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文献综述

一、研究目的与意义

称重技术自古以来就被人们所重视，电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。它与我们日常生活紧密结合成为一种方便、快捷、称量精确的工具，广泛应用于商业、工厂生厂、集贸市场、超市、大型商场、及零售业等公共场所的信息显示和重量计算。台式电子秤在商业贸易中的使用已相当普遍，但存在较大的局限性：体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。现有的便携秤为杆秤或以弹簧、拉伸变形来实现计量的弹簧秤，居民用户使用的基本是杆秤。弹簧盘秤制造工艺要求较高，弹簧的疲劳问题无法彻底解决，一旦超过弹簧弹性限度，弹簧秤就会产生很大误差，以至损坏，影响到称重的准确性和可靠性，只是一种暂时的代用品，也被列入逐渐取消的行列。多年来，人们一直期待测量准确、价格低廉的电子秤投放市场。基于电子秤的现状，本课题拟研究一种用单片机控制的高精度智能电子秤设计方案。这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便，能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。

二、方案比较与选择

经过资料查阅，我对以下几种系统方案进行了比较与选择。

方案一：系统采用7805,7905,7812,7912组成稳压电路模块，采用电阻应变式传感器，专用仪表放大器和V/F转换部分组成数据采集部分，转换后的数字信号经过51单片机处理后输送到LCD电路进行显示，同时采用矩阵键盘电路作为人机交互界面模块。

方案二：系统电源以LM317和LM337为核心设计电路以提供系统正常工作电源，数据采集部分由称重传感器，信号的前期处理和A/D转换部分组成，包括运算放大器AD620和A/D转换器ICL7135；最小系统部分主要包括52单片机和扩展的外部数据存储器；人机界面部分为矩阵键盘输入电路，并采用四位LED数码显示器，可以直观的显示重量的具体数字，使用方便；同时还具有超量程和欠量程的报警功能。

方案三：系统可以分为单片机最小系统、数据采集系统、人机交互界面系统、电源系统、时钟及语音报数六大部分组成。单片机最小系统部分主要包括52单片机和经典复位电路；数据采集部分由电阻应变式称重传感器、信号放大和A/D转换部分组成，信号放大和A/D转换部分主要由专用型高精度24位AD转换芯片HX711实现；人机交互界面为键盘输入和点阵式液晶显示，主要使用4*4矩阵键盘和1602液晶显示器，可以方便的输入数据和直观的显示数据；时钟模块主要由时钟芯片DS1302和时钟电路组成；语音报数模块可语音报读电子秤系统的重量、单价、金额等语音内容，主要由SC1010B电子称专用语音芯片实现。同时，系统超出最大测量范围时有蜂鸣器报警指示功能。

经过对上述三种方案的分析与比较，我综合并选择了比较适合的系统方案。设计主要以51单片机最小系统为核心模块，由ADP3303低噪声稳压器构成电源模块，通过电阻应变式传感器，使被测物体的重量转换成模拟的电压信号，该信号经稳压滤波电路滤波后，由AD转换电路转换为数字信号，模/数转换电路采用模/数转换芯片AD7191实现。转换后的数字信号经过CPU计算处理，输送到显示电路中去，最后由LCD显示出测量结果。并且系统添加了4*4矩阵键盘电路和超量程报警电路，可以使系统更加完善。

与压电传感器和电容式传感器相比，电阻应变式传感器具有应用和测量范围广，可制成各种机械量传感器；分辨力和灵敏度高，精度较高；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，频率响应好等优点，考虑到课题的量程和精度要求，电阻应变式传感器满足要求。

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