電子秤系統的發展及原理研究

張紅明

摘要：電子秤是人們日常生活中很普遍的用品，其廣泛應用于商業、工廠生廠、集貿市場、超市、大型商場、及零售業等公共場所的信息顯示和重量計算。其采用現代傳感器技術、電子技術和計算機技術一體化的電子稱量裝置，才能滿足并解決現實生活中提出的"快速、準確、連續、自動"稱量要求，同時有效地消除認為誤差，使之更符合法制計量管理和工業生產過程控制的應用要求。

本文是基于嵌入式設計的電子秤，使用了STM32F103系列的單片機作為主控芯片，通過電阻應變式傳感器，將物理信號轉換為電信號，再經由HX711芯片將信號放大同時將模擬信號轉換為數字信號供單片機采集。在輸出方面用TFT液晶顯示屏，將單片機處理的數字信號，以文字過圖形的方式在屏幕上顯示出來。同時該作品可以實時監視主控芯片內部外部的溫度環境。

本文主要是針對單片機對數據的采集，數據的處理和轉換，計算，以及將數據輸出的問題進行了深入研究和探討。

關鍵詞：電子秤；單片機；傳感器；數據轉換

中圖分類號：G648 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2016）05-0367-01

秤是一種計量的工具，從古代開始就有了，從發明以來已有2000多年的歷史，電子秤雖然只是近年來的才出現的產品，但是由于其方便、易用、稱量準確等特點，已經成為人們日常生活中很普遍的用品，其廣泛應用于商業、工廠生廠、集貿市場、超市、大型商場、及零售業等公共場所的信息顯示和重量計算。其采用現代傳感器技術、電子技術和計算機技術一體化的電子稱量裝置，才能滿足并解決現實生活中提出的"快速、準確、連續、自動"稱量要求，同時有效地消除認為誤差，使之更符合法制計量管理和工業生產過程控制的應用要求。

國內電子稱量技術基本上達到了國際上20世紀90年代中期的水平，少數產品的技術已處于國際領先水平。但是與一些發達國家相比還是相差很大的距離。一些發達國家的電子稱量技術已經大道了很高水平，特別是在準確度和可靠性等方面有了很大的提高。在沉重傳感器方面，國外電子秤產品的品種和結構又有創新，技術功能和應用范圍不斷擴大。

利用電子技術的方法測量、顯示和控制物料質量的稱重儀表。電子秤用于需要快速、遠距離測量以及數字顯示、打印、自動控制等場合。稱量范圍可從幾克到幾百噸，稱量精確度可達 0.001～0.0001以上。在應用中，可用它構成料斗秤、吊車秤、計價秤、地中衡、汽車秤、軌道衡和皮帶秤等。電子秤按稱重方式分為分批稱重式和連續稱重式兩類。 電子秤與機械秤、機械-電氣秤、液動秤比較，除機械結構簡單、維修工作量小等外，突出的優點是能組合成自動化程度很高的、復雜的、多組分配料稱量控制系統。

基于嵌入式設計的電子秤，使用單片機作為主控芯片，通過電阻應變式傳感器，將物理信號轉換為電信號，再經由芯片組將信號放大同時將模擬信號轉換為數字信號供單片機采集。在輸出方面用TFT液晶顯示屏，將單片機處理的數字信號，以文字過圖形的方式在屏幕上顯示出來。同時該作品可以實時監視主控芯片內部外部的溫度環境。

電子稱的主要功能模塊可以主要劃分為三大模塊：數據采集模塊，數據處理和轉換模塊，人機交互界面模塊。數據采集模塊是使用電阻應變式傳感器將物理信號轉換為電壓信號，通過運算放大器將得到的電壓信號放大，于是下一級的A/D轉換器將模擬信號轉換為數字信號供單片機處理；數據處理和轉換模塊將數據采集模塊得到的信號進行處理；人機交互界面模塊完成人機間的信息交換。

整個系統的流程框圖，如下圖所示：

隨著技術的不斷突破和提高，未來的電子秤的發展趨勢將更加趨于小型化，模塊化，集成化，智能化，綜合性，組合性等特點，必將給我們的生活帶來更多的便利。