基于LM3S811的智能電子秤設(shè)計(jì)
介紹了以單片機(jī)LM3S811為控制核心的智能電子秤設(shè)計(jì),該電子秤可以實(shí)現(xiàn)基本的稱重(稱重范圍為0~2.999 kg,重量誤差優(yōu)于±5%)、顯示購(gòu)物清單的功能,并能對(duì)液態(tài)商品具有去皮功能,還具有超量程和欠量程的報(bào)警功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、功能齊全,精度高,具有一定的開發(fā)價(jià)值。
隨著時(shí)代科技的迅猛發(fā)展,微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測(cè)量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響。常規(guī)的測(cè)試儀器儀表和控制裝置被更先進(jìn)的智能儀器所取代,使得傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器在遠(yuǎn)離、功能、精度及自動(dòng)化水平等方面發(fā)生了巨大變化,并相應(yīng)的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng),使得科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動(dòng)化程度得以顯著提高。
該次設(shè)計(jì)以LM3S811單片機(jī)為控制核心,采用C語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),硬件則以全橋傳感器為主,測(cè)量3 kg的電子稱,隨時(shí)可調(diào)節(jié)測(cè)量值,還采用INAL122兩級(jí)運(yùn)放,在性價(jià)比上大大降低,并能把被測(cè)值準(zhǔn)確地在LED顯示器上顯示出來。
1 硬件電路設(shè)計(jì)
1.1 總體框圖設(shè)計(jì)
硬件部分包括最小系統(tǒng)部分、數(shù)據(jù)采集部分、人機(jī)交互界面和系統(tǒng)電源4大部分。最小系統(tǒng)部分主要包括單片機(jī)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器;數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器、信號(hào)的前期處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成,包括半橋測(cè)量、精密儀表放大器INA122和單片機(jī)控制的A/D采樣;人機(jī)界面部分為鍵盤輸入、LCD,可以直觀地顯示重量的具體數(shù)字以及方便地輸入數(shù)據(jù),使用方便;系統(tǒng)電源是用2節(jié)干電池3 V提供。系統(tǒng)總體框圖見圖1。
1.2 單元電路設(shè)計(jì)
(1)前級(jí)放大電路。
INA122是一個(gè)兩級(jí)運(yùn)放的精密儀表放大器,具有單電源供電、功耗低、精度高、噪聲低和輸入偏置電流低等特點(diǎn)。僅需調(diào)整一個(gè)電阻Rg,就能方便地調(diào)整放大器的增益。由于整個(gè)電路對(duì)稱,調(diào)整時(shí)不會(huì)造成共模抑制比的降低。放大電路原理圖見圖2。
?。?/span>2)電子秤檢測(cè)原理圖。
電子秤硬件電路主要由TL431穩(wěn)壓電路、半橋測(cè)量電路、放大電路、外接3個(gè)電阻構(gòu)成,放大電路6腳接單片機(jī)的A/D采樣。電路圖如圖3所示。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的主程序流程框圖如圖4所示。
3 測(cè)試方法與儀表
3.1 測(cè)試方法
?。?/span>1)電子稱放平,用萬用表電壓檔紅表筆接儀表放大器的輸出端黑表筆接地,測(cè)出秤盤上沒有重物到添加重物、依次增加重物的重量所顯示的數(shù)據(jù),沒有放重物時(shí)所顯示的數(shù)據(jù)就是該系統(tǒng)的誤差。
?。?/span>2)設(shè)置單價(jià),當(dāng)物件重量變化時(shí),讀取相應(yīng)的金額。
(3)使用累計(jì)功能,讀取總金額。
(4)使用匯總功能。
3.2 測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析
(1)測(cè)試數(shù)據(jù)。
按照操作方法,對(duì) 500~3 000 g的鹽進(jìn)行測(cè)試,從小到大,然后從大到小,共測(cè)量7個(gè)來回,共14次。
?。?/span>2)測(cè)試結(jié)果與及分析。
重量測(cè)試結(jié)果與誤差分析見表1。
4 結(jié)語
該設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度較高,實(shí)際所測(cè)的誤差達(dá)到1%,能對(duì)液態(tài)商品進(jìn)行去皮操作以及超重報(bào)警功能,具有一定的研發(fā)價(jià)值。