质量是测量领域中的一个重要参数，常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪 器在远距离、功能、精度及自动化水平等方面发生了巨大变化。作为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测 量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统塑的机械杠杆测量秤，成为测量领域的主流产品。本文设计的电子秤以单片机为主要部件，用C语言进行软件设计，硬件则以应变片式电阻传感器为主,测量0?3kg质量的物品，并有阈值报警的功 能。称重传感器输出的电量是模拟量，数值比较小达不到A/D转换接收的电压范围,所以送A/D转换之前要对其进行前端放大、整 形滤波等处理。然后，A/D转换的结果才能送单片机进行数据处理并显示。其数据显示部分采用LED显示，成本低且能很好地实现 所要求的功能。

一、主要任务

该文中称重是最基本功能，实现重量的测量，并在数字显示部分 显示测量的重量。超重报警功能是，如果所称物品重量超过电子秤的 量程,也就是3kg,则扬声器发出蜂鸣声。

二、方案论证

1、主控电路的设计

ATB9S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB ISP (In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储 器、该器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术制造、兼容标准 MCS-51指令系统及80C51引脚结构。片内集成了通用的8位CPU和 ISP Flash为存储单元,可为众多嵌人式控制应用系统提供高灵活、高性 价比的解决方案。智能数字芯片逻辑功能测试仪的核心部件采用单片 机进行控制,程序烧写进单片机后，与简单的外围电路配合即可达到使 用者的要求,并且,功能若要增加，改写程序即可，无须更改硬件。

电子秤的主控电路由AT89S52和晶振以及复位开关组成，晶振的 作用是启动单片机AT89S52，复位开关在变换称重物体时使用，每变换 一次称重的物体就要按下一次复位开关，使单片机复位清零，重新开始 称重。程序写在单片机中,控制整个电路工作。

2、称重功能

方案一:采用电容传感器进行称重。电容传感器具有结构简单、灵 敏度高、动态特性好、无接触测量、分辨力强、适应性强和抗干扰力强等 优点，最大特点是价格便宜，但它的主要缺点是电容量一般很小，仅几 十至几百皮法，甚至只有几个皮法，环境变化将影响电容量发生变化， 因而应用受到一定程度的限制。在电子称重技术的应用中，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，利用微处理技术 对电容式传感器的温度特性和非线性特性进行补偿。电容值的直接测 量非常困难，因此，系统将不易测量的电容变化量转换成易于测量的频 率信号的变化量，实现较为困难，因此不选此方案。

方案二 :采用应变片式电阻传感器进行称重。电阻应变片是一种 将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式 应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻 应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属 箱状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产 生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产 生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变 化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片 都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电 路(通常是A/D转换和CPU)显示或执行机构。此方案较容易实现，最 终选择此苎案

3、显示功能

方案一:使用液晶显示,如果我们只需要显示数字可以选择字符型 液晶，但是液晶在控制方面比较复杂，规格繁多、接口方面不易选择，价 格比较昂贵。所以此课题没有选择该方案。

方案二:使用数码管显示，因为我们只需要显示数字且没有什么特 殊的要求。基于数码管的价格便宜，使用方便，易于控制等特点所以采 用了该方案。

4、前级放大功能

压力传感器输出的电压信号为毫伏级，所以对运算放大器要求很 高。我们考虑可以采用以下几种方案可以采用：

方案一:利用普通低温漂移运算放大器构成多级放大器。

普通低温漂移运算放大器构成多级放大器会引人大量噪声。由于 A/D转换器需要很高的精度，所以几毫伏的干扰信号就会直接影响最 后的测量精度。所以,此种方案不宜采用。

方案二:由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器。

差动放大器具有高输入阻抗，增益高的特点，可以利用普通运放 (如OP07)做成一个差动放大器。

电阻R1、R2电容C1、C2、C3、C4用于滤除前级的噪声，C1、C2为普 通小电容,可以滤除高频干扰,C3、C4为大的电解电容，主要用于滤除 低频噪声。

优点:输入级加入射随放大器，增大了输入阻抗，中间级为差动放 大电路，滑动变阻器R6可以调节输出零点，最后一级可以用于微调放 大倍数，使输出满足满量程要求。输出级为反向放大器，所以输出电阻 不是很大,比较符合应用要求。

缺点：此电路要求R3、R4相等，误差将会影响输出精度，难度较 大。实际测量，每一级运放都会引人较大噪声。对精度影响较大。

方案三:采用专用仪表放大器，如:INA126，INA121等。

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IN A126为例,接口如图3所示。

放大器增益.通过改变Rg的大小来改变放大器的 kg

增益。

基于以上分析,我们决定采用制作方便而且精度很好的专用仪表 放大器INA126。

基于单片机的电子秤的方案设计是源于我们生活中的一个课题， 该课题所实现的功能及性能已经广泛的运用于生活和生产实际中，随 着电子设计自动化技术的进展，由于电子秤精度高，易操作，电子秤的 应用将会越来越广泛，最后将完全取代杆秤等非电子秤。电子秤也将 向精度更高的方向发展，适应不同的需要，它可以发展为更加简便易携 带的家庭用手提电子秤，工业电子秤也会向着量程越来越大，且价格相对降低的方向发展,为人们的生产和生活提供更多的便利。