自动标定的电子称量系统的设计与实现
摘 要在我们的日常生活中电子产品成为我们必不可少的生活用品，电子秤也是我们所需的电子产品之一，它随处可见。称重传感器、AD转换器、单片机系统、显示器以及按键电路组合在一起形成了实用的现代称重工具。本系统是采用STC89C52单片机芯片为控制单元，采用压力传感器进行数据采集，通过AD转换后送入单片机进行处理，然后由显示器显示数据。本系统主要实现自动校准的功能。根据压力传感器输出的数据与AD转换后的数值之间的关系推导出校准系数的计算公式，再根据计算公式编写自动校准的程序。结构简单，操作方便，成本低等是本设计的特点。
Key words:STC89C52, pressure sensor, the calibration coefficient 目 录
1.绪论 1
1.1前言 1
1.2选题的目的与意义 1
1.3系统设计的重点与难点 1
2.系统的设计目标与方案选择 3
2.1系统设计目标 3
2.2基本设计思路 3
2.2.1系统功能框图 3
2.2.2系统设计思路 3
2.3系统总体方案的设计与比较 3
3.系统硬件电路的设计 6
3.1总体设计 6
3.2称重传感器与AD转换电路 6
3.2.1称重传感器的选型 6
3.2.2称重传感器的测量电路 8
3.3.3 AD转换电路芯片的选择 10
3.2.4AD转换电路 12
3.3主控模块 13
3.3.1主控模块的电路图 13
3.3.2模块的硬件说明 13
3.4人机交互界面模块 15
3.4.1按键输入电路 15
3.4.2显示输出电路 17
3.5片外存储电路 17
3.5.1存储芯片的选择 17
3.5.2存储电路 18
3.6超重报警电路 19
4.系统软件设计 21
4.1数据处理 21
4.4.1无效物理量的处理 21
4.4.2标度转换 21
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4.4.3零点漂移的处理 22
4.1.4数字滤波 23
4.2系统主程序流程图 23
4.3系统显示程序流程图 24
4.4系统按键检测部分流程图 25
5.校准功能的设计 27
5.1校准系数公式的推导 27
5.2自动校准功能的实现 27
5.3自动校准的方法 28
6.系统整体调试 29
6.1电路调试时遇到的问题 29
6.2问题的解决方法 29
7.总结 30
致谢 31
附录（电路图） 32
附录（实物调试图） 33
附录（部分程序） 34
参考文献 43
1.绪论
1.1前言
古时候人们称量物体的重量用的是机械秤，但是它称量的物体重量不大，就比如称大象，就必须先称与大象相同重量的物体，不可能将大象的重量直接称量出来，这种方法耗时耗力。由于科学技术的发展与创新，现在电子秤逐渐代替了机械秤的位置。在市场上，低成本、小体积、智能化的电子秤拥有广阔的发展前景。
如今市场上电子秤的品种越来越多，给人们的日常生活提供了多种的方便，它成为人们生活中的必备电子产品。电子秤的特点是节约时间、提高工作的效率等。
电子秤的功能有很多，它不仅可以精确的称出物品的重量，还能去皮重、累计物品重量，输入物品单价的后，系统可以自动计算出物品总价，可以说很智能化，且很精确。因此，顾客买得放心，商家卖的也舒心。
本设计可以实现的功能有基本的称重功能，去皮重功能，显示功能还有自动校准的功能。
1.2选题的目的与意义
现在市场上的电子产品愈来愈多，产品的种类也日益繁多。为了深入了解电子产品的工作原理及应用，因此选择了日常生活中常见常用的电子秤。
在本次的设计中，涉及到的知识很多，如传感器知识、单片机知识、模拟电子技术知识、数字电子技术知识等多种学科知识。这一次的设计是多种学科知识的综合运用。通过本次设计可以提高本专业各学科知识的综合运用能力，动手能力。在本次的设计中可以解了硬件开发的工作流程，掌握了开发步骤；在软件设计可以中加深C语言编程知识的巩固，可以熟练地使用仿真软件，这些在都可以为将来的工作做准备。
随着科学技术的发展、进步，不断的创新，市场上所用的电子秤要求越来越高了。电子秤的精度是衡量电子秤优劣的主要因素，而影响其精度的主要有自身的结构、使用的传感器精度、显示仪器的精度等。在机械方面，因材料的强度与刚度限制会引起力的传递误差，传感器会出现输出信号非线性，再加上要经过信号放大、AD转换等电路存在的非线性，使得输出非线性信号所引起的误差变得让人不容忽视。
1.3系统设计的重点与难点
本课题设计的重点是如何实现自动校准。当称重数据出现误差是，需要将其改正，否则这个系统将会是不合格的。如何找到校准的系数就是解决自动校准的关键。本设计要实现当按校准按键时，出现校准界面，等待校准界面稳定时放入100g砝码进行校准，当校准成功时，就可以退出校准的界面。
本课题主要的难点是称重传感器输出信号是否为非线性，如何将称重传感器输出的电信号转换成物体的重量信号并显示出来。称重传感器因为温度、工作环境等所引起的误差又该如何处理等问题。
2.系统的设计目标与方案选择
2.1系统设计目标
所设计的系统要实现的功能如下：
可以称量物体的重量并显示出来；
可以去除皮重；
可以自动校准；
输入单价，可以根据重量和单价之间的公式计算出金额；
可以根据需要存储数据。
2.2基本设计思路
2.2.1系统功能框图
数据采集模块、主控模块、人机交互界面模块和电源模块组成了系统的功能框图。如下图所示。
图2.1系统功能框图
2.2.2系统设计思路
从系统设计的目标来看，数据采集模块、主控模块、人机交互界面模块、存储模块等是本系统功能模块的组成部分。称重传感器、线性放大电路和AD转换器组成数据采集模块。由AD转换电路转换好的数字信号输入到控制模块，经过控制模块的处理来驱动显示器显示出来。存储模块可以存储有用的数据。由于传感器的输出是否为线性的问题和其他影响因素，因此对于软件部分要求要高一点。本系统还有一个超重报警系统，这样就可以防止被测物体的重量超过量程而损坏测量系统。
2.3系统总体方案的设计与比较
在设计电子秤时有如下几种方案
方案一：如下图
图2.2方案一
方案一显示物体重量的显示器使用的是数码管。数码管只能显示数字、简单的英文字符，而不能显示汉字以及其他复杂的字符，因此不方便大众观看。传感器输出的信号很小，在经过系统的其他电路之后，导致显示器现实的数据会更加的小而且误差会很大，这样所设计的系统的准确度会很低。而且此系统测量物体超过量程值时不会报警提醒，容易损坏测量系统。不满足此次设计的目的。
Key words:STC89C52, pressure sensor, the calibration coefficient 目 录
1.绪论 1
1.1前言 1
1.2选题的目的与意义 1
1.3系统设计的重点与难点 1
2.系统的设计目标与方案选择 3
2.1系统设计目标 3
2.2基本设计思路 3
2.2.1系统功能框图 3
2.2.2系统设计思路 3
2.3系统总体方案的设计与比较 3
3.系统硬件电路的设计 6
3.1总体设计 6
3.2称重传感器与AD转换电路 6
3.2.1称重传感器的选型 6
3.2.2称重传感器的测量电路 8
3.3.3 AD转换电路芯片的选择 10
3.2.4AD转换电路 12
3.3主控模块 13
3.3.1主控模块的电路图 13
3.3.2模块的硬件说明 13
3.4人机交互界面模块 15
3.4.1按键输入电路 15
3.4.2显示输出电路 17
3.5片外存储电路 17
3.5.1存储芯片的选择 17
3.5.2存储电路 18
3.6超重报警电路 19
4.系统软件设计 21
4.1数据处理 21
4.4.1无效物理量的处理 21
4.4.2标度转换 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
4.4.3零点漂移的处理 22
4.1.4数字滤波 23
4.2系统主程序流程图 23
4.3系统显示程序流程图 24
4.4系统按键检测部分流程图 25
5.校准功能的设计 27
5.1校准系数公式的推导 27
5.2自动校准功能的实现 27
5.3自动校准的方法 28
6.系统整体调试 29
6.1电路调试时遇到的问题 29
6.2问题的解决方法 29
7.总结 30
致谢 31
附录（电路图） 32
附录（实物调试图） 33
附录（部分程序） 34
参考文献 43
1.绪论
1.1前言
古时候人们称量物体的重量用的是机械秤，但是它称量的物体重量不大，就比如称大象，就必须先称与大象相同重量的物体，不可能将大象的重量直接称量出来，这种方法耗时耗力。由于科学技术的发展与创新，现在电子秤逐渐代替了机械秤的位置。在市场上，低成本、小体积、智能化的电子秤拥有广阔的发展前景。
如今市场上电子秤的品种越来越多，给人们的日常生活提供了多种的方便，它成为人们生活中的必备电子产品。电子秤的特点是节约时间、提高工作的效率等。
电子秤的功能有很多，它不仅可以精确的称出物品的重量，还能去皮重、累计物品重量，输入物品单价的后，系统可以自动计算出物品总价，可以说很智能化，且很精确。因此，顾客买得放心，商家卖的也舒心。
本设计可以实现的功能有基本的称重功能，去皮重功能，显示功能还有自动校准的功能。
1.2选题的目的与意义
现在市场上的电子产品愈来愈多，产品的种类也日益繁多。为了深入了解电子产品的工作原理及应用，因此选择了日常生活中常见常用的电子秤。
在本次的设计中，涉及到的知识很多，如传感器知识、单片机知识、模拟电子技术知识、数字电子技术知识等多种学科知识。这一次的设计是多种学科知识的综合运用。通过本次设计可以提高本专业各学科知识的综合运用能力，动手能力。在本次的设计中可以解了硬件开发的工作流程，掌握了开发步骤；在软件设计可以中加深C语言编程知识的巩固，可以熟练地使用仿真软件，这些在都可以为将来的工作做准备。
随着科学技术的发展、进步，不断的创新，市场上所用的电子秤要求越来越高了。电子秤的精度是衡量电子秤优劣的主要因素，而影响其精度的主要有自身的结构、使用的传感器精度、显示仪器的精度等。在机械方面，因材料的强度与刚度限制会引起力的传递误差，传感器会出现输出信号非线性，再加上要经过信号放大、AD转换等电路存在的非线性，使得输出非线性信号所引起的误差变得让人不容忽视。
1.3系统设计的重点与难点
本课题设计的重点是如何实现自动校准。当称重数据出现误差是，需要将其改正，否则这个系统将会是不合格的。如何找到校准的系数就是解决自动校准的关键。本设计要实现当按校准按键时，出现校准界面，等待校准界面稳定时放入100g砝码进行校准，当校准成功时，就可以退出校准的界面。
本课题主要的难点是称重传感器输出信号是否为非线性，如何将称重传感器输出的电信号转换成物体的重量信号并显示出来。称重传感器因为温度、工作环境等所引起的误差又该如何处理等问题。
2.系统的设计目标与方案选择
2.1系统设计目标
所设计的系统要实现的功能如下：
可以称量物体的重量并显示出来；
可以去除皮重；
可以自动校准；
输入单价，可以根据重量和单价之间的公式计算出金额；
可以根据需要存储数据。
2.2基本设计思路
2.2.1系统功能框图
数据采集模块、主控模块、人机交互界面模块和电源模块组成了系统的功能框图。如下图所示。
图2.1系统功能框图
2.2.2系统设计思路
从系统设计的目标来看，数据采集模块、主控模块、人机交互界面模块、存储模块等是本系统功能模块的组成部分。称重传感器、线性放大电路和AD转换器组成数据采集模块。由AD转换电路转换好的数字信号输入到控制模块，经过控制模块的处理来驱动显示器显示出来。存储模块可以存储有用的数据。由于传感器的输出是否为线性的问题和其他影响因素，因此对于软件部分要求要高一点。本系统还有一个超重报警系统，这样就可以防止被测物体的重量超过量程而损坏测量系统。
2.3系统总体方案的设计与比较
在设计电子秤时有如下几种方案
方案一：如下图
图2.2方案一
方案一显示物体重量的显示器使用的是数码管。数码管只能显示数字、简单的英文字符，而不能显示汉字以及其他复杂的字符，因此不方便大众观看。传感器输出的信号很小，在经过系统的其他电路之后，导致显示器现实的数据会更加的小而且误差会很大，这样所设计的系统的准确度会很低。而且此系统测量物体超过量程值时不会报警提醒，容易损坏测量系统。不满足此次设计的目的。
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