稱重技術(shù)是廣泛應(yīng)用于工業(yè)，農(nóng)業(yè)，交 通，貿(mào)易和科研等領(lǐng)域的重要技術(shù)，與社會發(fā) 展、工業(yè)生產(chǎn)和人們生活息息相關(guān)，電子秤屬 于電子衡器，技術(shù)水平的高低，直接影響著生 產(chǎn)生活質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展。

電子秤采用單片機(jī)處理系統(tǒng)，通過稱重傳 感器將被測量轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過對采樣信號 的處理和分析，實(shí)現(xiàn)重量信號的采集和轉(zhuǎn)換， 并利用單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行計算分析，最后通過顯 示設(shè)進(jìn)行顯示，能達(dá)到快捷，方便的重量信息 顯示。電子秤設(shè)備采用數(shù)字顯示的方式，能直 接進(jìn)行計算等功能，使用方便，計量準(zhǔn)確，在 生活中有廣泛的影響。

1.電子秤的基本組成結(jié)構(gòu)

電子秤采用單片機(jī)系統(tǒng)和傳感器設(shè)備， 根據(jù)物體的質(zhì)量來測量相關(guān)特性參數(shù)，主要有 四部分構(gòu)成，分別是承重傳力系統(tǒng)、稱重傳感 器、智能處理器和數(shù)字顯示設(shè)備。

承重傳力系統(tǒng)是被測量物體與電子秤之 間的機(jī)械設(shè)備，主要有承載器，吊掛和減震機(jī) 構(gòu)構(gòu)成。稱重傳感器是將被測量非電量轉(zhuǎn)換為 電信號的原件，能實(shí)現(xiàn)把承受的重力轉(zhuǎn)換成電 信號的一種傳感設(shè)備，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程中， 要求傳感器具有較高的靈敏度、對于輸入量和 轉(zhuǎn)化形成的電信號有較好的線性關(guān)系，并能適 應(yīng)不同的工作環(huán)境，性能好，測量轉(zhuǎn)換結(jié)果穩(wěn) 定。智能處理器是電子秤設(shè)備的核心機(jī)構(gòu)，能 都實(shí)現(xiàn)對輸入信號的處理，并將處理后的數(shù)據(jù) 通過編碼的形式傳輸?shù)酵獠楷F(xiàn)實(shí)設(shè)備。數(shù)字顯 示設(shè)備是人機(jī)交互的重要部件，主要有顯示、 打印鍵盤或觸摸屏輸入等功能構(gòu)成。

2.電子秤的工作原理和設(shè)計要求

電子秤在工作過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)將物體 重量轉(zhuǎn)換成電信號，并給予顯示的能力。將物 體置于電子秤承重機(jī)構(gòu)，重量傳遞到稱重傳感 器，傳感器將重量信號轉(zhuǎn)換成與之有一定函數(shù) 關(guān)系的電信號，將此電信號經(jīng)過放大、濾波轉(zhuǎn) 換后，輸入到智能處理器，智能處理器掃描鍵 盤和各種輸入不見設(shè)備信息，并根據(jù)輸入信號 進(jìn)行判斷和分析，實(shí)現(xiàn)用戶所需要的各種計算 過程，最后將結(jié)果保存入存儲器，再由相關(guān)指 令控制信息傳入到顯示或打印設(shè)備。

根據(jù)電子秤稱量的應(yīng)用范圍，要求電子秤 測量精度高，結(jié)果準(zhǔn)確本系統(tǒng)在相關(guān)方面要求參數(shù)如下稱稱量范圍0?6000g，分度值0. lkg, 精度等級II級，電源AC220V。

3.系統(tǒng)方案設(shè)計

系統(tǒng)采用STC12C5AS2作為智能控制器，稱 重傳感器采用SP20C-G501電阻應(yīng)變式傳感器， 輔助電源、按鍵和數(shù)字顯示設(shè)備。

STC12C5A60S2系列單片機(jī)，外圍電路設(shè)計 簡單，在單片機(jī)外加上晶振電路和電源就能夠 正常工作。

SP20C-G501電阻應(yīng)變式傳感器在進(jìn)行信號 處理過程中，需要信號放大，處理。傳感器放 大電路采用兩級放大電路，前級采用比例運(yùn)算 電路，后級采用差動比例運(yùn)算電路。傳感器采 集的信號經(jīng)過前級放大電路進(jìn)行初步放大，在 放大電路處理過程中，為了提高對工模信號的 抑制，在反饋電阻選擇是采用精密可調(diào)電阻。

顯不模塊米用1602液晶模塊。1602液晶能 實(shí)現(xiàn)數(shù)字，圖形顯示，并能實(shí)現(xiàn)顯示對比度， 能較好適用于不同的環(huán)境。

根據(jù)電子秤工作流程需要，在設(shè)計軟件 程序的過程中，按照如下的流程進(jìn)行系統(tǒng)軟件 程序的設(shè)計。對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，檢測按鍵和 設(shè)備，采集數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理器運(yùn) 算，輸出進(jìn)行數(shù)字化顯示。

4.數(shù)據(jù)處理技術(shù)分析

在測量轉(zhuǎn)換的過程中，由于硬件設(shè)備的特 點(diǎn)，需要采用軟件基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對各個測量環(huán)節(jié)進(jìn)行 較好的處理，彌補(bǔ)硬件設(shè)備的缺點(diǎn)和不足，實(shí)現(xiàn) 電子秤的性能提升。在整個系統(tǒng)設(shè)計的過程中， 主要采用了非線性補(bǔ)償技術(shù)、標(biāo)度變換、無效量 處理、零漂處理和數(shù)字濾波等技術(shù)。

非線性補(bǔ)償技術(shù)是在檢測傳感器輸入和輸 出特性的過程中，使得其相應(yīng)關(guān)系成為近似線 性，在電子秤系統(tǒng)設(shè)計過程中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)輸入和 輸出線性關(guān)系相對較好，采用了線性插值法，對 其進(jìn)行處理。結(jié)果表明，傳感器輸入輸出具有較 好的線性擬合度，達(dá)到了較好的效果。

標(biāo)度變換是在測量過程中，需要把測量 檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換成操作人員熟悉的數(shù)字量，達(dá)到 較好的人機(jī)交互環(huán)境，有利于產(chǎn)品的推廣和使 用，在電子秤系統(tǒng)中，需要將輸出量轉(zhuǎn)換成用 戶便于查看的信息，同時在轉(zhuǎn)換過程中由于 傳感器轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換后得到的是一系列的數(shù) 碼，只能對應(yīng)于參數(shù)的大小，在后期處理過程中，需要將其轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值進(jìn)行輸 出顯示或者打印。如果涉及到計算還需要在處 理器中對不同的量綱進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

無效物理量的消除是由于在傳感器進(jìn)行信 號轉(zhuǎn)換時，包括稱重設(shè)備等外部的質(zhì)量也被加 入到有效信號里，但是這部分是不屬于被測量 的，在相應(yīng)的設(shè)計過程中，需要采用軟件的 方法消除掉相應(yīng)的信號，而這部分信號在處理 過程中只能依靠軟件的方法來進(jìn)行消除。消除 的方法可以采用等量替換和減去法，能夠較有 效的消除相應(yīng)的影響。

零漂處理在電子秤設(shè)計過程中的影響測 量精度的重要因素，由于傳感器收到溫度等因 素的影響，產(chǎn)生了零位不穩(wěn)定的現(xiàn)象，在進(jìn)行 測量時，會出現(xiàn)零輸入信號卻產(chǎn)生了非零的輸 出信號，這樣的誤差會導(dǎo)致測量準(zhǔn)確性嚴(yán)重降 低。由于影響零漂誤差的是受到非電信號或者 是硬件的影響，在處理過程中相對比較困難。 系統(tǒng)中采用零位補(bǔ)償技術(shù)，在應(yīng)用過程中是將 零位漂移保存起來，在測量被測量的時候用采 集數(shù)據(jù)減去零位值，得到的結(jié)果就是消除零漂 的準(zhǔn)確值，采用這種方法可以不用考慮引起零 漂的原因，能夠較好的適用不同的工作環(huán)境。

數(shù)字濾波技術(shù)是在測量過程中需要將混雜的 干擾信號進(jìn)行抑制，通過數(shù)字濾波的方式能對低 頻信號進(jìn)行處理和濾波，通過減少干擾信號在有 用信號中的比重，實(shí)現(xiàn)信號的可靠性和真實(shí)性。 采用的數(shù)字濾波技術(shù)有平滑濾波、中值濾波和程 序判斷濾波，在實(shí)際應(yīng)用中收到了較好的效果。

本系統(tǒng)采用了微處理器和傳感器作為主要 器件，通過信號采集和轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了電子秤的 設(shè)計，并詳細(xì)闡述了數(shù)字信號處理的方法和過 程，對一般產(chǎn)品設(shè)計具有較好的借鑒意義。