基于单片机的便携式电子秤

引 言

       目前，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、携带方便、价格低廉的便携式电子秤（袖珍电子秤）投放市场。

       基于电子秤的现状，本项目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，集质量称量功能与价格计算功能于一体，能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。

       本项目研究的便携式电子秤主要技术指标为：称量范围0～15kg；分度值0.01kg；精度等级Ⅲ级；电源DC1.5V（一节5号电池供电）。主要功能有自检、去皮、计价、累计、单价设定、计量单位选择、过载报警和弱电压指示等。仪器若不进行称量操作，5分钟后自动进入休眠模式，降低电源消耗。

       仪器的测量原理

       本文采用电容传感器进行称重，有别于目前市场上使用的应变式称重传感器。应变式称重传感器设计成本很高，难以普及，而电容传感器具有结构简单、灵敏度高、动态特性好、无接触测量、分辨力强、适应性强和抗干扰力强等优点，最大特点是价格便宜，但它的主要缺点是电容量一般很小，仅几十至几百皮法，甚至只有几个皮法，环境变化将影响电容量发生变化，因而应用受到一定程度的限制。在电子称重技术的应用中，可将电子线路紧靠传感器的极板以减小电缆分布电容的影响，利用微处理技术对电容式传感器的温度特性和非线性特性进行补偿。 本文采用变极距式电容传感器，它由一对距离可变的平行极板构成。两板以弹性元件相连，当向一活动板施加拉力时，两极板距离发生变化，从而改变了平板电容器的电容量。经电容-频率转换电路后，电路输出频率与电容成正比。被测物重量与电容量改变成正比，频率的改变即频差与在传感器上所加重物的重量成正比，因而变极距式电容传感器有良好的线性度。测质量时只须测出电容的变化量。然而，电容值的直接测量非常困难。因此，系统将不易测量的电容变化量转换成易于测量的频率信号的变化量，并采用高稳定参考电容生成参考频率信号，消除系统误差，实现高精度测量。两路频率分别送入后级处理电路，经过数据选择、带通滤波传入单片机系统。