根据家禽科学育种的需要,研制了 一种家禽等小动物用动态电子秤，并利用单片机89C51 对A/D转换数据进行处理，使电子秤的动态与静态测试误差仅为3g,达到设计要求.

虽然家禽动态秤很早就开始研究应用，但对其 快速和高准确度测量的实现至今仍是生产和科研的课 题.随着科学技术的发展和生物医学工程技术的应 用及家禽育种的需要，如今家禽等小动物的动态质 量检测已进人数字化，智能化时代.家禽动态数字化 测量关键是必须考虑和解决在检测过程中，家禽的 活动引起的加速度对家禽本身质量测量的影响.它 将检测传感器输出信号上又叠加了一个交变脉冲分 ， 量,从而引起检测值的误差及读数跳字不稳定.为解决上述问题，在所研制小动物电子秤中采用硬件和 软件数据处理等一些必要的技术措施与方法，使研 制成的家禽小动物电子秤具有很好的稳定性及抗干 扰性.

1.主要技术指标

满量程误差：1/3 000 (静态测量）

3/3000(动态测量）

显示方式:4位数字

测量方式：

1）静态测量自动跟踪质量的变化，适于静态 物体质量检测.

2）动态测量具有数字滤波处理，结果锁定， 适于小动物质量检测.其振动容限可由键盘设定.

测量范围：1~3 000g

存贮功能:可将一批被测物质量和键人的相应代 号存贮起来.

接口功能:具有RS — 232接口.

2.工作原理和主要部分设计

2.1实现动态质量检测的技术措施和工作原理

为了消除家禽的活动引起的加速度对家禽本身 质量的影响，除在机械承载部分增加跟随平衡机构 外,针对家禽的活动使传感器输出信号产生了附加 的交变脉冲.为了获得传感器稳定的输出信号分 量.在电路设计上将传感器的输出信号施加了低通 滤波器.在单片机的数据运算处理上，对转换数据序 列采取搜索平稳信号和滤波技术近一步处理.

电子秤的硬件构成如图1所示.其工作原理 为:当检测时，由传感器的桥路输出约-75 ~75mV 的电信号.该信号加到差分放大低通滤波器上，得到 -1.5~1.5V的模拟电信号.经单片机控制的A/D 转换器进行转换,得到与检测质量对应的数字量，再 经单片机对其处理计算,变换成以g为量纲的BCD 码，送8279芯片进行显示，并可送RAM对测量结 果进行保存.

2.2传感器的选择

由于本电子秤在设计中，对振动的消除主要放 在电路的合理设计和数据处理上，所以，选择的传感 器应是反应速度快，无明显滞后现象的传感器,而电 阻应变片式传感器与其他类型的传感器相比具有以 上的特点.根据小动物电子秤的指标要求，选用的电阻应变片式传感器的指标为:非线性误差<0.1%F.S. 输出电压(每10 ℃)温度系数<0.05%F.S，其电桥 组成方式为单片应变片。

2.3前置放大器及低通滤波器

前置放大器的噪声及温度漂移这两项指标将直 接影响小动物电子秤的整机性能.采用第四代集成 运算放大器ICL7650组成差分输人放大器.它具有 低噪声、低漂移、自稳零、髙共模抑制等特性.同时使 差分输人放大器构成一阶低通滤波器.低通滤波器 的贡献是使小动物对传感器产生的间断冲击振动产 生的交变电压滤除或减弱，以起到一定的“阻尼”作用.它的截止频率该差分放大器的放大倍数为200.其电路如图2所示。

2.4 A/D转换器及单片机接口

根据本秤质量检测分辨率的要求及小动物质量 检测的特点，A/D转换器选用7135 4 1/2 AD转换 器.它是一种髙准确度、低功耗、转换速度为3次/s 抗干扰能力强的双积分型CMOS器件.在它与单片 机联接的设计上，为了不更多扩展接口，直接使用单 片机上的I/O 口.使用了 7135作远地转换结果的双 线传输方式，将7135的BUSY端接8031的P1.0 上，CLOCKIN与单片机的T。端一起联到125kHz 的时钟发生器上.它的工作原理为当单片机检测到 BOSY端为髙时,起动定时器To, T。所賦的初值使得 计满10001个脉冲后可产生溢出中断，这时在中断 服务程序中检测BUSY;当其为低时，停止T0计 数，这时T。的计数值为A/D转换的一次测量结果.

2.5软件的设计

本电子秤单片机采用了具有4k FLASH的 89C51、RAM62256 —片，所有的程序都固化于FLASH中,RAM用来存JC保存多次质量测量值等.其主程 序的主要功能有：系统初始化与初始工作状态设 置，工作功能的判别、采样数宇滤波、传感器零点自 动跟踪等.其主程序流程如图3.

1)在数据采集及数据处理上,采用数字滤波技 术及尖脉冲剔除技术来消除小动物对检测传感器产 生的冲击振动.其设计的基本思想是在动中取稳 定.具体是对传感器输出的电信号在一段时间内连 续取样,计算出振动鑌度.如振动幅度满足所设定的 振动容限的要求则进行平均处理显示结果，否则要 进行新的取样,直到在限定的次数内满足要求.如果 特殊情况下超出了限定的次数将给以提示，以便在 键盘上重新设定振动容限；

2)显示结果锁定，质量检测结果由单片机送入 显示器显示后,其显示结果处于不变的保持状态；

3)利用软件程序来自动跟踪传感器零点的漂 移.由于温漂和时漂的影响,传感器的零点常常出现 漂移现象,如不采取措施将影响测量的准确性.在研 制的电子秤中采用了软件自动跟踪措施.其设计的 基本思想是，在程序上不断对零质童值进行采样,跟 踪其变化，重新设置变化的零点值.

3.实验结果

研制成功的小动物电子秤在农业部家禽育种中 心试用后,得到了预想的满意结果.以下给出一组对 3000g以内鸡的质量值.为了考核本秤对振动的阻 尼作用，其测量方法是:对同一只鸡一次迫使鸡如一 般静物一样使它对样不产生振动；另一次是直接将 鸡放在秤台上,见表1.

4.结语

本电子秤采用，阻尼”滤波器和单片机数据处理 技术相结合，使其动态和静态测试差值最大为3g, 保证了所研制的电子秤动态质量测量的准确度，成 功的解决了小动物动态质量检测的问题.并能通过 RS-232接口与计算机连接成系统,可对育种进行 系统测试和科学管理.本秤所采取的方法和措施同 样适用于其他动态质量检测的情况。