论文部分内容阅读
摘要：随着工业生产和市场交易的发展以及社会生活水平的提高，当前的电子秤特别是体积大、重量大、便携性差、电源供电不便台式电子秤已经很难满足众多的应用场景的需求。而当前商场超市和普通居民家中使用的电子秤工作原理也相对落后，同时不具备便携性。
关键词：电子秤
1.引言
衡器就是通过对能够作用于被测和检测质量物体的某些重力部件进行衡量作用以及用来确定这些被测物体质量品质的一种用于计量用的工具。在整个工业衡器的设计生产制造技术不断发展以及历史演化过程中，先后主要发展涌现出六种不同类型的工业衡器：高悬架盘式秤和天平、不等臂式和平台平衡秤、吊车平台秤、倾斜象和无限式拉杆秤、弹簧自动秤和箱式自动秤。其中，不等臂臂式平台平衡秤（"十进秤"）已经发展成为当今整个国际上用于动态检测轨道衡的各种科学检测技术中的鼻祖，至今它仍然被广泛认为已经是最普遍的和通用的一种平台秤。
电子秤系列传统系列产品总的发展趋势主要可以分为三种：系统的小型化，模块式，集成式，智能化;其主要控制系统技术优点特征主要有两个方面：一是控制系统运行时工作速率高，准确度好，稳定性强，可靠性好;其主要控制功能特征倾斜于被称重货物计量系统中的其他控制符号信息和非被称重货物计量系统中其他控制符号信息相互结合的"智能化"控制功能;它们在主要应用领域的特点就更明显地趋向于整体性和组合式。
便携式商用电子秤的软件和硬件控制系统主要包括自动应变式电子称重设备的传感器，放大器，模数转换器，单片机系统，按键/键盘启动控制开关，LCD数字显示器，打印机等部分组件。
2.设计方案
硬件测试电路设计是一个直接关系决定电子测试实验仪器产品质量和测试性能的重要关键。便携式激光智能分析仪器的软硬件体系结构设计以轻巧、简单、低成本的使用功耗、高效率的使用成本等各种基础性的硬件设计作为其基本原理，尽量减少了使用各种集成化的仪器芯片，减小了集成电路板的尺寸。本书第一部分章节主要是针对便携式家用电子秤各种工作单位和电路的工作特点做了详尽的介绍，并就几种类型家用电子秤各种工作单位及各种电子秤的工作单位和电路分别进行了设计和论述。
本课题便携式电子秤需要实现的技术指标目标为：
（1） 量程：0～15kg
（2） 分度值：0.005kg
（3） 误差：±0.005kg
（4） 功能特点：自动开机自检、去皮、计价、清零、自动关机休眠、中文字幕及全液晶电视显示、过载或者过压报警;该检测仪器如果没有在其主机上执行正常的称重驱动操作，则5分钟后，系统会自动将其转换为休眠工作状态，从而降低了驱动电源的能耗。
便携式商用电子秤的软件和硬件控制系统主要包括自动应变式电子称重设备的传感器，放大器，模数转换器，单片机系统，按键/键盘启动控制开关，LCD数字显示器，打印机等部分组件。单片机式电子秤的软硬件设计方案框图如下图2-1所示。
3.电子秤主程序
称重重力传感器系统可以通过感应检测到被输入检测物质量的内部重力，并同时输出一个微弱毫伏电压等级的额定电压。该回路电压控制信号经由一台电子秤中一个专用的数字模拟/音频数字（a/d）数字音频模拟信号电路转换器组成控制电路芯片，并通过采用a/hx711对数字音频信号传感器模块中的数字音频模拟信号调理电路模块进行数字音频信号调理和模拟信号电路转换。hx711采用来自美国德州海芯智能电子科技基于先进的高频集成电路等多项实际国家专利研发技术，是一种特别为高标准、高性能精度商用智能电子秤而进行自主研发设计创新开发和自主研制设计生产的新设计的24位高频功率a/d数字信号控制转换器高频控制系统芯片，它主要内置一个具有高度可变性和高功率增益性的高频控制，精度高，性能穩定。hx711芯片主要是由2条直流线以串行的总线方式将其连接起来到一个单片机上来进行数据通信。单片机器件可以直接读取被音频检测器收到的音频数据，进行数字计算和信号转换，再在整个液晶屏上进行展现。
应变式自动称重测量传感器之间的运动误差，主要形成原因之一是由于称重传感器自身的非线性、不良的重复性以及运动滞后等基本特征。在实际生产使用的操作过程中，由于仪器周围环境的温度变化也很有可能会直接导致温度传感器零点系数漂移及其他传感器的温度系数漂移发生较大改变。所有这些传感器错误均已成功通过各种错误补偿和微处理器措施，以减少传感器中的错误并在设计和制造传感器时达到最小的错误级别，其余组件很难再进行纠正，它们中的错误可以用作偶然的错误，以进行正确的补偿和校正。
4.总结
本文的设计方案是基于当今社会的需求，研究范围包括传感器、计算机和信息处理等学科研究领域。在制定项目计划，仪器硬件设计和软件开发时，必须进行充分而仔细的考虑。本文所设计的智能化便携电子秤具有精度高、轻巧便携、操作简单的优势，并兼具称量和质检功能并且具备常用的计算能力，能够充分满足我国企业贸易及大中型城市居民住房的使用需求，项目的标准要求与OIML（国际法制计量组织）建议基本吻合，与国际水平接轨。
受研究时间和本人知识结构的制约，设计过程中不可避免地存在一些问题，有待于今后不断学习、提高。
参考文献
[1]Design and analysis of digital sensors and measurementtechnology enable Industry PID Controllerin MCU andFPGA. LEEK， KIMY. International SoC DesignConference ISOCC. 2018
[2]Sensors 4.0-smart 4.0. SCHTZEA， HELWIGN，SCHNEIDERT. Journal of Sensors and Sensor systems.2018
[3]卜晓雪，王朝阳，石磊.电子计价秤防作弊措施思考[J].工业计量.2019（02）
[4]高明华，杨根红，沈文波.一种新型智能电子秤系统的开发[J].现代电子技术. 2017（14）
[5]葛海江.基于HX711的高精度电子称重研究[J].电子测试.2019（10）
关键词：电子秤
1.引言
衡器就是通过对能够作用于被测和检测质量物体的某些重力部件进行衡量作用以及用来确定这些被测物体质量品质的一种用于计量用的工具。在整个工业衡器的设计生产制造技术不断发展以及历史演化过程中，先后主要发展涌现出六种不同类型的工业衡器：高悬架盘式秤和天平、不等臂式和平台平衡秤、吊车平台秤、倾斜象和无限式拉杆秤、弹簧自动秤和箱式自动秤。其中，不等臂臂式平台平衡秤（"十进秤"）已经发展成为当今整个国际上用于动态检测轨道衡的各种科学检测技术中的鼻祖，至今它仍然被广泛认为已经是最普遍的和通用的一种平台秤。
电子秤系列传统系列产品总的发展趋势主要可以分为三种：系统的小型化，模块式，集成式，智能化;其主要控制系统技术优点特征主要有两个方面：一是控制系统运行时工作速率高，准确度好，稳定性强，可靠性好;其主要控制功能特征倾斜于被称重货物计量系统中的其他控制符号信息和非被称重货物计量系统中其他控制符号信息相互结合的"智能化"控制功能;它们在主要应用领域的特点就更明显地趋向于整体性和组合式。
便携式商用电子秤的软件和硬件控制系统主要包括自动应变式电子称重设备的传感器，放大器，模数转换器，单片机系统，按键/键盘启动控制开关，LCD数字显示器，打印机等部分组件。
2.设计方案
硬件测试电路设计是一个直接关系决定电子测试实验仪器产品质量和测试性能的重要关键。便携式激光智能分析仪器的软硬件体系结构设计以轻巧、简单、低成本的使用功耗、高效率的使用成本等各种基础性的硬件设计作为其基本原理，尽量减少了使用各种集成化的仪器芯片，减小了集成电路板的尺寸。本书第一部分章节主要是针对便携式家用电子秤各种工作单位和电路的工作特点做了详尽的介绍，并就几种类型家用电子秤各种工作单位及各种电子秤的工作单位和电路分别进行了设计和论述。
本课题便携式电子秤需要实现的技术指标目标为：
（1） 量程：0～15kg
（2） 分度值：0.005kg
（3） 误差：±0.005kg
（4） 功能特点：自动开机自检、去皮、计价、清零、自动关机休眠、中文字幕及全液晶电视显示、过载或者过压报警;该检测仪器如果没有在其主机上执行正常的称重驱动操作，则5分钟后，系统会自动将其转换为休眠工作状态，从而降低了驱动电源的能耗。
便携式商用电子秤的软件和硬件控制系统主要包括自动应变式电子称重设备的传感器，放大器，模数转换器，单片机系统，按键/键盘启动控制开关，LCD数字显示器，打印机等部分组件。单片机式电子秤的软硬件设计方案框图如下图2-1所示。
3.电子秤主程序
称重重力传感器系统可以通过感应检测到被输入检测物质量的内部重力，并同时输出一个微弱毫伏电压等级的额定电压。该回路电压控制信号经由一台电子秤中一个专用的数字模拟/音频数字（a/d）数字音频模拟信号电路转换器组成控制电路芯片，并通过采用a/hx711对数字音频信号传感器模块中的数字音频模拟信号调理电路模块进行数字音频信号调理和模拟信号电路转换。hx711采用来自美国德州海芯智能电子科技基于先进的高频集成电路等多项实际国家专利研发技术，是一种特别为高标准、高性能精度商用智能电子秤而进行自主研发设计创新开发和自主研制设计生产的新设计的24位高频功率a/d数字信号控制转换器高频控制系统芯片，它主要内置一个具有高度可变性和高功率增益性的高频控制，精度高，性能穩定。hx711芯片主要是由2条直流线以串行的总线方式将其连接起来到一个单片机上来进行数据通信。单片机器件可以直接读取被音频检测器收到的音频数据，进行数字计算和信号转换，再在整个液晶屏上进行展现。
应变式自动称重测量传感器之间的运动误差，主要形成原因之一是由于称重传感器自身的非线性、不良的重复性以及运动滞后等基本特征。在实际生产使用的操作过程中，由于仪器周围环境的温度变化也很有可能会直接导致温度传感器零点系数漂移及其他传感器的温度系数漂移发生较大改变。所有这些传感器错误均已成功通过各种错误补偿和微处理器措施，以减少传感器中的错误并在设计和制造传感器时达到最小的错误级别，其余组件很难再进行纠正，它们中的错误可以用作偶然的错误，以进行正确的补偿和校正。
4.总结
本文的设计方案是基于当今社会的需求，研究范围包括传感器、计算机和信息处理等学科研究领域。在制定项目计划，仪器硬件设计和软件开发时，必须进行充分而仔细的考虑。本文所设计的智能化便携电子秤具有精度高、轻巧便携、操作简单的优势，并兼具称量和质检功能并且具备常用的计算能力，能够充分满足我国企业贸易及大中型城市居民住房的使用需求，项目的标准要求与OIML（国际法制计量组织）建议基本吻合，与国际水平接轨。
受研究时间和本人知识结构的制约，设计过程中不可避免地存在一些问题，有待于今后不断学习、提高。
参考文献
[1]Design and analysis of digital sensors and measurementtechnology enable Industry PID Controllerin MCU andFPGA. LEEK， KIMY. International SoC DesignConference ISOCC. 2018
[2]Sensors 4.0-smart 4.0. SCHTZEA， HELWIGN，SCHNEIDERT. Journal of Sensors and Sensor systems.2018
[3]卜晓雪，王朝阳，石磊.电子计价秤防作弊措施思考[J].工业计量.2019（02）
[4]高明华，杨根红，沈文波.一种新型智能电子秤系统的开发[J].现代电子技术. 2017（14）
[5]葛海江.基于HX711的高精度电子称重研究[J].电子测试.2019（10）