电子秤硬件电路设计-开题报告

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院 、 系 ： 信息与通信工程学院、电气工程系专 业 ： 电气工程及其自动化设 计 题 目 ： 电子秤硬件电路设计指 导 教 师 :2013 年 03 月 10 日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述1.1 课题的研究背景和意义：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。因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。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。电子秤是称重技术中的一种新型仪表，广泛应用于各种场合。电子秤与机械秤比较有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价值强、维护方便等特点，可在各种环境工作，重量信号可远传，易于实现重量显示数字化，易于与计算机联网，实现生产过程自动化，提高劳动生产率。电子秤向提高精度和降低成本方向发展的趋势引起了对低成本、高性能模拟信号处理器件需求的增加。目前市场上使用的称量工具，或者是结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，精度稳定性不好，调正时间长，易损件多，维修困难，装机容量大，能源消耗大，生产成本高。而且目前市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性地开发出一套有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处，具有现实意义。1.2 国内外研究现状：随着第二次世界大战后的经济繁荣，为了把称重技术引入到生产工艺过程中去，对称重技术提出了新的要求，希望称重过程自动化，为此电子技术渗入衡器制造业。在 1954 年使用了带新式打印机的倾斜式秤。在 1960 年开发出了与衡器相联的专门称重值打印机。电子秤的发展过程与其他事物一样，也经历了由简单到复杂、又粗糙到精密、由机械到机电结合再到全电子化、由单一功能到多功能的过程。特别是近 30 年以来，工艺流程中的现场称重、配料定量称重、以及产品质量的监测等工作，都离不开能输出信号的电子衡器。近年来电子秤已愈来愈多地参与到数据的处理和控制过程中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、收货业务及商业销售领域中不可或缺的组成部分。随着称重传感器各项性能的不断突破，为电子秤的发展奠定了基础，国外如美国、西欧等一些国家在 20 世纪 60 年代就出现了 0.1%称量准确度的电子秤，并在 70 年代中期约对 75%的机械秤进行了机电结合式改造。50 年代中期电子技术的渗入推动了电子秤制造业的发展。60 年代初期出现机电结合式电子秤以来，经过 40 多年的不断改进与完善，我国电子秤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。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。据近期统计，工业用衡器（按销售量统计）中的电子产品已占三分之二左右，部分非自动衡器（如电子计价称、电子台秤、电子地上衡、电子皮带秤、电子吊秤和电子轨道衡等）已达到国际九十年代初期水平，有的产品达到了九十年代中期水平。随着我国加入 WTO 组织，经济市场的开放度加大，一批具有国际先进水平的衡器产品和技术（如定量包装秤、自动重量检测称、标签计价秤、电脑组合称、耐压式计量给煤机等，以及应变计、称重传感器、称重显示器生产技术）进入我国，这对电子秤的进一步普及和提高必将产生积极的、巨大的影响。但就总体而言，我国电子秤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 电子秤的发展趋势：电子衡器产品量大面广、种类繁多，从通用的各种规格的电子秤到大型的电子称重系统，从单纯的称重、计价到生产过程检测系统的一个测量控制单元，其应用领域在不断地扩大。根据近年来电子称重技术和电子衡器的发展情况及电子衡器市场的需求，电子衡器总的发展动向为：1 小型化、模块化、智能化、集成化；2 其技术性能趋向于速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其应用性趋向于综合性、组合性。电子秤不仅要向高精度、高可靠方向发展，而且更需向多种功能的方向发展。据悉,目前电子秤的附加功能主要有以下几种：1、电子秤附加了计算机信息补偿处理装置，可以进行自诊断、自校正和多种补偿计算和处理；2、具有皮重、净重显示等特种功能。电子秤有些已具备了动态称量模式,即通过进行算术平均、积分处理和自动调零等方法,消除上述的误差；3、附加特殊的数据处理功能。目前的电子秤有附加多种计算和数据处理功能,以满足多种使用的要求。今后,随着电子高科技的飞速发展,电子秤技术的发展定将日新月异。同时,功能更加齐全的高精度的先进电子秤将会不断问世,其应用范围也会更加拓宽。1.4 电子秤的设计原理：电子秤的工作原理以电子元件（传感器，放大电路,A/D 转换电路，单片机电路，显示电路，键盘电路等电路）组成。通过压力传感器将被测量的重量以转换成电压信号。由于信号小，需在前端信号处理电路进行准确的线性放大，再经 A/D 转换电路转换成数字量送入主控电路单片机中，经编译码显示即为被测物体的重量。参考文献1 李维平谈电子秤的分度数与准确度.中国学术期刊网，2006.32 徐科军.传感器与检测技术.北京 电子工业出版社 2008 23 马洁，郑道阔，刘允波.谈谈电子称中的疲劳强度设计【J】.科技应用，2005（34）：21224 李名兆.低成本低功耗电子秤的设计.电子技术，1997（9）:40-415 刘笃仁，韩保君.传感器原理及应用技术.西安:电子科技大学出版社，20036 余成波.传感器与自动检测技术.2 版.北京：高等教育出版社，2007.77 郭三明，郑均忠.便携式电子秤的研制.焦作工学院学报，2001，20（4）8 金篆芷，王明时.现代传感技术.北京：电子工业出版社，19959 郭江宇.一种商用电子秤重传感器J.计量技术，1990（3）：30-3410 费业泰.误差理论与数据处理.北京：机械工业出版社，198111 顾理敏，宋玮.电子秤.北京：计量出版社，198212 Nonautomatic weighing instruments Part1: Metrological and technicalRequirement-Test OIML R76-1 1992(E)13 徐江海.单片机实用教程.北京.机械工业出版社，2009 年14 李朝青.单片机原理及接口技术.北京：北京航天航空大学出版社，2005 年15 李广弟.单片机基础.北京:北京航空航天大学出版社,1998 年16 徐惠民.单片微型计算机原理接口及应用.北京：北京邮电大学出版社，2000 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1 本课题要研究的问题：本课题要求设计一个电子秤硬件电路系统，要求如下：1、测量对象：压力；2、对压力进行测量并能实时显示；3、当压力超限时，能声音报警。2.2 本课题拟采用的研究手段：本设计采用传感器采集被测物体质量的模拟量，再经运放大电路，把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，送入 A/D 转换器把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，经单片机进行数据处理最后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。本设计大致可分为五个模块 数据采集模块、信号放大模块、模数转换模块、单片机控制模块、人机交换模块。整体原理框图如图 1.0 所示。信 号放 大模 数转 换单片机 控 制信号放大 A/D 转换单片机显示人 机交 换报警数 据采 集称重传 感 器图 1.0 整体设计思路框图1、数据采集 利用重力传感器获取重量数据，由于电阻应变式传感器应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器，而且分辨力和灵敏度高，精度较高，结构轻小，对试件影响小，对复杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好，故选用电阻应变式传感器。2、信号放大 将采集到的微弱的电信号进行放大和滤波处理。3、模数转换 利用 A/D 转换器把输入的模拟信号转换成数字信号送到单片机。4、单片机控制 中央控制模块 接收外部数据 通过运算和处理进行相应控制。5、人机交换 人机借口主要由报警器和 LCD 显示器组成。显示模块有两种方式，一是数码管，二是液晶显示。由于液晶显示器的主要材料是液态晶体，它在特定的温度范围内，既具有液体的流动性，又具有晶体的某些光学特性