1、畢業論文(設計)開題報告(由學生填寫)學生姓名次仁旺姆專業電子信息工程班級電子A1311班擬選題目數字電子秤設計選題依據及研究意義隨著微電子技術的應用，市場上使用的傳統稱重工具已經滿足不了人們的要求，為了改變傳統稱重工具在使用上存在的問題，在本設計中將智能化、自動化用在了電子秤系統中。此電子秤很大程度上滿足了應用需求，具有很大的應用前景。 本課程設計的電子秤以單片機為主要部件，利用全橋測量原理，通過對電路輸出電壓和標準重量的線性關系，建立具體的數學模型，將電壓量綱（V）改為重量綱（g）即成為一臺原始電子秤。其中測量電路中最主要的元器件就是電阻應變式傳感器。電阻應變式傳感器是傳感器中應用最多的一

2、種，本設計采用全橋測量電路，使系統產生的誤差更小，輸出的數據更精確。而三運放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱的模擬信號進行一定倍數的放大，以滿足A/D轉換器對輸入信號電平的要求。ADC0809 A/D轉換的作用是把模擬信號轉變成數字信號，進行模數轉換，然后把數字信號輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測量結果。電子秤是日常生活中常用的稱重器材，廣泛應用于超市、大中型商場、物流配送中心。電子秤在結構和原理上取代了以杠桿平衡為原理的傳統機械式稱量工具。相比傳統的機械式稱量工具，電子秤具有稱量精度高、裝機體積小、應用范圍廣、易于操作使用等優點，在外形布局、工作原理、結構和材料上都是全新的計量衡

3、器。電子秤的設計首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉換成電壓信號。經放大后的模擬電壓信號經A/D轉換電路轉換成數字量被送入到主控微處理器中，再經過單片機控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物體的重量。選題研究現狀 在眾多的先進技術行業中，隨著中國經濟的飛速發展、科技的進步，中國加入WTO后，全球化浪潮不斷興起。世界各國的公司紛紛在全球各地投資建立企業。中國作為人口最多的國家之一，是一個具有巨大發展潛力的市場。比如電子、通信、機電、航空、水利、網絡、汽車等行業對中國而言相對落后。隨著科技的進步，對電子秤的要求也越來越高。影響其精度的主要因素有：機械結構、傳感器和數顯表。比如電子、通信、機電

4、、航空、水利、網絡、汽車等行業對中國而言相對落后。隨著科技的進步，對電子秤的要求也越來越高。影響其精度的主要因素有：機械結構、傳感器和數顯表。在機械結構方面，因材料結構強度和剛度的限制，會使力的傳遞出現誤差，而傳感器輸出特性存在非線性，加上信號放大，模數轉換等環節存在的非線性，使得整個系統的非線性誤差不容忽視。因此，在高精度的稱重場合迫切需要電子秤能在線自動校正系統的非線性。此外，為了保證準確、穩定的顯示，儀器內部分辨率一般要比外部顯示分辨率高四倍以上，基于電子稱的現狀，本文提出了一種簡單，實用且精度高的數字電子秤的設計方案。電子秤不僅要向高精度、高可靠方向發展,而且更需向多種功能的方向發展。

5、據悉,目前電子秤的附加功能主要有以下幾種:1.電子秤附加了處理機構計算機信息補償裝置,可以進行自診斷、自校正和多種補償計算和處理。2.具有皮重、凈重顯示等特種功能。電子秤有些已具備了動物稱量模式,即通過進行算術平均、積分處理和自動調零等方法,消除上述的誤差。3.附加特殊的數據處理功能。目前的電子秤有附加多種計算和數據處理功能,以滿足多種使用的要求。今后,隨著電子高科技的飛速發展,電子秤技術的發展定將日新月異。同時,功能更加齊全的高精度、高智能的先進電子秤將會不斷問世,其應用范圍也會更加拓寬。研究內容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）基本思路：1確定系統總體控制方案： 電子稱是利用物體

6、的重力作用來確定物體質量的測量儀器，也可用來確定與物體質量相關的其他量的大小，參數，或特性。電子稱一般由以下三部分組成。承重、傳力復位系統，稱重傳感器，測量顯示和數據輸出的的載荷測量裝置。當被稱物體放置在秤體的秤臺上時，其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產生力電效應，將物體的重量轉換成與被稱物體重量成一定函數關系(一般成正比關系)的電信號(電壓或電流等)。此信號由放大電路進行放大、經濾波后再由模/數（A/D）器進行轉換，數字信號再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關，根據鍵盤輸入內容和各種功能開關的狀態進行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運算。運算結果送到

7、內存貯器，需要顯示時，CPU發出指令，從內存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機打印。一般地信號的放大、濾波、A/D轉換以及信號各種運算處理都在儀表中完成。研究內容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）基本思路：1確定系統總體控制方案： 電子稱是利用物體的重力作用來確定物體質量的測量儀器，也可用來確定與物體質量相關的其他量的大小，參數，或特性。電子稱一般由以下三部分組成。承重、傳力復位系統，稱重傳感器，測量顯示和數據輸出的的載荷測量裝置。當被稱物體放置在秤體的秤臺上時，其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產生力電效應，將物體的重量轉換成與被稱物體重量成一定函數關系(一般成正比關系

8、)的電信號(電壓或電流等)。此信號由放大電路進行放大、經濾波后再由模/數（A/D）器進行轉換，數字信號再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關，根據鍵盤輸入內容和各種功能開關的狀態進行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運算。運算結果送到內存貯器，需要顯示時，CPU發出指令，從內存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機打印。一般地信號的放大、濾波、A/D轉換以及信號各種運算處理都在儀表中完成。基本工作原理框圖設計：本課題的主要設計思路是：利用壓力傳感器采集因壓力變化產生的電壓信號，經過電壓放大電路放大，然后再經過模數轉換器轉換為數字信號，最后把數字信號送入單片機。單片機經過

9、相應的處理后，得出當前所稱物品的重量及總額，然后再顯示出來。此外，還可通過鍵盤設定所稱物品的價格。主要技術指標為：稱量范圍05kg;分度值0.01kg;精度等級級;電源DC1.5V（一節5號電池供電）。這種高精度智能電子秤體積小、計量準確、攜帶方便,集質量稱量功能與價格計算功能于一體,能夠滿足商業貿易和居民家庭的使用需求。微控制器技術、傳感器技術的發展和計算機技術的廣泛應用，電子產品的更新速度達到了日新月異的地步。本系統在設計過程中，除了能實現系統的基本功能外，還增加了打印和通訊功能，可以實現和其他機器或設備（包括上位PC機和數據存儲設備）交換數據.除此之外，系統的微控制器部分選擇了兼容性比較

10、好的AT89系列單片機，在系統更新換代的時候，只需要增加很少的硬件電路，甚至僅僅刪改系統控制程序就能夠實現。另外由于實際應用當中，稱可以有一定量的過載，但不能超出要求的范圍，為此我們還設計了過載提示和聲光報警功能。如下便是我設計的工作原理框圖：電路方框圖如下：電阻應變式傳感器輸出信號三運放大電路放大信號顯示電路A/D轉換電路圖1.2 電路方框圖主要研究方式：對比分析法：根據功能和指標要求，本系統可以從元件級開始設計，選用單片機為主控機。通過擴展必要的外圍接口電路，實現對溫度的測量和控制。該系統以單片機為核心，由溫度測量變換、測量放大、大功率運放、A/D與D/A轉換器、輸入光電隔離、驅動電路、鍵

11、盤顯示、存儲器共同組成。在系統中，溫度和時間的設置、溫度值及誤差顯示、控制參數得設置、運行、暫停及復位等功能由鍵盤及顯示電路完成，涉及到的所有參數都會一一對比分析。化煩從簡法：抓住本設計的研究核心，在本系統中用于稱量的主要器件是稱重傳感器，稱重傳感器在受到壓力或拉力時會產生電信號，受到不同壓力或拉力是產生的電信號也隨著變化，而且力與電信號的關系一般為線性關系。由于稱重傳感器一般的輸出范圍為020mV，對A/D轉換或單片機的工作參數來說不能使A/D轉換和單片機正常工作，所以需要對輸出的信號進行放大。由于傳感器輸出的為模擬信號，所以需要對其進行A/D轉換為數字信號以便單片機接收。單片機根據稱重傳感

12、器輸出的電信號和速度傳感器輸出的速度信號計算出物體的重量。在本系統中，硬件電路的構成主要有以下幾部分： AT89C52的最小系統構成、電源電路、數據采集、人-機交換電路等。歸納法：程序設計是一件復雜的工作，為了把復雜的工作條理化，就要有相應的步驟和方法。其步驟可概括歸納為以下三點： 分析系統控制要求，確定算法：對復雜的問題進行具體的分析，找出合理的計算方法及適當的數據結構，從而確定編寫程序的步驟。這是能否編制出高質量程序的關鍵。 根據算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯的可能性。編寫程序：根據程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當的指令排列起來，構成一個有機的整體，

13、即程序。程序數據的一種理想方法是結構化程序設計方法。結構化程序設計是對利用到的控制結構類程序做適當的限制，特別是限制轉向語句(或指令)的使用，從而控制了程序的復雜性，力求程序的上、下文順序與執行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯誤和易于修改、調試。根據系統的控制任務，本系統的軟件設計主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、數據采集子程序和延時程序等組成。論文提綱(含論文選題、論文主體框架)論文選題： 目前,臺式電子秤在商業貿易中的使用已相當普遍,但存在較大的局限性：體積大、成本高、需要工頻交流電源供應、攜帶不便、應用場所受到制約。現有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來實現計量的彈簧秤,

14、居民用戶使用的基本是桿秤。彈簧盤秤制造工藝要求較高,彈簧的疲勞問題無法徹底解決,一旦超過彈簧彈性限度,彈簧秤就會產生很大誤差,以至損壞,影響到稱重的準確性和可靠性,只是一種暫時的代用品,也被列入逐漸取消的行列。 微控制器技術、傳感器技術的發展和計算機技術的廣泛應用，電子產品的更新速度達到了日新月異的地步。本系統在設計過程中，除了能實現系統的基本功能外，還增加了打印和通訊功能，可以實現和其他機器或設備（包括上位PC機和數據存儲設備）交換數據.除此之外，系統的微控制器部分選擇了兼容性比較好的AT89系列單片機，在系統更新換代的時候，只需要增加很少的硬件電路，甚至僅僅刪改系統控制程序就能夠實現。目錄

15、第一章 緒論1.1課題的設計背景1.2課題設計的目的和意義1.3設計要求1.4數字電子秤系統的設計思路第二章 設計方案2.1方案的論證2.2本課題設計方案本章小結第三章 硬件設計3.11傳感器的選擇及測量電路設計3.2放大電路設計3.3LED顯示電路設計3.4轉換器與單片機接口電路設計3.5超量程電路報警設計本章小結第四章 軟件設計4.1系統程序框圖設計4.2主程序流程圖設計4.3數制轉換子程序設計4.4顯示子程序設計4.5報警子程序設計本章小結第五章 測試分析5.1仿真平臺構建5.2測試過程5.3數據分析第六章 總結總結語：隨著集成電路和計算機技術的迅速發展，使電子儀器的整體水平發生巨大變化

16、，傳統的儀器逐步的被智能儀器所取代。智能儀器的核心部件是單片機，因其極高的性價比得到廣泛的應用與發展，從而加快了智能儀器的發展。而傳感器作為測控系統中對象信息的入口，越來越受到人們的關注。傳感器好比人體“五官”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測量信息（物理量、化學量、生物量等）按一定規律轉換成某種可用信號輸出的器件或裝置本次設計中的半橋電子秤就是在以上儀器的基礎上設計而成的。因此，只有充分了解有關智能儀器、單片機、傳感器以及各部分之間的關系才能達到要求。主要參閱文獻1趙茂泰. 智能儀器原理及應用M.北京：電子工業出版社.2004 2張毅剛. MCS-51單片機應用設計M.哈爾濱：哈爾濱工業大

17、學出版社.2003 3賈伯年， 俞樸.傳感器技術M.東南大學出版社.2000 4單成祥.傳感器理論設計基礎及其應用M.北京：國防工業出版社.1999 5李道華，李玲，朱艷 .傳感器電路分析與M.武漢：武漢大學出版社.2000 6沙占友 ，王彥朋等. 智能傳感器系統設計與應用M.北京：電子工業出版社2004.67何希才,薛永毅. 傳感器及其應用實例J.北京：機械工業出版社.2004.1 8李群芳. 單片機微型計算機與接口技術M.電子工業出版社.9周立功. 單片機實驗與實踐M.北京航空航天大學出版社.2004.610全國大學生電子設計競賽組委會.全國大學生電子設計競賽獲獎作品匯編J.北京理工大學出版社.2005.1111何立民 .單片機高級教材M.北京：航空航天大學出版社.200012童詩白,華成英 .模擬電子技術基礎M. 北京：北京高等教育出社.200113程林 ，