微机原理论文第八篇：基于51单片机的电子秤系统设计
摘要：本文主要分析51单片机下的数字电子秤。在设计过程中，这种电子秤具体包括电源、传感器、蓝牙、转换器、单片机、键盘、开关、显示器等组成部分，在实践过程中，这种应用51单片机的数字电子秤能够实现准确的称重、计价、过载报警等功能，具有良好的实用性和适应性，可以满足人们多种日常称重需要，极具市场发展前景和价值。
关键词：电子秤; A/D转换器; 单片机;
上个世纪五十年代，电子技术得以产生并被用于多个领域，部分研究人员将电子技术应用到称重器械中，进一步促进了称重器械的发展。此后，电子秤的发展得到加速。我国的电子秤发展较快，并在较短时间内达到国际先进水平。需要注意的是，我国的电子秤与西方先进设备相比，依然存在一定局限性和差距，具体表现为工艺水平较低、电子秤技术开发发展不足等，电子秤功能相对匮乏等。
1 设计需求
对物品的称重计量是社会生活和工业生产等活动过程中非常关键的一个环节，为了达到良好的称重计量效果，需要使用科学有效准确的称重设备或者装置。随着社会生产的进一步发展，以及商品流通的进一步扩大，需要使用称重计量的场合和环节越来越多，而且对各种称重器具的要求也越来越多样化。这种情况下，为了适应市场需要，各种新的称重计量器具得到设计和生产，并发挥出积极作用。传统的称重计量器具一般是机械杠杆秤，这种机械杠杆秤操作不便，而且功能单一，已经难以满足实际称重需要。
近年来，基于传感技术和电子技术的发展和应用，一种新的称重设备电子秤得到设计和制造，并在社会社会和生产活动中得到有效应用。电子秤应用简单，功能多样，而且操作简单，具有良好的实践应用效果，因此得到广泛应用，逐渐取得传统的机械电子秤。随着微处理机的发展以及应用，这也促进电子称重技术得到进一步发展，促使电子秤的应用效果更上一层楼。在使用过程中，电子秤具有称重快速准确的特点，而且操作很简单，同时称重过程中一般不会出现较大误差，具有良好准确性。不仅如此，电子秤还具有多种功能，能够满足多种实际称重需求。当前电子秤已经在社会生活的各个领域得到广泛应用，并为人们带来良好的社会效益和经济效益。另一方面，当前社会生活以及生产活动过程中，对于称重的要求进一步提高，尤其是针对称重的精准性提出了更高要求，这就需要称重仪器具有更高的抗干扰能力和更好的称重精度。
近年来，基于51单片机的电子秤得到有效研发和应用，而且能够达到更高的精度，不仅如此，这种电子秤自身质量较小，可以方便携带和使用，不仅如此，这种电子秤还可以实现对物品的价格计算，可以为人们提供方便快捷的称重和计价服务。这种电子秤功能多样，操作简单，能够满足常见的商业活动和社会活动过程中的称重需要。
作为最常见的称重工具，传统的机械秤逐渐被更加便捷的电子秤取代，这是因为电子秤功能更多，使用更加方便，而且其准确性更高。在电子秤的称重过程中，需要综合应用单片机、传感器、转换器、显示器等元件，从而达到准确的称重效果。电子秤在使用过程中，误差较小，而且操作简单，极具实用性，因此得到大范围使用，并得到人们的喜爱。基于此，功能多样、使用便捷、成本较低的电子秤将得到进一步发展和应用，具有良好发展前景。
本文设计基于51单片机的电子秤，这种电子秤具有多种功能，除了最基本的称重，还能够实现去皮、计价、设定称重物品单价、计算货物总价、物品过载报警等功能。根据设计，电子秤的称重范围在0-5千克，实践过程中其称重精度能够达到1克，称重过程中误差范围为0.04%。根据设计，电子秤的使用非常简单，只需要将需要称重的物品放在对应的托盘上，显示器将自动显示其重量；不仅如此，本电子秤还具有单价和总价计价功能，因此能够根据需要对各种物品进行计价，极具实践操作价值和实用价值。此外，电子秤能够达到一个较长的使用年限，而且可以用于多种称重环境和场合，应用范围广，如常见的商场、菜场、超市等，均可以科学有效应用电子秤。
2 电子秤总体方案设计
称重范围：不超过5Kg
测量精度：≤0.001Kg
显示方式：物品重量，物品的单价和金额在液晶屏上显示。
使用操作：键盘输入数据，操作简单方便。
特殊功能：具有去皮功能；当称重秤重超过电子秤的量程时，具有超重报警功能。
3 系统设计
3.1 硬件方案
基于51单片机的电子秤主要由以下几个元器件组成：称重传感器、24位A/D芯片Hx711电路、矩阵键盘、单片机主控芯片、电源系统和液晶显示器。
其中称重传感器能够对物品重力进行检测并输出对应的电压信号，电压信号到达24位A/D芯片Hx711电路以后，由芯片和电路对其进行调节和转换；系统内部单片机与电路直接通信，因此在这个过程中单片机能够读取相应的数据，然后由单片机实施对应的计算和转换，最终通过液晶显示屏显示最终称重结果和相应数据。矩阵键盘用于输入具体商品的单价，方便计算其总价，计算结果以数字形式显示在显示器上。电源负责给整体系统送电，为系统运行提供电力。
3.1.1 测量模块
电子秤的称重测量采用已经比较成熟的方法进行，具体来讲，电子秤的称重传感器使用双孔梁式传感器，在这个系统中，一共拥有4片电阻应变片，将其紧紧粘贴在双孔梁的对应区域，在这种设备的作用下，电子秤实施称重的时候，双孔梁会因为物品的重力以及底盘的支持力产生作用，这个过程将导致对应平行四边形发生变形，在这种变化的作用下，4个应变片连接的电桥在电压的激励下会根据重量的不同产生对应的电压信号，信号经过传输和处理，将得到最终的称重数据结果。
3.1.2 AD转换模块
5千克压力传感器，电路会对相应电压进行采样，并利用自身的通道对其进行增益，这种情况下可以将5mv的电压放大到128倍，最终得到相应的输出值，最终由单片机对其进行读取，得到最终数据。
3.1.3 信号处理及显示模块
电子秤内部具有一个综合处理器，其任务包括具体的数据计算、中心处理等，同时还需要对电子秤的各个模块进行有效协调和处理。矩阵键盘和液晶显示屏为使用者进行调节提供了平台，方便人们根据自身需要对相应内容进行调整；单片机负责读取相应的数值，将物品的质量以及单价总价等数据进行综合呈现，并在液晶显示屏上进行展示。
3.2 软件部分
电子秤的系统使用C语言进行编写，为了确保系统能够满足实际需要，在编写过程中，首先需要对转换模块、矩阵键盘、显示屏等实施初始化操作，在此基础上将压力传感器得到的数据进行传输，为系统计算得到最终的数据打下基础。不仅如此，还需要为用户设计对应的操作内容，如根据需要改变单价、实施去皮操作等。电子秤的系统控制中心，不仅负责完成称重操作，还需要完成具体信息的获取计算和输出，最终完成相应的称重实践作用和效果。
3.3 称重传感器及其原理
称重传感器是一种把重量转换电信号的元件。按照称重传感器的结构类型，可以分直接位移传感器和应变传感器。称重传感器有多种类型，通常使用有以下几种：电阻应变型，电容型，压电型，谐振型等。经过比较以上几种类型，电子秤的称重传感器选用电阻应变型传感器。电阻应变型压力传感器主要由弹性体，应变仪电缆等组成，内部电路采用惠更斯电桥电路。
3.4 单片机和AD转换器的选型
采用STC89C51单片机作为电子秤的主控芯片。采用HX711芯片作为电子秤的AD转换芯片。
3.5 液晶屏的选择
采用LCD可以设定显示重量，单价，金额等，还具有功耗低、显示直观，抗干扰能力强的特点，其显示技术已得到广泛应用。根据实际情况，决定选用LCD1602作为电子秤的显示屏幕。
电子秤应用简单，功能多样，而且操作简单，具有良好的实践应用效果，因此得到广泛应用，逐渐取得传统的机械电子秤。随着微处理机的发展以及应用，这也促进电子称重技术得到进一步发展，促使电子秤的应用效果更上一层楼。在使用过程中，电子秤具有称重快速准确的特点，而且操作很简单，同时称重过程中一般不会出现较大误差，具有良好准确性。不仅如此，电子秤还具有多种功能，能够满足多种实际称重需求。当前电子秤已经在社会生活的各个领域得到广泛应用，并为人们带来良好的社会效益和经济效益。另一方面，当前社会生活以及生产活动过程中，对于称重的要求进一步提高，尤其是针对称重的精准性提出了更高要求，这就需要称重仪器具有更高的抗干扰能力和更好的称重精度。
要想得到一个高效准确的智能电子秤，需要从各个方面进行控制，包括常见的硬件以及系统软件控制，需要各个环节的分工与合作，基于此本次设计取得良好效果。
参考文献
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