电子秤系统的发展及原理研究

张红明

摘要：电子秤是人们日常生活中很普遍的用品，其广泛应用于商业、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。其采用现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置，才能满足并解决现实生活中提出的"快速、准确、连续、自动"称量要求，同时有效地消除认为误差，使之更符合法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求。

本文是基于嵌入式设计的电子秤，使用了STM32F103系列的单片机作为主控芯片，通过电阻应变式传感器，将物理信号转换为电信号，再经由HX711芯片将信号放大同时将模拟信号转换为数字信号供单片机采集。在输出方面用TFT液晶显示屏，将单片机处理的数字信号，以文字过图形的方式在屏幕上显示出来。同时该作品可以实时监视主控芯片内部外部的温度环境。

本文主要是针对单片机对数据的采集，数据的处理和转换，计算，以及将数据输出的问题进行了深入研究和探讨。

关键词：电子秤；单片机；传感器；数据转换

中图分类号：G648 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2016）05-0367-01

秤是一种计量的工具，从古代开始就有了，从发明以来已有2000多年的历史，电子秤虽然只是近年来的才出现的产品，但是由于其方便、易用、称量准确等特点，已经成为人们日常生活中很普遍的用品，其广泛应用于商业、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。其采用现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置，才能满足并解决现实生活中提出的"快速、准确、连续、自动"称量要求，同时有效地消除认为误差，使之更符合法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求。

国内电子称量技术基本上达到了国际上20世纪90年代中期的水平，少数产品的技术已处于国际领先水平。但是与一些发达国家相比还是相差很大的距离。一些发达国家的电子称量技术已经大道了很高水平，特别是在准确度和可靠性等方面有了很大的提高。在沉重传感器方面，国外电子秤产品的品种和结构又有创新，技术功能和应用范围不断扩大。

利用电子技术的方法测量、显示和控制物料质量的称重仪表。电子秤用于需要快速、远距离测量以及数字显示、打印、自动控制等场合。称量范围可从几克到几百吨，称量精确度可达 0.001～0.0001以上。在应用中，可用它构成料斗秤、吊车秤、计价秤、地中衡、汽车秤、轨道衡和皮带秤等。电子秤按称重方式分为分批称重式和连续称重式两类。 电子秤与机械秤、机械-电气秤、液动秤比较，除机械结构简单、维修工作量小等外，突出的优点是能组合成自动化程度很高的、复杂的、多组分配料称量控制系统。

基于嵌入式设计的电子秤，使用单片机作为主控芯片，通过电阻应变式传感器，将物理信号转换为电信号，再经由芯片组将信号放大同时将模拟信号转换为数字信号供单片机采集。在输出方面用TFT液晶显示屏，将单片机处理的数字信号，以文字过图形的方式在屏幕上显示出来。同时该作品可以实时监视主控芯片内部外部的温度环境。

电子称的主要功能模块可以主要划分为三大模块：数据采集模块，数据处理和转换模块，人机交互界面模块。数据采集模块是使用电阻应变式传感器将物理信号转换为电压信号，通过运算放大器将得到的电压信号放大，于是下一级的A/D转换器将模拟信号转换为数字信号供单片机处理；数据处理和转换模块将数据采集模块得到的信号进行处理；人机交互界面模块完成人机间的信息交换。

整个系统的流程框图，如下图所示：

随着技术的不断突破和提高，未来的电子秤的发展趋势将更加趋于小型化，模块化，集成化，智能化，综合性，组合性等特点，必将给我们的生活带来更多的便利。