基于單片機(jī)的便攜式電子秤

引 言

       目前，臺(tái)式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)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(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場(chǎng)所受到制約?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤，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(wú)法徹底解決，一旦超過彈簧彈性限度，彈簧秤就會(huì)產(chǎn)生很大誤差，以至損壞，影響到稱重的準(zhǔn)確性和可靠性，只是一種暫時(shí)的代用品，也被列入逐漸取消的行列。多年來(lái)，人們一直期待測(cè)量準(zhǔn)確、攜帶方便、價(jià)格低廉的便攜式電子秤（袖珍電子秤）投放市場(chǎng)。

       基于電子秤的現(xiàn)狀，本項(xiàng)目擬研究一種用單片機(jī)控制的高精度智能電子秤設(shè)計(jì)方案。這種高精度智能電子秤體積小、計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便，集質(zhì)量稱量功能與價(jià)格計(jì)算功能于一體，能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。

       本項(xiàng)目研究的便攜式電子秤主要技術(shù)指標(biāo)為：稱量范圍0～15kg；分度值0.01kg；精度等級(jí)Ⅲ級(jí)；電源DC1.5V（一節(jié)5號(hào)電池供電）。主要功能有自檢、去皮、計(jì)價(jià)、累計(jì)、單價(jià)設(shè)定、計(jì)量單位選擇、過載報(bào)警和弱電壓指示等。儀器若不進(jìn)行稱量操作，5分鐘后自動(dòng)進(jìn)入休眠模式，降低電源消耗。

       儀器的測(cè)量原理

       本文采用電容傳感器進(jìn)行稱重，有別于目前市場(chǎng)上使用的應(yīng)變式稱重傳感器。應(yīng)變式稱重傳感器設(shè)計(jì)成本很高，難以普及，而電容傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)特性好、無(wú)接觸測(cè)量、分辨力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)和抗干擾力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，最大特點(diǎn)是價(jià)格便宜，但它的主要缺點(diǎn)是電容量一般很小，僅幾十至幾百皮法，甚至只有幾個(gè)皮法，環(huán)境變化將影響電容量發(fā)生變化，因而應(yīng)用受到一定程度的限制。在電子稱重技術(shù)的應(yīng)用中，可將電子線路緊靠傳感器的極板以減小電纜分布電容的影響，利用微處理技術(shù)對(duì)電容式傳感器的溫度特性和非線性特性進(jìn)行補(bǔ)償。 本文采用變極距式電容傳感器，它由一對(duì)距離可變的平行極板構(gòu)成。兩板以彈性元件相連，當(dāng)向一活動(dòng)板施加拉力時(shí)，兩極板距離發(fā)生變化，從而改變了平板電容器的電容量。經(jīng)電容-頻率轉(zhuǎn)換電路后，電路輸出頻率與電容成正比。被測(cè)物重量與電容量改變成正比，頻率的改變即頻差與在傳感器上所加重物的重量成正比，因而變極距式電容傳感器有良好的線性度。測(cè)質(zhì)量時(shí)只須測(cè)出電容的變化量。然而，電容值的直接測(cè)量非常困難。因此，系統(tǒng)將不易測(cè)量的電容變化量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的頻率信號(hào)的變化量，并采用高穩(wěn)定參考電容生成參考頻率信號(hào)，消除系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。兩路頻率分別送入后級(jí)處理電路，經(jīng)過數(shù)據(jù)選擇、帶通濾波傳入單片機(jī)系統(tǒng)。