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基于電阻應變片的電子秤系統設計

本系統采用 STC12C5A60S2 为主控芯片,通過鍵盤與操作人交互并通過電阻應變片對懸挂物品進行質量測 量,使用傳感器提供反饋給單片機,并将數據反映于液晶屏上。 

系統主要實現的功能是測量被稱物體的重量并數字 顯示( 稱重範圍 5.00g ~500g; 重量小于 50g,稱重誤差小于0. 5g;重量在 50g 及以上,稱重誤差小于 1g) ,可以設置單价、計算物品金額并實現金額累加,具有去皮功能( 去皮範圍不超過 100g) 。系統功能的實現主要在于電阻應變片參數的精确測量。 1.系統整體結構采用 STC12C5A60S2 單片機,與 51 單片機相比,核心基本相同,但同樣晶振的情況下,速度是普通 51 單片 機的 8 ~12 倍。采用 OLED12864顯示屏。主动發光,視角範圍大,反應速度快。與普通 12864 顯示屏相比,驅动 電壓低、能耗低。矩陣鍵盤占用單片機的端口少,節約單 片機的硬件资源,雖然電路設計和軟件設計較为複雜,但 适用于要求高、功能多的系統。采用 HX711A/D 轉換器 芯片。HX711 专为幹淨度電子秤設計,與同類型其他芯片比較,該芯片集成了包括文雅電源、片内時鐘振蕩器等 其他同類型芯片所需要的外圍電路。具有集成度高、響應速度快、抗幹擾性強等優點。電阻應變片采用全橋接 法。使用全橋接法連接電阻應變片可以成倍提高其靈敏 度,并使輸入和輸出呈線性關系。 2.應變式傳感器的工作原理任何在線性範圍内變形的彈性體,當其受力發生形 變時,長度将發生改變,産生應變,这種效應稱为應變效應。長度的相對變化稱为應變,用ε表示,ε = △L/L,其 中 L 是原始長度,△L 是變化量。利用電阻應變片将應 變轉化为電阻變化的傳感器通稱为應變式傳感器。

此可知,應力值σ正比于應變 ξ,而試件應變又正 比于電阻值的變化 dR,所以應力正比于電阻值的變化。这就是應變片測量應變的基本原理。應變式電阻組成全橋差动電橋,當電阻收到力的作 用時,電阻會發生形變導致阻值發生變化,從而使電橋失 去平衡産生一個輸出值,輸出值经放大器放大後,经 A/D 轉換送入單片機,然後由單片機分析處理顯示。4 個電 阻應變片接入全橋差动電路中,在未受外力時,電橋處于 平衡狀态,其輸出为零,差动全橋電路 Uo 與成線性關系,不存在非線性誤差,靈敏度高,還可以起到溫度補償的作用。其輸出電壓 Uo 为毫伏級别需经放大器放大到伏級别,随後進行A/D 轉換變換为數字量送入單片機,然後由單片機控制顯示 器顯示。

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