电子秤实验报告

电子秤实验报告摘要：电子秤在人们的日常生活中广为使用，带来了方便。本文介绍一种电子秤的设计，包括全桥电路，放大电路的选择和软件的数据采集和标定过程，其中包括电子秤界面的设计。软件编程部分采用的是visualbasic6.0，来实现接收测量(标定)和显示功能。通过多次数据测量取平均值的方法最终达到提高精度的目的。关键字：电子秤传感器 放大电路 visualbasic6.0任务分析：在硬件部分设计实现连接电路信号放大电路，要求根据选择的传感器输出范围，将信号放大到数据采集量程范围(0-5v)，滤波后输入数据采集卡，输出信号要准确稳定。软件部分设计数据采集程序，并调试通过，最终经过标定后可以准确的实时显示被测物的质量。设备要求：金属箔式应变片一一全桥测量电路，zk-6测控电路板中u16三运放高共模抑制比放大电路，智能直流电压表(精度在mv),5v直流电压源，计算机，vb6.0，pci数据采集卡(vbtest6011)，导线若干。硬件设计：本实验是由金属箔式应变片一一全桥测量电路和三运放高工共模抑制比放大电路共同构成硬件部分。金属箔式应变片是一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。应变片全桥测量电路中，将应力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值：r1=r2=r3=r4，其变化值5r1=5r2=5r3=5r4时，其桥路输出电压uo-(Ar/r)e=kee。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性得到改善。三运放高共模抑制比放大电路又称测量放大器、仪表放大器等。它的输入阻抗高，易于与各种信号源相匹配。它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小，并且漂移小，稳定性好。其共模抑制比大，能适于在大的共模电压的背景下对微小差值信号进行放大。图中改变电位器rf1的阻值，则可以改变对差模信号的放大倍数；r5,rf2,r6用于调零，当r1=r2,r3=r4，r7=r8时则uo??r7ruicr(1?21)uid?7r3rf1r3?cmrrr1r7)rf1r3guidcuic其中，g是整个放大器对差模信号的增益：kc是整个放大器对共模信号的增益：g?(1?2kc?r71r3?cmrrkcmrr是运算放大器n3的共模抑制比。整个放大器的共模抑制比：kcmrr1g(1?2)?kcmrrkcrfl原理图与电路图打开综合测控实验台主机箱电源，给全桥电路供以+5v直流电源，由于电桥的输出信号微弱，需接放大电路将其信号放大，这里选择三运放高共模抑制比放大电路。电路图如下所示：将u0接实验箱上智能直流电压表，通过调节rp1使输出电压在0-5v范围内。我选取了秤空载时电压表显示3.94v时作为测量初始值。逐秤的输出线性图由图可知该秤的输出线性很好。自动采集信号利用时钟插件自动开启ad转换并采集被测值，时间间隔为500ms,数据存入文本框text1中，因为电压随重量变化范围小(硬件上每20克重量物体电压变化约为0.046伏)，为了增强显示变化效果，先将ad转换值减去一个常数(经试验，1200较合适)再乘以固定值，其值为100，相关程序为text1.text=(pval1(0)-1200)*100精度控制转换公式试验要求将被测量转换为实际物理量，即转换公式。具体计算方法如下：本电子称量程为0g-400g在此选定0g、100g、200g三个点作为试验量，经试验测得0g对应ad转换值分别为2835、2734、2791、2797、2882、2807；100g对应ad转换值分别为5100、5198、4993、5143、5133、5139；200g对应ad转换值分别为7514、7517、7463、7340、7667、7537；对应均值分别为2807、5117、7506。100g对应采集变化量为(7506-5117-2807)/2=2344所以转换公式g=(x-2807)/2344x100g初次采集被测值存在波动性，如不采取措施将产生较大误差。在此采用均值法得到平均值作为输入量。具体如下：取n次采集平均值作为最终测试量，n值由用户决定，本实验中n值大于150时，测量精度在1%。主要程序如下：ifn<bthenn=n+1m=m+(pval1(0)-1200)*100+6000text3.text=m/ntext5.text=nelsetext3.text=text3.textendif“采集次数达到后保持不变”“已经采集数值平均值”“已经采集次数”篇二：电子秤实验报告便携式电子秤的设计实现班级：学号：姓名：摘要手提电子秤具有称重精确度高，简单实用，携带方便成成本低，制作简单，测量准确，分辨率高，不易损坏和价格便宜等优点。是家庭购物使用的首选。本次实验目的在于:通过对便携式电子秤的设计与制作，了解电阻应变片的工作原理，掌握其使用方法;掌握数码显示电路的设计使用方法;掌握模数转换器、仪用放大器的使用方法；掌握电子电路系统设计的基本方法，培养提高综合利用多学科相关知识进行初步工程设计与实际装调系统电路的能力。本次便携式电子秤设计采用箔式电阻应变片e350~zaa作为传感器，将力信号转换为电压信号，差动电路采用ina114来放大微小电压信号，转换电路采用双积分a/d转换器icl进行a/d转换，显示电路采用led数码管。最终实现了将被称重物体的质量显示在数码管上的功能，称重范围为2kg以内，单位为g。经过最终测量，所设计制作完成的电子秤称重最大绝对误差为5g，关键词：便携式；电子秤；应变片；7107一、 设计选题及设计任务要求设计选题：便携式电子秤的设计实现任务与要求：设计一个led数码显示的便携式电子秤，要求如下1.采用电阻应变式传感器2.称重范围为0~2kg3.测量精度：不低于20克二、 方案设计与论证设计方案：方案一：基于单片机的便携式电子秤1)原理框图图1-1基于单片机的便携式电子秤原理框图系统设计思路、工作原理及单片机程序流图称重传感器根据压力的变化提供相应的线性变化的电信号，该电信号经过高精度差动放大器放大。输入给双积分型模数转换器。转化为数字信号，数字信号可直接由单片机以串行方式读入。单片机选用stc89c52型单片机，p0口定义为输出口，其中p0.0~p0.6输出要显示数据的段码。P1口中的p1.0~p1.3也定义为输出，显示输出数据的位码。显示器用动态扫描。该设计方案优缺点a.优点：该系统采用了单片机作为显示模块的驱动电路，具有较好的系统扩展性，在显示压力的同时，还可以通过单片机的其他管脚输出信号以达到的功能的扩展。例如，在平时日常使用外，也可以作为工程应用中显示及反馈模块，通过对压力测量进行阈值的设定，来判定是否对系统的输入进行修正。b.缺点：系统的组成模块相对较多，在进行系统调试时可能会出现较多问题，也提高了系统的成本。并且单片机的编程时将会需要大量的时间，对系统的标定比较困难。不适合仅仅应用为日常生活。方案二：基于普通a/d转换器及编码器的便携式电子秤原理框图图1-2基于普通a/d转换器及编码器的便携式电子秤原理框图系统设计思路、工作原理压力传感器实现压电转换，将压力转换为电信号。经过高精度差动放大器放大后。输入给模数转换器，转化为数字信号，由该数字信号控制编码器的编码，从而控制数码管显示。3)设计的优缺点该优点：每个模块的功能单一，且没有复杂的编程问题。在整个系统进行调试时，可以比较方便的对每个模块进行测试，能够迅速找到出现问题的模块。比较容易制作。缺点：使用的芯片较多，信号的噪声较大，且数码管与编码器的电路比较繁杂，在实际焊接中容易出现问题。方案三：基于普通icl7107的便携式电子秤1)原理框图图1-3基于普通icl7107的便携式电子秤原理框图2)系统设计思路、工作原理压力传感器实现压电转换，将压力转换为电信号。经过高精度差动放大器放大后。输入给模数转换器，从而控制数码管显示。3）该设计的优缺点优点：每个模块的功能单一，且没有复杂的编程问题。icl7107可直接驱动数码管，在整个系统进行调试时，可以比较方便的对每个模块进行测试，能够迅速找到出现问题的模块。比较容易制作。缺点：功能单一，仅能作为日常生活使用。不可有其他的功能扩展。方案论证：方案介绍中时已经对每个方案的优劣进行了阐述。通过下表对每种方案的突出特点进行比较。综述：鉴于本实验仅要求实现一个普通功能的电子秤，没对其有更高的要求，所以方案一并不是十分合适，它的制作流程过于复杂，难以调试，且成本较高。所以这里并不采用方案一。对于方案二，它的电路连接与方案三相比较为复杂。且功能模块也较多，没有方案三易于调试。成本也相对较高。这里也不采用。综上所述，本次实验选择实验三为最终的设计方案。三、单元电路设计与分析测量电路：电阻应变式传感器可将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路而最后显示或记录被测量值的变化。在这里，我们用电阻应变式传感器作为测量电路的核心。并应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度。（1）电阻应变式传感器的组成以及原理：电阻应变式传感器简称电阻应变计。当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面上时，则敏感元件将随构件一起变形，其电阻值也随之变化，而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系，进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件的变形。通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接，即可测得重力、变形、扭矩等机械参数（2）电阻应变式传感器的测量电路：图2-1电阻应变式传感器的测量电路篇三：数字电子秤硬件设计实验报告单片机实验报告一、设计题目数字电子秤二、设计要求（1） 用数码管（或lcd）显示质量和价格等信息；（2） 用电位器模拟电子秤的压力传感器，质量0〜10kg时输出0~5v；（3） 显示质量及价格，要求精确到0.01kg；（4） 单价可由键盘设置。三、硬件电路（说明工作原理）硬件电路见下页整个数字电子秤电路由电源电路、单片机主控制电路、led数码管显示电路、ad转换器、4*5键盘电路和电位器6个部分组成。如图3.1所示。图3.1打开电源开关，数字电子秤开始工作。接通电源时，数字电子秤进入工作状态。此时数字电子秤上mcu开始工作，键盘不断进行扫描，同时，调节电位器，通过adc0804也不断进行外部称量数据采样，led上显示“单价总重总价”。调节电位器（模拟压力传感器）实现质量的测量，电位器的调节将引起电压的变化，电压的变化范围0~5v，而题目中给出的质量范围是0~10.00千克，存在一个两倍比例问题。根据a/d转换，十六进制与bcd码转换以及显示程序质量的显示。编写键盘输入输出程序，实现单价的手动输入及显示。根据总价=质量*单价，最终显示物品的总价。adc0804a/d转换器a/d转换过程主要包括采样、量化与编码。本系统中用到asc0804实现功能。adc0804a/d转换器是8位全mos中速，单通道的转换器，摸数转换时间大约100us，可以满足查分电压输入，具有参考电压输入端，内含时钟发生器，单电源工作室输入信号电压范围是0v~5v，不需要调零，片内有三台数据输出锁存器，可以和单片机直接接口。当cs=0许可进行a/d转换。wr由低到高是，a/d开始转换。cs与wr同时有效时启动a/d转换，转换结束产生intr信号(低电平有效)，可供查询或者中断信号。在cs和rd的控制下可以读取数据结果。本实验没有使用intr信号。见图2.3。图3.2led数码管显示电路led显示块是由发光二级管显示字段的显示期间。在单片机应用系统中通常用的是七段led。这种显示快有共阴极与共阳极两种，本实验用的是共阴极(见图3.3)。共阴极led显示块的发光二极管阴极共地。当某个发光二极管的阳极为高电平是，发光二极管点亮。在单片机应用系统中使用led显示块构成n位led显示器有n根位选线和8*n根段选线。共阴极字段码：led显示0〜9某个字符时，则要求在a〜dp送固定的字段码，如要使led显示0，则要求a、b、c、d、f各引脚为高电平，g和dp为低电平，字段码为“3fh”。dpgfedcba001111113fh共阴极字符0~9七段码如下：字符：0123456789字段码：3fh06h5bh4fh66h6dh7dh07h7fh6fh图3.3图3.4键盘输入计算机键盘的功能就是技师发现被按下的键，并将该按键的信息送入单片机，键盘中有发现下按键位置的键扫描电路，产生被按下键代码的编码电路，将产生代码送入单片机的接口电路。因此一个完善的键盘控制程序应能完成下述任务：检测有无键按下；有键按下后，在无硬件去抖动电路时，应用软件延时方法除去抖动影响；处理一个键，其任何按下又松开的键不产生影响，不管一次按键持续有多长时间，仅执行一次按下功能；输出确定的键号以满足散转指令要求。硬件电路见图3.5图3.5电源部分设计了一个5v的电源。见图3.6图3.6篇四：电子称实验报告常州信息职业技术学院智能电子产品课程设计

综合项目实践设计报告2011—2012学年第二学期项目： 电子称的设计班级： 计应103学号： 1008143319姓名： 周苗苗授课教师： 黄维翼制定日期：2012年6月22日目录一求： 、设计要一 、择 3关键 器件 的选（ 一 ）器 3传感器-认识称重传感 3（ 二器 )运算放大1 . 运点 .6算 放大 器的 基 本特 62 . 运路 算 放大 器的 基 本电 73 . 仪析 表放大器的电 路 及分13( 三器 )a/d转换1 、 a/d念 14转换 器 的基本概142 、并行a/d转换器0809的功台户能特点 153 、串行a/d转换器tlc549的功台户能特点 174、ad7705的功能特点 17三、电路原理图...241 、电子秤电路原理图分析、说明2、pcb板设计.24介绍3 24)布局4)..25手动布线5)25pcb板布线图 276 ） 心得 27四、 电子秤的程序设计与调试 ....28五 、 小结 32项目名称：电子秤的设计一、 设计要求：用89c52单片机、称重传感器、运算放大器、a/d转换器、lcd液晶模块设计一台电子秤。二、 关键器件的选择（一）传感器-认识称重传感器称重传感器在电子秤中占有十分重要的位置，被喻为电子秤的心脏部件，它的性能好坏很大程度上决定了电子秤的精确度和稳定性。称重传感器是一种能够将重力转变为电信号的力一电转换装置，是电子衡器的一个关键部件。它能够实现力一电转换的传感器有多种，常见的有电阻应变式、电磁力式和电容式等。电磁力式主要用于电子天平，电容式用于部分电子吊秤，而绝大多数衡器产品所用的还是电阻应变式称重传感器。电阻应变式称重传感器结构较简单，准确度高，适用面广，且能够在相对比较差的环境下使用。因此电阻应变式称重传感器在衡器中得到了广泛地运用。通常称重传感器产生的误差约占电子秤整机误差的50%~70%。若在环境恶劣的条件下（如高低温、湿热）传感器所占的误差比例就更大，因此，在人们设计电子秤时，正确地选用称重传感器非常重要。1.常用各种称重传感器称重传感器的种类很多，根据工作原理来分常用的有以下几种：电阻应变式、电容式、压磁式。电阻应变式称重传感器：是把电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上，然后以适当方式组成电桥的一种将力（重量）转换成电信号的转换元件。电容式称重传感器：是把被称物体重量转换为电容器容量变化的一种传感器，它是以各种不同类型的电容量作为转换元件，实际是一个具有可变参数的电容器。电容式传感器由于它存在输出特性的非线性、寄生电容和分布电容对灵敏度和称重精度的影响、传感器联接电路比较复杂等原因，直接影响到它的可靠性，所以限制了它的应用。近些年来由于集成电路特别是微处理技术的发展，可将电子线路紧靠传感器的极板以减小电缆分布电容的影响，并可利用微处理技术对电容式传感器的温度特性和非线性进行补偿，所以电容式传感器在电子称重技术中的应用又得到了重视，在国内已出现了可与电阻应变式传感器电子秤准确度相比的电容式台秤和电容式吊秤等产品。压磁式称重传感器：也称磁弹性传感器，它是一种力-电转换的无源传感器。它的工作原理是利用压磁效应，将被称重量的变化变换成传感器导磁体的导磁率变化并输出电信号。压磁传感器具有输出信号大、抗干扰性能好、过载能力强、不均匀载荷对测量准确度的影响小、能在恶劣的环境中工作、结构简单便于加工等优点。缺点是准确度低、反应速度慢。它常用于冶金、矿山、运输等工业部门的承受大吨位，并要求牢固可靠、安全报警等测力或称重场合。电阻应变式称重传感器电阻应变式称重传感器是把电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上，然后以适当方式组成电桥的一种将力（重量）转换成电信号的传感器。电阻应变式称重传感器包括两个主要部分，一个是弹性敏感元件：利用它将被测的重量转换为弹性体的应变值；另一个是电阻应变计：它作为传感元件将弹性体的应变，同步地转换为电阻值的变化。电阻应变片所感受的机械应变量一般为10-6~10-2，随之而产生的电阻变化率也大约在10-6~10-2数量级之间。这样小的电阻变化用一般测量电阻的仪表很难测出，必须采用一定形式的测量电路将微小的电阻变化率转变成电压或电流的变化，才能用二次仪表显示出来。在电阻应变式称重传感器中通过桥式电路将电阻的变化转换为电压变化。电阻应变式称重传感器工作原理框图如图1所示：当传感器不受载荷时，弹性敏感元件不产生应变，粘贴在其上的应变片不发生变形，阻值不变，电桥平衡，输出电压为零；当传感器受力时，即弹性敏感元件受载荷p时，应变片就会发生变形，阻值发生变化，电桥失去平衡，有输出电压。电阻应变式称重传感器桥式测量电路如图2-2所示：2-2桥式测量电路r1、r2、r3、r4为4个应变片电阻，组成了桥式测量电路，rm为温度补偿电阻，e为激励电压，v为输出电压。若不考虑rm，在应变片电阻变化以前，电桥的输出电压为：由于桥臂的起始电阻全等，即r1=r2=r3=r4=r，所以v=0。当应变片的电阻r1、r2、r3、r4变成r+Ar1>r+Ar2>r+Ar3>r+Ar4时，电桥的输出电压变为：通过化简，上式则变为：也就是说，电桥输出电压的变化与各臂电阻变化率的代数和成正比。如果四个桥臂应变片的灵敏系数相同，且，则上式又可写成：式中k为应变片灵敏系数，8为应变量。上式表明，电桥的输出电压和四个轿臂的应变片所感受的应变量的代数和成正比。在电阻应变式称重传感器中，4个应变片分别贴在弹性梁的4个敏感部位，传感器受力作用后发生变形。在力的作用下，r1、r3被拉伸，阻值增大，△r1、^r3正值，r2、r4被压缩，阻值减小，△r2、^r4为负值。再加之应变片阻值变化的绝对值相同，即

△r1=Ar3=+Ar或el=e3=+£△r2=Ar4=-Ar或£2=e4=-e因此，称重传感器的主要性能指标：3.1传感器的输出灵敏度传感器在额定载荷作用下，供桥电压为1v时的输出电压，单位为（mv/v）。在任一载荷下，传感器的输出电压=所加载荷X供桥电压X输出灵敏度/额定载荷。篇五：数字电子秤实验报告温州大学瓯江学院wenzhouuniversityoujiangcollege复杂电子系统设计课程实践报告书——数字电子秤级：姓名：名：名：班姓姓指导老师：温州大学瓯江学院信息与电子工程分院2011年6月目录摘要一、班姓姓指导老师：温州大学瓯江学院信息与电子工程分院2011年6月目录摘要一、设计方 3案论二、理论4分析及调2.1、 6压力传感2.2、放 6大电路部2.2.2 计.8算公2.2.3运放差...8分放大电路特2.2.4.8放大电 路的元件清证试器:分:式点八、、单op07 管 脚图： 9传感器的输出信号放大后的数据及放大倍数TOC\o"1-5"\h\z表 10调 试过程中的心得： 10参 考 资料： 10、 ad 转 换 部分 11主 要 特性 11内 部 结构 12夕卜 部特性（引脚功能） 12ad 单独测试电路图 12ad单独测试调试程序： 13、 液 晶 显 示 部分 14蜂 鸣 器 部分 15三、测试方法、测试数据 16重量与电压的对应关系 16、 数据拟合示意图 16、 拟 合 数 据 方程 四、程序及分析 五、结..17果与分析 参考..27文献: 附件总..27电路图 27摘要在生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到秤，但是随着社会的进步、科学的发展，我们对其要求操作方便、易于识别。随着计量技术和电子技术的发展传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。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