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電子秤單片機程序設計


電子秤主要是將傳感器技術、信息處理技術以及電子技術三者融為一體,所形成的一種新型的質量計量設備,與傳統的機械城相比較,電子秤質量較小,便于移動、價格低廉、結構簡單、維護方便。在生產生活中實用性比較強。電子秤被廣泛的應用到科學研究、工農業生產、內外貿易等領域。已經成為生活中必不可少的質量計量工具。電子秤的發展經歷了由簡單到復雜、由粗糙到精密、由單一功能到多功能的過程。尤其是進幾年、工藝流程中的現場稱重、配料的定量、以及產品質量的監測等都離不開電子秤。所以,智能化的電子秤設計,將直接影響各個行業的現代化發展水平,進一步提高社會的經濟效益。

一、電子秤硬件電路設計

系統硬件主要以單片機為核心,由控制器、傳感器、數據顯示器、鍵盤以及電路電源共同組成。該電子秤工作原理在于:利用稱重傳感器對壓力信號進行檢測,在接收到微弱的電信號之后,對電路進行處理,將處理后的信號傳遞到單片機中的A/D轉換器,將模擬量轉化為數字量,控制器會對數字量進行接收,通過運算,將數字信號轉換為實體的重量信號在屏幕上進行顯示。

1.1控制器設計

電子秤控制器主要使用單片機進行設計,通過單片機能夠將測量技術與計算機技術緊密融合,構成全新的軟件程序,以這種軟件程序來替代傳統的控制系統。由于系統要求并不是很高,所以選用A/D轉換器單片機,這種智能化的儀表在測量中對數據的處理能夠呈現多樣化,并且應用程序能夠直接存到存儲片內,無需另外安置擴展存儲器,對電路的設計大大簡化。

1.2傳感器設計

傳感器功能主要在于對數據的采集以及對電路的處理,在電子稱系統設計中,傳感器是飛中重要的元件,對傳感器的選擇必須注意參數與量程,并且不能忽視電路設計的難度以及性價比。需要根據電子秤的最大稱量值、傳感器的個數以及稱體的自重來綜合性的對傳感器的量程進行選擇。為了電子秤稱量結果的精準度,在實際工作中,要確保傳感器的有效量程在20%-80%之間,對重量稱量的誤差要控制在0.01Kg以內。根據綜合要求,本次選用SP20C-G501電阻應變式傳感器,該傳感器由S型梁結構以及金屬箔式應變計構成,不會受到溫度的影響,相對來講,該傳感器的測量精度比較高,穩定性比較優越。可以用于各種結構的電子秤儀表中。

1.3電源電路設計

電子成系統的各功能模塊均采用5V電壓進行供電,通過獨立電源供電的方式來確保電源的穩定性。此次設計選用9V高能電池,該電池使用周期長,儲存量大,通過LM7805穩壓器件來確保輸出電壓為5V。在電源的接口上安裝LED指示燈,通過指示燈的工作狀態來確定電源工作的穩定性。當LED指示燈亮,說明電源工作正常,指示燈滅,說明工作不穩定。

1.4液晶顯示模塊設計

液晶顯示模塊主要將稱重數據顯示出來,在單片機智能稱重系統中,選用LCD1602液晶顯示模塊,該模塊運行穩定,功耗低。顯示容量在16×2個字符,電壓在4.5-5.5V之間,工作電流控制在2.0MA。LCD1602運用比較方便通過電位器來調節字符顯示的亮度。

1.5鍵盤電路設計

系統鍵盤部分由S1-S16組成,以4×4矩陣的形式構成,其功能依次代表0-9之間的數字,時間顯示按鍵、分鐘設置按鍵、切換按鍵、去皮、清零、計算按鍵等。通過這些按鍵可以稱出物體的重量,計算出物品價錢。

二、電子秤程序設計

本文所設計的基于單片機電子秤的軟件系統采用模塊化結構,軟件系統由主程序與子程序共同組成,在系統子程序中包括毫秒級延時子函數、軟件濾波子程序以及LED顯示子函數。在單片機通電之后,系統會自動進行初始化。在系統運行中,會調用各種函數,對系統進行標準定義以及調零,通過LCD子函數來對數據傳送的地址進行顯示。

在軟件系統中,壓力傳感器比較容易受到外界因素的影響,許多外在條件都會影響其測量精度,在設計時需要避免造成誤差的原因,將采集到的數據以10個為單位進行疊加,計算出平均值,將每次得到的數據替換已有的數據,對平均值進行重新計算,最終得到顯示到真實值。

三、電子秤測試

測試環節是系統開發與設計的重要環節,能夠證明系統運行的穩定性。在對基于單片機電子秤進行測試時,需要一組標準砝碼作為基準,依次增加砝碼的質量,確保砝碼的重心在測試區的中心位置。屏幕上的顯示數值穩定之后,對顯示值進行記錄。經過多次測量并對數值進行記錄,砝碼由輕到重連續增加。為了避免對傳感器造成誤差,需要確保電子秤水平方向必須牢固。

總結

通過傳感器技術與單片機技術所設計的電子秤,具有重量輕、體積小、結構簡單的優點,經過對系統的測試,該質量測量設備具有較高的可靠性、抗干擾能力強,可以在實驗室、貿易市場以及家中使用,實際推廣價值較高。

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