本設(shè)計時基于單片機控制 只要利用電阻應(yīng)變片式傳感器和電子秤專用AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計的一跨電子秤

1 多功能電子秤系統(tǒng)設(shè)計原理及方案

2.1 系統(tǒng)設(shè)計原理

系統(tǒng)設(shè)計主要分為硬件電路和軟件電路的設(shè)計以及系統(tǒng)的仿真。在硬件電路設(shè)計中，主要采用基于單片機AT89S52為控制系統(tǒng)中心，電阻應(yīng)變式傳感器作為數(shù)據(jù)信號的采集模塊，利用電子秤專門的A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711對采集的模擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換以便驅(qū)動單片機，數(shù)據(jù)顯示采用LCD12864液晶屏顯示，采用4*4鍵盤電路實現(xiàn)其對系統(tǒng)的人工控制，在這幾個模塊的相互作用下以實現(xiàn)電子秤的基本功能。系統(tǒng)的軟件電路設(shè)計部分主要采用C語言進行編程，其簡單高效的有點有利于賦予各個功能。最后就是系統(tǒng)的整體仿真與調(diào)試，以此最終實現(xiàn)基于單片機控制的多功能電子秤的設(shè)計。滿足設(shè)計要求和實現(xiàn)功能。設(shè)計框圖如下：

2.2 傳感器的選擇

方案一：壓電式測力傳感器。壓電式測力傳感器主要是利用壓電元件能夠直接從力到電轉(zhuǎn)換的一種傳感器，在一些拉、壓的場合，大多是采用雙片或多片石英晶片作為壓電元件。因為它的剛度較大，測量范圍廣泛，有著較高的線性及穩(wěn)定性，優(yōu)越的動態(tài)性能。在采用時間常數(shù)較大的電荷放大器時。能夠測量準(zhǔn)靜態(tài)力。

壓電式傳感器的主要工作原理就是壓電效應(yīng)，即一些物體在沿一定方向受到力的作用時而產(chǎn)生改變時，這樣的情況下它的表面上會產(chǎn)生電荷，如果把外力去掉時，表面又重新回到不帶電的情況，這種現(xiàn)象就稱為正壓電效應(yīng)。在壓電物質(zhì)的兩個電極的表面上，若施加交流電壓，這樣壓電片能觸發(fā)機械振動，即壓電片在電極方向上有伸縮的現(xiàn)象，這也被稱為壓電材料的電致伸縮效應(yīng)，也就是逆壓電效應(yīng)。正是由于這樣的工作原理壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷只有在回路2具有無限大的輸入阻抗時才能得到保存。實際的情況不是這樣的，這也就意味這壓電傳感器只能作為動態(tài)應(yīng)力的傳感器。由此可見，不能滿足本次設(shè)計的要求。

方案二：電阻應(yīng)變片式傳感器。電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬的應(yīng)變效應(yīng)。金屬絲的電阻值隨它受到的機械形變的變化而發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。然而被測量是荷重和力的應(yīng)變片式傳感器都都叫做應(yīng)變片力傳感器，這種傳感器在工業(yè)測量中應(yīng)用較為廣泛，它要求靈敏度和穩(wěn)定性都比較高。同時電阻傳感器有其獨特的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)簡易、輸出精度很高、很好的線性和穩(wěn)定性等。

應(yīng)變片是利用其變化對應(yīng)的電阻變化，當(dāng)然在顯示過程中電阻式不便的，因此就需要把電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷夯蛘?a href='http://www.asorrir.com/tags/電流/' target='_blank' class='arckwlink_none'>電流的變化，這樣一來就要有專門的測量電路，一般采用的電橋的方法。這種電橋的方法還分為直流電橋和交流電橋，其中直流電橋的特點是信號一般不會受到各元件和導(dǎo)線的分布電感及電容的影響，此外它的抗干擾能力比較強，但機械應(yīng)變的輸出信號比較小，所以就要求用增益大和穩(wěn)定性好的放大器放大。以便能夠提供足夠大的信號為后續(xù)電路提供信號。此外這樣的傳感器是能夠測量靜態(tài)重量的。

綜上所述，本次多功能電子秤的測量稱重模塊設(shè)計采用方案二，即采用電阻應(yīng)變片式傳感器作為稱重傳感器作為測量部分。