稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視,作為一種計量手段,它廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。電子衡器是稱重技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它的發(fā)展已經(jīng)歷了三個階段：模擬型、數(shù)字型和智能型。雖然數(shù)字型衡器比模擬型衡器有顯著優(yōu)勢,但仍然存在以下問題：接口不統(tǒng)一造成難以互聯(lián),內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,沒有環(huán)境補(bǔ)償功能造成誤差大。智能型電子衡器正是為了克服這些問題才應(yīng)運而生的,除數(shù)字輸出之外,它們往往包括標(biāo)準(zhǔn)通信接口,本身具有非線性、溫度、蠕變等補(bǔ)償算法。

根據(jù)電子衡器的演化過程和發(fā)展趨勢,本論文選取了家用電子秤為研究對象,并以經(jīng)濟(jì)型智能電子秤這一今后家用電子秤的發(fā)展方向為著眼點,研究其中最關(guān)鍵的智能稱重模塊。由于電阻應(yīng)變式傳感器技術(shù)成熟、價格低廉、精度和量程適合,非常適合應(yīng)用于家用電子秤,因此本文擬選用電阻應(yīng)變式傳感器制作家用電子秤稱重模塊。

本研究采用高靈敏度的電阻應(yīng)變式稱重傳感器,探索適合的電路連接、信號放大處理、去噪和信號補(bǔ)償方式,并采用高精度的AD轉(zhuǎn)換芯片將結(jié)果轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式,再通過串口傳遞至上位機(jī),由軟件進(jìn)一步處理后得到被測物體重量。按照設(shè)計的基本要求,系統(tǒng)可分為三大模塊,數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊、人機(jī)交互模塊。數(shù)據(jù)采集模塊,由壓力傳感器、信號放大去噪處理、硬件補(bǔ)償電路和AD轉(zhuǎn)換器組成。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送給控制器,由控制器經(jīng)串口傳給上位機(jī)處理。控制器模塊采用了經(jīng)濟(jì)實用的AT89S52單片機(jī),使用SPI總線與數(shù)據(jù)采集模塊通信,并通過RS-232串口與上位計算機(jī)連接。下位機(jī)軟件主要提供總線和通信端口的驅(qū)動,數(shù)據(jù)處理過程則在上位機(jī)完成。人機(jī)交互模塊即上位機(jī)軟件完成了人機(jī)問的信息交換,并處理采集的數(shù)字信號,得到最終結(jié)果。本設(shè)計還提供了過載報警提示功能使設(shè)計更人性化智能化。本研究開發(fā)的稱重模塊具備智能電子衡器的主要功能：簡單智能的傳感器補(bǔ)償(包含電路和算法)、標(biāo)準(zhǔn)化的通信接口及協(xié)議(RS232串口和自定義協(xié)議),整體結(jié)構(gòu)簡單且造價低廉。在添加適當(dāng)?shù)某休d臺和顯示儀表后,就可以構(gòu)建完整的家用經(jīng)濟(jì)型智能電子秤。整個系統(tǒng)的設(shè)計理念為通用化、低成本、智能化,獲得的稱重模塊有廣闊的市場前景。