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

1 多功能電子秤系統(tǒng)設計原理及方案

2.1 系統(tǒng)設計原理

系統(tǒng)設計主要分為硬件電路和軟件電路的設計以及系統(tǒng)的仿真。在硬件電路設計中，主要采用基于單片機AT89S52為控制系統(tǒng)中心，電阻應變式傳感器作為數(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計。滿足設計要求和實現(xiàn)功能。設計框圖如下：

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。能夠測量準靜態(tài)力。

壓電式傳感器的主要工作原理就是壓電效應，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。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，也就是逆壓電效應。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)應力的傳感器。由此可見，不能滿足本次設計的要求。

方案二：電阻應變片式傳感器。電阻應變片的工作原理是基于金屬的應變效應。金屬絲的電阻值隨它受到的機械形變的變化而發(fā)生相應變化的現(xiàn)象稱為金屬的電阻應變效應。然而被測量是荷重和力的應變片式傳感器都都叫做應變片力傳感器，這種傳感器在工業(yè)測量中應用較為廣泛，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。

應變片是利用其變化對應的電阻變化，當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.brongaenegriffin.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計采用方案二，即采用電阻應變片式傳感器作為稱重傳感器作為測量部分。