电子秤使用来称重的衡器，应用范围从交易市场、企业、厂矿,还是到每个家庭单元，可谓道处可见。其中家庭使用的细分有厨房秤、体重秤、体脂秤等。电子秤主要是利用力的杠杆平衡原理以及胡克定律测定物体质量的一种工具，在物体重力的作用下，弹性体产生变形进行测定重力的量值。电子秤主要有称重传感器、称重台、称重显示仪、屏蔽信号电缆以及接线盒等组成。

一、电子秤的方案原理

1、电子秤的运行原理

电子秤的称重仪检测系统主要由：传感放大电路、数据采集（模/数转换）电路、处理单元、反馈调零电路、外部通信和电源支持等部分组成传感放大检测电路的功能是把重量信号通过应变片传感器转换为微变电压信号，并将其放大到适合模/数转换芯片所接收的电压信号并进行A/D转换。仪表的系统误差主要在该部分产生，因而该部分的设计关系若整个系统的精度。处理单元负责整个系统的运转控制，并进行数据处理、自动校正、量程自动转换、自适应传感器更换，最终将待显示数据传送给人机交互界面系统。外部通信是指检侧系统的CPU与人机交互界面系统的CPU之间进行指令和数据传送的电路电源系统为系统的稳定运行提供良好的供电系统，并提供高精度供桥电源。

2、电子秤称量的过程

首先将称量的重物放在称重台上，称重台由于受到重力的作用将会产生弹性变化，发生弹性变化的传感器弹性体将会产生激励电压，产生的电压值与物体的重量成一定比例，从而通过放大电路转化为数字信号在称重显示仪中显示出来。

二、电子秤的主要结构部件

1、称重传感器

电子秤通常使用的是电阻应变式称重传感器，而这其中的结构也较为的简单，技术趋向成熟，并且制造简单，具有准确性高、价格低等优势。电子秤（大型电子汽车衡除外）通常使用四只称重传感器，它们之间使用并联方式，因为使用了多个称重传感器，所以每个称重传感器的输出电阻抗、灵敏度等方面的数据会存在着差异，导致了称重结果的误差。所以要想解决这个问题可以对每个传感器的输出端都链接接线盒装置，并且获得输出。

2、传感器接线盒

传感器接线盒可以把全部传感器的接线汇合到一起，主要的结构是一个无源电阻网络，其中的每个称重传感器配备了一个或是两个可调电阻，并且和传感器进行并联。当调节接线盒的一个电阻时，就会改变传感器的输出阻抗，这样可以使得电子秤中的全部传感器输出阻抗达到一致，并满足标准。

3、称重显示仪表

电子秤称重显示仪表就是所谓的表头，作用是给使用者提供电子秤信息，也是电子秤功能集中位置。工作流程为表内电源经过主线内的电源线给称重传感器提供电源，在存在物体的情况下，传感器的弹性体发生变化，吸附在弹性体上的电阻应变片的组织就会改变，这是传感器就会得出和重量数值向成比例的电信号。

仪表的另一个功能是让使用者和仪表之间进行交流，使用者能够利用仪表上的数字来输入相关的信息，仪表就能做称重、计算价钱等工作，将电子秤的功能发挥处理啊。并且因为称重结果是屏幕数字所以准确性更高，不会存在指针秤容易误读的情况。

三、智能电子秤硬件设计方案

智能电子秤由数据采集模块、数据处理模块、按键处理模块、超重报警模块、显示模块与主控制器模块等组成。其中：数据采集模块由电阻应变计、弹性器件、电阻和外壳等组成。数据处理模块将数据采集模块中的信号进行放大并实现A/D转换，然后再将处理后的信号传送给单片机，进而在显示屏上做出相应的显示。

1、数据采集模块

传感器的选用是智能电子秤的核心问题。由传感器构成的承重系统要求有较强的环境适应性、同时精度与灵敏度也要满足设计要求。综合考虑，本智能电子秤的传感器选用电阻式应变片。智能电子秤的数据采集模块包括电阻应变计、弹性器件、电阻和外壳。

2、数据处理模块

数据处理模块需要将采集到的信号进行放大，同时还要完成模数转换，在满足数据处理功能的情况下，电路硬件设计越简单越好。基于这样的考虑，智能电子秤选用一款24位A/D转换芯片用于数据处理。该芯片片内集成了稳压电源、片内时钟与信号放大功能，无需再添加额外的外围电路、集成度高、成本低且易于实现，它与MCU可直接连接。所有控制信号均由单片机的管脚来进行驱动，电路简单，也无需再对其片内的寄存器进行编程，从而降低了硬件与软件的设计难度。

3、单片机控制模块

综合考虑到电子秤的成本与功耗，智能电子秤的主控制模块采用8051系列单片机，它是一款８位单片机，功能强大、价格低廉，完够满足性能要求。

4、按键模块

因单片机的I/O口资源有限，按键模块需要进行优化设计再与单片机连接。本设计采用矩阵按键，只需与单片机的P3口相连，通过行扫描进行键位识别，同时利用软件编程消除按键抖动现象，确保键值的正确识别。这种键盘设计节约了单片机I/O口资源，提高了单片机I/O口的利用率。本智能电子秤设计的是4*4薄膜矩阵键盘，键盘上的0~9用来设定单价，*为小数点，A为累计功能按键，B为清零功能按键，C为去皮功能按键，用户可以通过按键进行相应的操作。

5、显示模块

本智能电子秤采用LCD显示屏。LCD与单片机硬件连接简单，LCD具有驱动电压低、功耗小、使用寿命长等优点，是一种非常常用的显示器。

6、超重报警电路

超重报警电路用来提示用户切勿放置太重的物体进行称量，以免损坏传感器。它由三极管、发光管和蜂鸣器等组成。

四、电子秤误差的成因

1、四角偏载误差

电子秤四角偏载造成的电子秤称量误差主要是因为传感器的灵敏度，对于电子秤四角偏载误差的测试主要是在电子秤加载后，被测量物品在称重台上的位置变化不会造成测量结构额变化。由于电子秤电阻应变计以及电子秤的称重传感器等制作材料以及制作工艺的差距造成称重传感器的灵敏度在一定程度上有所不同，从而引起相同的激电压，但是由于称重传感器的信号输出不同，所以造成四角偏载误差的产生。为了能够有效减少误差，所以应该选择抗冲击能力和抗倾斜能力良好的传感器，还应该在称重传感器的信号输出的支路上连接电位器，可以通过调整阻值，采用电阻分压的原理使各个支路上的信号输出平衡，从而保证电子秤测量的准确性。

2、称量误差

造成电子秤称量误差的原因主要有以下几种：

（1)零点漂移零点漂移主要是由于电子秤在使用的过程中，由于受到多次大小不同的冲击载荷，导致传感器的受力情况次数多且复杂，在达到一定的极*造成电子秤传感器的触点发生变化，使传感器检定时的原始状态发生改变，从而导致电子秤称量误差的出现。

（2）称重台檫靠称重台的擦靠对力的传递有很大的影响，一所以这就会导致加载重物时，其物品的重量不能*在电子秤的称重传感器上作用，从而导致称重传感器的输出信号偏小，这种情况主要发生在称重负荷较大的重物时，其显示值就会减小，从而产生称量误差。针对上述的称量误差，在对电子秤制作的过程中首先应该选择精度适当以及质量过关、抗冲击能力强的传感器，然后在传感器安装的过程中应该注意牢固可靠，对于引线应该具有适当的保护，秤体应该具有足够的刚性，电子秤的保护装置可靠。

3、鉴别力误差

在电子秤使用过程中，电子秤对物品载荷的细小变化的反应能力被成为是鉴别力。对于电子秤使用中鉴别力的测试主要是为了检验电子秤秤体结构的摩擦以及连接。所以对于电子秤来说，连接中的应力和摩檫是造成鉴别力误差的成因，并且由于鉴别力误差是主要针对的是细小的载荷变化，因此电子秤的称重仪表和称重传感器的分辨率对其造成的影响也是非常大的。

4、重复性误差

重复性误差主要是在相同的环境和相同载荷下，经过数次的进行试验造成电子秤输出读数产生的误差。电子秤重复误差除了使用过程中风力、重力以及湿度、温度等造成的误差外，还有以下几点造成的重复性误差：

（1）电子秤传感器条件不满足造成重复性误差，针对这种情况，这就要求电子秤在使用的过程中，电子秤的传感器的激励电压、参数的一致性以及秤体的传力特性等都应该满足条件，并且要求电子秤的秤体的传力机构在传感器所承受的载荷与物品的重量成正比的情况下，才能避免重复性误差。

（2）电子秤传感器的侧向力引起的重复性误差

电子秤在使用的过程中由于受到环境的影响，可能会造成载荷接收器出现位移的现象，从而造成传感器的作用力倾斜或者出现侧向力，传感器侧向力主要是在传力机构设计以及制造过程中的误差引起的。

五、电子秤误差的解决措施

1、正确使用的电子秤

在采用电子秤进行称量物品的过程中，由于电子秤主要是通过称重传感器进行称量的，所以在使用的过程中对于被秤的物品应该轻拿轻放。并且还应该把电子秤放置在干燥通风、平稳、水平的平面上，保证电子秤的四脚平稳，这样不仅能够保证称重的准确性，而且对保护电子秤具有重要的作用。

2、定期进行检定电子秤

由于电子秤使用环境以及使用时间过久会造成元器件老化，并且其准确度也会受到一定的影响，所以对电子秤进行定期检定，不仅能够对电子秤计量性能进行评价，而且还能查找出造成电子秤准确性的原因，所以定期进行检定电子秤，对保证电子秤的准确性和延长使用寿命具有重要的作用和价值。

3、使用高性能的单片机电路

电子秤内部主要使用的单片机电路，所以为了能够提高电子秤的准确性以及使用性能，可以采用高性能的单片机，比如可以采用单片机内部带有8K的字节的FLASHROM,这种性能的单片机不仅价格便宜，功耗低，使用寿命长，并且无论在任何地方都不会对输出值有所影响。

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