单片机进行处理，具体重量会通过显示器显示，如果超过限定重量，蜂鸣器会发出警报[4]。总体设计思路如图21所示。
Key words：electronic scales; resistance strain gauges; micro controller unit (MCU) STC89C51RC; analogdigital conversion (ADC) HX711 目 录
第一章 绪论 1
1.1设计的背景 1
1.2研究现状 1
1.3设计的意义 1
1.3.1对社会的意义 1
1.3.2对个人的意义 1
第二章 总体设计 3
2.1设计思路 3
2.2单片机的选用 3
第三章 硬件设计 5
3.1单片机控制模块 5
3.2模数转换电路模块 7
3.3压力传感模块 9
3.3.1传感器工作原理 9
3.3.2传感器测量量程 11
3.4显示模块 11
3.5键盘输入模块 12
第四章 软件设计 13
4.1系统主程序设计 13
4.2系统子程序设计 14
4.2.1HX711模数转换程序 14
4.2.2键盘扫 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
描程序 15
4.2.3显示子程序 16
第五章 电子秤实物制作 18
5.1仿真 18
5.2单片机程序编写 18
5.3组装、焊接 18
5.3.1传感模块制作 18
5.3.2主模块制作 20
5.4实物测试 20
5.4.1键盘和显示测试 20
5.4.2模数转换对应数值测量 20
5.4.3重量测试 21
5.5误差分析 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录A 电子秤原理图 26
附录B 程序 27
第一章 绪论
1.1设计的背景
随着时代科技的发展，老式的电子秤早已不能满足各行各业的需求。电子称重技术也逐渐像多方向发展，早期的静态称重技术已被动态称重所取代；单参数测量效率低下，而多参数测量是发展趋势；模拟测量误差较大、饱受诟病，数字测量技术的发展有效的解决了这个问题。传统的机械式称重工具精度低、体积大、应用范围小，而且操作不方便，正逐渐被新型的电子秤所取代[1]。
1.2研究现状
上个世纪七十年代，早期的电子秤被发明出来，早期的电子秤克服了传统机械式称重工具的大部分缺点，精度提高很多，应用范围也变广了。但是，早期的电子秤大都基于模拟电路来制作的，很多功能都有待完善，最重要的一点是制作成本较高[2]。近年来，随着微电子技术的发展，数字芯片的价格开始大幅降低，这意味着如果要设计制作电子秤的话，可以使用各种各样的数字芯片，成本问题得到了解决。事实也是如此，很多模拟控制的产品逐渐被数字控制取代，而使用了数字芯片控制的电子秤，其精度得到了提高，体积开始减小，应用范围也越来越广。
1.3设计的意义
1.3.1对社会的意义
社会的发展是联动的，一项技术发展大都会带动其他实物的发展，高精度、低成本的数字芯片的出现，促进了电子秤的发展。电子秤广泛应用于日常生产生活中，大到国家商品的进出口，小到家庭厨房的称量，微处理技术和传感技术的发展也大大推动设计制造高精度电子秤的进程。有需求才有市场，如今的电子秤市场可以说是“百花齐放”。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器[3]。但是，目前市场上使用的称量工具，或者是结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，精度稳定性不好，调正时间长，易损件多，维修困难。因此，有必要针对性地开发出一套有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处。本次设计将解决电子秤的智能化和高成本的问题。
1.3.2对个人的意义
想要完成本次设计，自己必须做好充分的准备，通过查阅大量相关资料，丰富自己的知识储备。仔细研究本次设计中所用到的单片机，结合平时的专业知识完成设计，加深了对单片机相关知识的掌握，也让我充分体会到理论与实践相结合的重要性。虽然本次研究有指导老师和同学的帮助，但我掌握了主动权，通过前期的准备，加深了对相关知识的掌握。从准备阶段的资料查阅到后期的实物制作都能独自完成，加强了我自主性学习的能力，通过设计的完成能使我在运用工程概念解决实际问题方面的能力得到锻炼和提高。加深了对电路设计、电路分析等电路方面知识的理解与掌握，更加熟悉C语言的编写与仿真软件的使用，节约成本的要求也提醒我日常生活和学习工作中要学会节能优化。 第二章 总体设计
2.1设计思路
本设计主要由单片机控制模块、模数转换模块、电阻应变传感器模块、键盘输入模块、显示模块组成。该电子秤的工作原理为：重物放置于承重板上，重物的重力作用让电阻应变片的弹性体发生弹性形变，形变会转换成一个与重量成正比的电信号，一般情况下传感器产生的电信号很小，所以电信号需要经过放大再由模数转换芯片转换成数字信号，然后传送给单片机进行处理，具体重量会通过显示器显示，如果超过限定重量，蜂鸣器会发出警报[4]。总体设计思路如图21所示。
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