基于單片機的便攜式電子秤

引 言

       目前，臺式電子秤在商業貿易中的使用已相當普遍，但存在較大的局限性：體積大、成本高、需要工頻交流電源供應、攜帶不便、應用場所受到制約。現有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來實現計量的彈簧秤，居民用戶使用的基本是桿秤。彈簧盤秤制造工藝要求較高，彈簧的疲勞問題無法徹底解決，一旦超過彈簧彈性限度，彈簧秤就會產生很大誤差，以至損壞，影響到稱重的準確性和可靠性，只是一種暫時的代用品，也被列入逐漸取消的行列。多年來，人們一直期待測量準確、攜帶方便、價格低廉的便攜式電子秤（袖珍電子秤）投放市場。

       基于電子秤的現狀，本項目擬研究一種用單片機控制的高精度智能電子秤設計方案。這種高精度智能電子秤體積小、計量準確、攜帶方便，集質量稱量功能與價格計算功能于一體，能夠滿足商業貿易和居民家庭的使用需求。

       本項目研究的便攜式電子秤主要技術指標為：稱量范圍0～15kg；分度值0.01kg；精度等級Ⅲ級；電源DC1.5V（一節5號電池供電）。主要功能有自檢、去皮、計價、累計、單價設定、計量單位選擇、過載報警和弱電壓指示等。儀器若不進行稱量操作，5分鐘后自動進入休眠模式，降低電源消耗。

       儀器的測量原理

       本文采用電容傳感器進行稱重，有別于目前市場上使用的應變式稱重傳感器。應變式稱重傳感器設計成本很高，難以普及，而電容傳感器具有結構簡單、靈敏度高、動態特性好、無接觸測量、分辨力強、適應性強和抗干擾力強等優點，最大特點是價格便宜，但它的主要缺點是電容量一般很小，僅幾十至幾百皮法，甚至只有幾個皮法，環境變化將影響電容量發生變化，因而應用受到一定程度的限制。在電子稱重技術的應用中，可將電子線路緊靠傳感器的極板以減小電纜分布電容的影響，利用微處理技術對電容式傳感器的溫度特性和非線性特性進行補償。 本文采用變極距式電容傳感器，它由一對距離可變的平行極板構成。兩板以彈性元件相連，當向一活動板施加拉力時，兩極板距離發生變化，從而改變了平板電容器的電容量。經電容-頻率轉換電路后，電路輸出頻率與電容成正比。被測物重量與電容量改變成正比，頻率的改變即頻差與在傳感器上所加重物的重量成正比，因而變極距式電容傳感器有良好的線性度。測質量時只須測出電容的變化量。然而，電容值的直接測量非常困難。因此，系統將不易測量的電容變化量轉換成易于測量的頻率信號的變化量，并采用高穩定參考電容生成參考頻率信號，消除系統誤差，實現高精度測量。兩路頻率分別送入后級處理電路，經過數據選擇、帶通濾波傳入單片機系統。