文献综述-基于单片机上下位电子秤设计.doc

（附表一） 闽南师范大学毕业论文（设计）文 献 综 述 题 目：基于单片机上下位电子秤设计 姓 名： 学 号： 系 别： 物理与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2013级 指导教师： 2016年 9 月 10 日一、前言随着社会的不断发展，电子秤已经成为人们生活和工作中不可缺少的一种测量工具。但是现在许多传统的台秤、磅秤等已经不能满足人们的要求，已经在现实生活中逐渐被淘汰掉。所以设计一种便利、高速度、高精度的电子秤具有很高的现实意义。现在用于贸易使用的大部分是传统的秤，结构繁琐，体积庞大，制作成本较高，不易携带，运行稳定性较差，维修护理较难。与传统秤相比，智能电子秤采用了新型的传感器，高精度的AD转换器等与单片机结合实现高精度，快速及功能强等特点。并且现在市面上智能电子秤产品的技术水平较低。所以，针对传统秤的一些缺点，设计出一套比较完善的智能化的电子秤系统，势必会有广阔的应用前景。二、主体1. 称重技术的国内外发展现状与现实意义纵观电子称重技术的发展历程，在50年代中期，电子技术开始融入到衡器的辅助测量装置，直到60年代初，新生的机电结合式电子衡器的问世成为电子称重技术的重大突破。自此以后，科学界们经过40多年坚持不懈地探索与创新，电子衡器无疑已从机电结合型发展到了全电子型和数字化智能型1。毋庸置疑，电子称重技术俨然成为了现在称重测量及控制系统工程的重要基石，它所具备的优势是其它设备所无法比拟的，诸如迅速而又精确的称量、简单便捷的读数、适应性能力强等等。也正是在这些特点的基础之上，我们将此技术广泛应用到各个部门，渗透到了饮食、医疗、交通、贸易、航天等等与我们生活息息相关的领域之中。电子称重技术的发展历经了诸多变化，总体来看呈现出从静态称重转向动态称重的趋势，其中，对快速称重和动态称重的研究与应用尤为显著，从单一型的参数测量转向了多样化的参数测量；在测量方法上也有所改进，从原先的模拟量测量向数字量测量转变。但是，发展进步是显而易见的，而其中所存在的问题与不足仍旧不容忽视，与发达国家相比而言，我国电子衡器产品不论是数量上还是质量上都相对落后，简单归纳大致有如下几个问题：在技术层面上还不够先进、开发创新能力不足、产品类型不够丰富、功能不齐全、测试仪表老化、应用过程缺乏稳定性与可靠性等等，而这些问题关涉到使用者的利益问题，也是消费者选择产品所考虑的因素。想要缩小我国与工业发达国家在电子称重技术上的差距还需要不断地探索革新。当前在市场上流行的称重计量工具，有的是结构繁琐，有的则是运行可靠性较差，精准度与稳定性也不好，更甚者，维护修理困难，产品生产成本较高。总的来说，现在国内市场上的电子秤产品还处于较低的技术水平。所以，有针对性地研制出一种智能且耐用的电子秤系统，不断地从技术上解决上述众多缺点，改进电子秤系统在现实使用当中的一些不足，具有很高的实际意义。2. 称重传感器的现状与讨论从20世纪70年代至今，国外许多国家在智能称重方面的技术水平、种类及规模已经达到了较为领先的水平。称重传感器在技术方面的主要指标为准确度、长期稳定性和可靠性2。现在用作商品交易用途的静态秤基本可以达到上面三点要求。从20世纪80年代开始，西方的一些发达国家，便已经开始对数字式称重传感器及数字称重系统的研发及前期的开发工作3。通过十多年不懈努力，开发出了许多种数字式智能称重传感器以及称重系统，在智能化电子称重领域内受到了很高的关注。目前我们国家的称重传感器的种类与国外许多国家的传感器的种类已经基本相同。我国在致力于研究称重系统且不断发展的时候，同时也积极吸收国外称重传感器的先进技术及研究成果，两相结合开发出了适合我们国家需求的产品。可以说，近年来，无论是技术还是工艺水平方面我国的称重系统都有一定的提高，也为我国的市场供应了许多品质优秀的产品。但是在某些比较重要的指标上，各项工艺技术仍然有许多不足，与国外的差距还是很大，所以我国的称重系统未来在准确度、稳定性等一些重要的参数指标上仍然需要更深入的研究。2.1 电阻应变式称重传感器电阻应变式传感器具有精度高，灵敏度高，测量范围广寿命长,结构简单，频响特性好，能在恶劣条件（高温、高压、强磁场等）下工作，对环境的适应能力强等特点。是目前使用最广的一种传感器。2.1.1 电阻应变式称重传感器原理电阻应变式称重传感器原理为:弹性体(弹性元件，敏感梁)在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化(增大或减小)，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流)，从而完成了将外力变换为电信号的过程4。2.2 电容式称重传感器70年代末以来，随着集成电路技术的发展，出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到克服。电容式传感器是一种用途极广，很有发展潜力的传感器。典型的电容式传感器由上下电极、绝缘体和衬底构成。当薄膜受压力作用时，薄膜会发生一定的变形，因此，上下电极之间的距离发生一定的变化，从而使电容发生变化。但电容式压力传感器的电容与上下电极之间的距离的关系是非线性关系，因此，要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿5。3. 电子称重系统的讨论3.1电子称重系统的组成一套完整的电子称重系统应该包含了：电源模块、压力传感器、AD转换模块、主控芯片、按键模块及显示屏。电源模块用来给称重系统供电；压力传感器将获取的重量数据转换为微弱的电压信号；AD转换模块将电压信号转换为数字信号；主控芯片是系统的核心元件，能对重量数据进行分析处理；按键模块用来设置单价，修改时间等；显示模块用来将获取的重量数据直观的呈现在人们面前。3.2电子称重系统原理简述待称重物经过装在系统上的称重传感器，将重量转换为电压信号，经放大电路后送给 AD模块进行AD转换，转换后的数字信号送到单片机中进行运算处理，最后将物体的重量、单价、总额等显示在LCD显示屏上。3.3 电子称重系统常见故障的判断办法在日常工作中，电子称重系统很容易出现一些故障，一般电子称重系统的故障多出现于电路部分，且由于秤体机械部分的故障容易被发现，而电子部分的故障具有一定的隐蔽性6。一般来说，只要找到故障产生的原因，排除故障对于衡器专业检修人员来十分容易。检查系统故障的方法大体有一些几种：1） 原理法：是根据电子仪表的工作原理来分析查找故障的方法。例如一仪表读数不稳定，但是无不规则的乱跳，这样可以排除数字逻辑电路的问题，查称重传感器的输出电压发现有偏高现象，且此称重传感器的阻值无变化，可以推测是激励电压过高的原因，更换稳压控制芯片后，故障消失。 2）升温法：有时候我们会发现某些称重系统在连续工作较长时间或者环境温度升高后出现故障，这主要是某个元件质量方面存在瑕疵，在高温时阻值变动甚至被击穿。“升温法”就是人为的将局部温度升高，使质量不好的元件暴露出来，从而找到并解决故障。3）敲击法：若仪表或接线盒中存在虚焊或接触不良，金属老化导致接触电阻增大时，可用敲击法来进行检查。所谓“敲击法”就是在对电路部分进行检查的时候用小橡皮锤或手指轻轻敲击仪表或接线盒的某些部位，使异常情况再现，从而找到故障的方法。三、总结随着科学技术的不断发展，高精度，高效率的控制技术越来越显得格外重要，单片机的速度也在不断的提高。本系统采用单片机来实现基本的称重，单价设定，价格计算，超重报警以及与上位机通讯等功能。整个称重系统结构较简单，称重速度快，操作简单，精度高，具有一定的开发价值。同时降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。参考文献1 刘九卿.展望21世纪初电子称重技术的发展R.北京:中国航天工业总公司第七0二 研究所, 1999.2 巢淑娟，张贵明.国内外称重传感器的现状及其应用分析J.漯河职业技术学院 学报, 2013.9, 第12卷(5):46-47.3 魏志强.浅谈称重传感器的发展与