喀什电子地磅：高精度电子秤的设计

目前市场上使用的称重工具要么结构复杂，要么运行不可靠，成本高，精度稳定性不足，调整时间长，容易损坏，维护困难，装机量大，能耗高，制造成本高。然而，电子秤是一种集计算机技术、数据采集技术和信号处理技术于一体的新型衡器。由于其方便、快捷、准确，被广泛应用于工业生产和贸易活动中。如今，计算机控制技术得到了广泛的应用，由计算机控制的称重工具正朝着高效率、高精度、智能化的方向发展。因此，研究和制造低成本、高性能的简易电子秤具有重要的现实意义。2设计方案本次设计主要由STC89C52单片机主控芯片、24位A/D芯片HX711电路、称重传感器、电源系统、矩阵键盘和液晶显示器组成。原理框图如图所示。2.1 A/D转换模块A/D转换部分是整个设计的关键。我们可以选择的ADC类型包括传统的并行ADC、逐次逼近型ADC和积分型ADC、新开发的σ-δ型ADC和流水线型ADC。根据系统精度要求，采用HX711集成芯片。2.2显示模块的数据显示是电子秤的基本功能，是人机交互的重要组成部分，经微处理器处理后，可以直观地显示测量电路测得的数据。因为这次设计的显示模块需要显示多个数字，如果用数码管显示，会占用单片机的多个I/O口，电路会比较复杂。因此选择了LCD1602A显示器和晶体背光电源。2.3放大电路由于HX711芯片具有A/D转换和放大电路的功能，设计中采用了HX711集成芯片。芯片与后端MCU芯片之间的接口和编程非常简单，所有的控制信号都由引脚驱动，不需要对芯片内部寄存器进行编程。系统程序烧录在STC89C52的内部闪存中，分为主程序和多个子程序。主程序的功能是初始化系统，管理和调用各个子程序。如图2所示。理论分析和计算电阻应变片是这种电子秤设计的重要组成部分。由应变片引起的电阻变化，然后利用交流全桥测量原理得到一定大小的输出电压。通过电路输出电压与标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，实现对物品质量的称重。灵敏度系数k是一个重要参数。有一根金属电阻丝，长度为L，横截面为圆形，半径为R，面积为S，电阻率为ρ。这种材料的泊松系数为μ。当没有外力作用在这根电阻丝上时，它的电阻值为R: R = ρ l/s (ω) ①当金属电阻丝的两端受到力F时，它会拉伸，这说明金属电阻丝变形了。让其长度变化为δL，则截面积减小，让其截圆半径减小δr，而且，还可以通过实验证明，金属电阻丝变形后电阻率发生变化，记录为δ ρ。求方程①的总微分，即求电阻丝伸长后电阻值的变化。δr =δl/s+δl/s-δsδl/s 2。通过从δ中去除δ，我们可以得到δr/r =δδδδ+δl/l-δs/S3。此外，因为导线的横截面积是S = πr2，那么μ是表示材料横向效应的泊松系数。将公式④ ⑤代入③，有δr/r =δρ/ρ+δl/l+2μδl/l =(1+2μ(δρ/ρ)/(δl/l))*δl/l = k *δl/lρ其中k = 1+2μ+(δ ρ/l) 4测试计划和测试结果4.1测试计划为了更全面、更准确地测试电子秤，我们在测试过程中重点测试电子秤的准确度。测试前，必须反复检查。仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，硬件电路必须无虚焊。4.1.1准确度是指测量仪器的读数(或测量结果)与测量的真值一致的程度。它不仅用于评价测量仪器的性能，也是评价测量结果**基本、**主要的指标。精度也可以用精度、准确度和准确度来表征。4.1.2信号处理和数据校准的过程在整个设计过程中非常重要。由于重量为标准质量m，称重时为模拟信号，由电阻应变片和A/D转换模块采集转换。转换后，HX711芯片返回给主控芯片的数据与标准质量不完全匹配，需要修正。

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