多功能数字电计价秤.docVIP

多功能数字电子计价秤 摘 要 该设计以AVR系列单片机ATMEGA16为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。在设计系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步的设计各个单元功能模块，系统的硬件部分可以分为数据采集、最小系统、人机交互界面、无线语音报数和系统电源五大部分。该电子秤在实现基本的称重功能（称重范围为0~15.000公斤，重量误差不大于±0.1％）的同时,并发挥语音报数的功能，可以设置日期和设定十种商品的单价， 还具有自动校零和去皮功能。整个系统结构简单，使用方便，功能齐全，人性化，具有一定的开发价值。 关键词：电子秤 AVR单片机 仪用放大器 语音报数 1引言 质量是测量领域中的一个重要参数，称重技术自古以来就被人们所重视。秤是最普遍、最普及的计量设备，电子秤取代机械秤是科学技术发展的必然规律。低成本、高智能化的电子秤无疑具有极其广阔的市场前景。 本设计就是为了制作这样一种多功能电子秤，它以AVR单片机为核心在实际使用时达到以下要求： （1）能用键盘设置单价，称重后能同时显示重量、单价和总额； 电子计价秤：最大称重为15.000公斤，重量误差不大于±0.1％； （2）具有数码显示，显示重量、单价、总额等信息。 a.重量显示为5位数码，单位为公斤，最大重量显示值为99.999公斤； b.单价金额显示为5位数码，单位为元，最大单价金额显示值值为999.99元； c.总价金额显示为6位数码，单位为元，最大总价金额显示值值为9999.99元，总价金额误差不大于0.01元； 据以上要求，设计系统框图，如下图所示 图（1）系统框图 2方案设计 2.1设计思路 为达到设计要求，本系统数据采集模块由电阻应变式称重传感器、仪用放大器、二阶低通滤波器组成。转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。此部分对软件的设计要求比较高，系统的大部分功能都需要软件来控制。在扩展功能上，本设计增加了万年历、掉电保护和语言播放功能。系统整体原理图见附录1 以AVR单片机为控制核心，其内部集成10位AD，不需外围扩展AD转换电路，而测量误差又能达到要求。具体方案简图如下 图（3） 2.2. 压力传感器 电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。 导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的△R/R变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。 直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。 电阻应变式传感器有如下特点： （1）应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。 （2）分辨力和灵敏度高，精度较高。 （3）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。 （4）商品化，使用方便，便于实现远距离、自动化测量。 综合考虑后，我们选择方案二。 2.2.3 信号处理 方案一：采用集成仪用放大器专用芯片AD620 此类芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口简单。以AD620为例，内部结构如所示 接口如附录2所示： 图4 AD620的接口图 在接口图4中，通过改变可变电阻R3的阻值大小来改变放大器的增益，放大器增益计算公式如下： 方案二：采用运放NE5532搭建仪用放大器 被称为“运放之皇”的NE5532具有低零漂、低噪声、高共模抑制比的特性，其内部集成两个运放，是一款性价比很高的运放芯片。其结构图如下 图5 NE5532内部简图 方案一中AD620最大增益为1000倍，在系统设计过程中，我们要求对采集信号放大1333倍，不能达到要求。方案二中用两个NE5532构成仪用放大器，多出的一个运放可以制作二阶有源低通滤波器。这样综合比较，我们选择方案二。 2.2.3 显示模块 方案一：采用七段数码管显示。根据系统要求，至少需要四组数码管来显示所有数据。这样硬件结构比较复杂，程序也很繁琐。并且只能显示数据，无法显示菜单，需要另外标注。 方案二：采用LCD12864显示。12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字。通过软件进行菜单切换，这样就可以完成