摘要本设计是基于单片机的称重仪，它的硬件电路设计包括单片机最小系 统、A/D转换器、称重传感器、语音电路、LED显示电路、±5V稳压电源电 路等几部分设计内容其中压力传感器输出响应的模拟电压信号，经过模/ 数转换（A/D变换）后就得到数字量D但是，数字量D并不是重物的实际 重量值W, W需要由数字量D在控制器内部经过一系列的运算一一即数据处 理才能得到整个设计系统由Atmel公司生产51系列89S51单片机进行控 制；软件实现功能开机检测，主要是开机后自动逐个扫描LED数码管，以防 止某段数码管损坏造成视觉误差；出于人性化考虑我们还可以增加语音电 路，实现自动语音播报重量关键词：称重仪；单片机；LED目 录摘要 1Abstract 错误！未定义书签目 录 1第1章绪论 31. 1课题背景 31.2课题目的与意义 31.3课题设计要求 61.4称重仪的国内外现状 4本章小结 6第2章 称重仪的总系统设计与各模块方案选型 72. 1称重仪的总系统框图 72. 2称重仪的主控制系统设计 82. 2. 1称重仪的主控制系统结构 82. 2.2称重仪的主控制系统工作原理 82. 3称重仪各模块的方案选型 92. 3. 1电源模块方案选型 92. 3.2数据采集模块方案选型 92. 3. 3主控制器模块方案选型 102. 3.4数据显示模块方案选型 102. 3. 5报警模块方案选型 10本章小结 11第3章称重仪的各单元电路设计 113. 1 所用单片机的简介 113. 1. 1单片机的最小系统设计 113. 2 电源电路设计 123. 3称重传感器电路设计 133. 3. 1传感器的工作原理 错误！未定义书签。
3. 4前级放大器电路设计 153. 5 A/D转换器电路设计 163. 5. 1A/D转换器原理 163. 5. 2 A/D转换器外围电路 193. 6显示电路设计 203. 6. 1 LED结构与原理 223. 6. 2动态显示LED显示器接口 23本章小结 25第4章 称重仪的系统程序设计 错误！未定义书签4.1主程序设计 错误！未定义书签4.2 MAX187转换程序设计 错误！未定义书签4. 3显示程序设计 错误！未定义书签本章小结 错误！未定义书签第五章 称重仪的安装与调试 错误！未定义书签本章小结 错误！未定义书签结论 26致 谢 27参考文献 28第1章绪论1. 1课题背景称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于 工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连电 子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防 建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高 低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高称重装置 不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统 的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩 短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及 加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。
称重装置的应用已遍及到 国民经济各领域，取得了显著的经济效益因此，称重技术的研究和衡器 工业的发展各国都非常重视50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造 业的发展60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不 断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型 和数字智能型现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展电子称重技 术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测 量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的 研究与应用通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需 求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术 性能趋向是速率咼、准确度咼、稳定性咼、可靠性咼；其功能趋向是称重 计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于 综合性和组合性电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具， 是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器 产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益 的提咼1.2课题研究目的与意义随着自动化测试技术的发展，传统的称重系统在功能、精度、性价比等 方面已难以满足人们的需要，尤其在智能化、便捷式、对微小质量的测量方 面更显得力不从心。
笔者采用以AT89S51单片机为控制核心，结合高敏度的 电阻式应变式压力传感器和高精度的A/D转换器，设计称重系统的总体结构 及软件、硬件实现物体质量、控制及显示报告的电气化与智能化称重仪是电子衡器的一种，电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的 重要手段，对加强企业管理、严格生产、贸易结算、交通运输、港口计量 和科学研究都起到了重要作用电子衡器具有反应速度快、测量范围广、 应用面广、结构简单、使用操作方便、信号远传便于计算机控制等特点， 被广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、 港口建筑机械制造和国防等各个领域在工业现场和环境中干扰源是各种各样的，如噪音干扰、工频干扰等, 抗工频干扰能力成为衡量电子衡器性能的重要指标为了具备这一性能， 市场上的电子衡器的电路普遍较复杂，相对地，成本也较高而本产品电 路简单，成本低，抗工频干扰强，具有很好的推广价值1.3称重仪的国内外发展现状1. 3. 1国内外称重仪现状50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展60年代初期出 现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子衡 器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。
我国电子衡器 的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平，少数产品的 技术已处于国际领先水平国内的电子秤市场中,1009左右量程的电子秤精 度一般为0.019即lOmgo在研究方法上，电子称重系统的工作原理一般是将 作用在承载器上的质量或力的大小，通过压力传感器转换为电信号，并通过 控制电路来处理该电信号电子衡器制造技术及应用得到了新发展电子称 重技术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展； 测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的 研究与应用在国际上，一些发达国家在电子称重力一面已经达到了较高的水平特 别是在准确度和可靠性等方面有了很大的提高在称重传感器方面，国外电 子秤产品的品种和结构又有创新，技术功能和应用范围不断扩大，成果举例 如下：(1) 美国Revere公司研制出PUS型具有大气压力补偿功能的拉压两用的 称重传感器，用于高准确度检验平台，称重平台，准确度可达5000do(2) 德国HBM公司研制成功C2A、C16A两种不同结构的l-100t具有耐 压外壳保护的防爆称重传感器，其防爆性能符合欧洲EN50014和EN50018d 级标准。
3) 美国斯凯梅公司研制出新一代高准确度不锈钢F60x系列5-5000kg 称重传感器，准确度6000do用于湿度大，腐蚀性强的环境中，而且防水4) 德国塞特内尔公司研制出以被青铜为弹性体材料，快速称重用200 型称重传感器其特点是线性好，固有频率高，动态响应快独创油阻尼装置 与过载保护装置一体化，保证称量时速度快，工作寿命长组装3 一 30kg电 子平台秤，准确度可达4000do但就总体而言，我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还 有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、 开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等1.3.1称重仪的发展趋势台式电子计价秤具在商业贸易中的使相当普遍，但应用场所受到制约 电子秤产品的应用性能趋向上更综合性和组合性⑴小型化新研制的电子平台秤结构充分体现了体积小、高度低、重量轻(即小、 薄、轻)的发展方向对于低容量的电子平台秤和电子轮轴秤,可采用薄型或 超薄型的圆形称重传感器，这样不但降低了成本,而且提高了稳定性和可靠性 [4]o对中等或较大容量的电子平台秤、电子地上衡，已经出现了采用方形或 长方形闭合截面的薄壁型钢焊接成秤体,这是一种很有发展一前途的秤体结 构。
对于大型电子平台秤，可利用有限单元法进行等强度和刚度计算,采用抗 弯刚度大的型材和轻型波纹夹心钢板等2) 模块化对于大型或超大型的承载器结构,如大型静动态电子汽车衡等，己开始采 用几种长度的标准结构的模块,经过分体组合，而产生新的品种和规格这种 结构,不仅提高了产品的通用性、互换性和可靠性，而且也大大地提高了生产 效率和产品质量同时还降低了成本,增强了企业的市场竞争力3) 集成化小型电子平台秤、专用秤、便携式静动态电子轮轴秤、静动态电子轨道 衡等，都可以实现秤体与称重传感器，钢轨与称重传感器，轨道衡秤体与铁路 线路一体化4) 智能化电子秤的称重显示控制器与电子计算机组合，利用电子计算机的智能来 增加称重显示控制器的功能使电子秤在原有功能的基础上，增加推理、判 断、自诊断、自适应、自组织等功能，这就是当今市场上采用微机化称重显 示控制器的电子秤与采用智能化称重显示控制器的电子秤的根本区别［5］5) 综合性电子称重技术的发展规律是不断的加强基础研究并扩大应用，扩展新技 术领域，向相邻学科和行业渗透，综合各种技术去解决称重计量、自动控制、 信息处理等问题例如在流量计量专业，如果采用称重法即质量流量法，只要 将重量和时间测量准确,大流量的测量问题就迎刃而解了。
现代商业系统还 要求商用电子计价秤能提供各种销售信息，把称重与管理自动化紧密结合，实 现管理自动化这就要求电子计价秤能与电子计一算机联网,把称重系统与 计算机系统组成一个完整的综合控制系统6) 组合性在工业称重计量过程或工艺流程中，不少称重计量系统还要求具有可组 合性，即测量范围等可以任意设定;硬件功能向软件方向发展;软件能按一定 的程序进行修改和扩展;输入输出数据与指令可以使用不同的语一言和条形 码，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信我国衡器行业使用面最广、产销量最大的计量产品是非自动衡器国际 法制计量组织76号国际建议OIMLR76 一非自动衡器(它是目前国际上唯一 的非自动衡器通用国际标准)中,明确规定非自动衡器按大类分为非自动天 平与非自动秤目前我国产品标准中列入的十大类衡器已实现了电子化1.4题设计要求1、 设计出硬件电路2、 称量范围0〜5kg,精度为±1%3、 LED显示要显示的内容本章小结本章主要是介绍现在生活中的称重仪的历史和国际现状，以及本设计的 称重仪与过去的先进之处与它的应用领域，并提出了设计的技术要求 第2章称重仪的总体方案设计2. 1称重仪的基本工作原理电子秤的工作原理以电子元件：称重传感器，放大电路,AD转换电路， 单片机电路，显示电路，通讯接口电路，稳压电源电路等电路组成。
当物体 放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化, 同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号该信号经放大电路 放大输出到模数转换器转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制 CPU根据程序将这种结果输出到显示器，直至显示这种结果2. 2称重仪的系统总体框图按照本设计功能的要求，系统由5个部分组成：控制器部分、信号采 集部分、报警部分、数据显示部分、和电路电源部分，系统设计总体方案 框图如图2. 1所示压力传感器信号放大调理电路模/数转。