称重技术是广泛应用于工业，农业，交 通，贸易和科研等领域的重要技术，与社会发 展、工业生产和人们生活息息相关，电子秤属 于电子衡器，技术水平的高低，直接影响着生 产生活质量和经济效益的发展。

电子秤采用单片机处理系统，通过称重传 感器将被测量转换为电信号，经过对采样信号 的处理和分析，实现重量信号的采集和转换， 并利用单片机系统进行计算分析，最后通过显 示设进行显示，能达到快捷，方便的重量信息 显示。电子秤设备采用数字显示的方式，能直 接进行计算等功能，使用方便，计量准确，在 生活中有广泛的影响。

1.电子秤的基本组成结构

电子秤采用单片机系统和传感器设备， 根据物体的质量来测量相关特性参数，主要有 四部分构成，分别是承重传力系统、称重传感 器、智能处理器和数字显示设备。

承重传力系统是被测量物体与电子秤之 间的机械设备，主要有承载器，吊挂和减震机 构构成。称重传感器是将被测量非电量转换为 电信号的原件，能实现把承受的重力转换成电 信号的一种传感设备，在进行转换的过程中， 要求传感器具有较高的灵敏度、对于输入量和 转化形成的电信号有较好的线性关系，并能适 应不同的工作环境，性能好，测量转换结果稳 定。智能处理器是电子秤设备的核心机构，能 都实现对输入信号的处理，并将处理后的数据 通过编码的形式传输到外部现实设备。数字显 示设备是人机交互的重要部件，主要有显示、 打印键盘或触摸屏输入等功能构成。

2.电子秤的工作原理和设计要求

电子秤在工作过程中，能够实现将物体 重量转换成电信号，并给予显示的能力。将物 体置于电子秤承重机构，重量传递到称重传感 器，传感器将重量信号转换成与之有一定函数 关系的电信号，将此电信号经过放大、滤波转 换后，输入到智能处理器，智能处理器扫描键 盘和各种输入不见设备信息，并根据输入信号 进行判断和分析，实现用户所需要的各种计算 过程，最后将结果保存入存储器，再由相关指 令控制信息传入到显示或打印设备。

根据电子秤称量的应用范围，要求电子秤 测量精度高，结果准确本系统在相关方面要求参数如下称称量范围0?6000g，分度值0. lkg, 精度等级II级，电源AC220V。

3.系统方案设计

系统采用STC12C5AS2作为智能控制器，称 重传感器采用SP20C-G501电阻应变式传感器， 辅助电源、按键和数字显示设备。

STC12C5A60S2系列单片机，外围电路设计 简单，在单片机外加上晶振电路和电源就能够 正常工作。

SP20C-G501电阻应变式传感器在进行信号 处理过程中，需要信号放大，处理。传感器放 大电路采用两级放大电路，前级采用比例运算 电路，后级采用差动比例运算电路。传感器采 集的信号经过前级放大电路进行初步放大，在 放大电路处理过程中，为了提高对工模信号的 抑制，在反馈电阻选择是采用精密可调电阻。

显不模块米用1602液晶模块。1602液晶能 实现数字，图形显示，并能实现显示对比度， 能较好适用于不同的环境。

根据电子秤工作流程需要，在设计软件 程序的过程中，按照如下的流程进行系统软件 程序的设计。对系统进行初始化，检测按键和 设备，采集数据并对数据进行处理，处理器运 算，输出进行数字化显示。

4.数据处理技术分析

在测量转换的过程中，由于硬件设备的特 点，需要采用软件基础实现对各个测量环节进行 较好的处理，弥补硬件设备的缺点和不足，实现 电子秤的性能提升。在整个系统设计的过程中， 主要采用了非线性补偿技术、标度变换、无效量 处理、零漂处理和数字滤波等技术。

非线性补偿技术是在检测传感器输入和输 出特性的过程中，使得其相应关系成为近似线 性，在电子秤系统设计过程中，发现系统输入和 输出线性关系相对较好，采用了线性插值法，对 其进行处理。结果表明，传感器输入输出具有较 好的线性拟合度，达到了较好的效果。

标度变换是在测量过程中，需要把测量 检测结果转换成操作人员熟悉的数字量，达到 较好的人机交互环境，有利于产品的推广和使 用，在电子秤系统中，需要将输出量转换成用 户便于查看的信息，同时在转换过程中由于 传感器转换和A/D转换后得到的是一系列的数 码，只能对应于参数的大小，在后期处理过程中，需要将其转换成带有量纲的数值进行输 出显示或者打印。如果涉及到计算还需要在处 理器中对不同的量纲进行转换。

无效物理量的消除是由于在传感器进行信 号转换时，包括称重设备等外部的质量也被加 入到有效信号里，但是这部分是不属于被测量 的，在相应的设计过程中，需要采用软件的 方法消除掉相应的信号，而这部分信号在处理 过程中只能依靠软件的方法来进行消除。消除 的方法可以采用等量替换和减去法，能够较有 效的消除相应的影响。

零漂处理在电子秤设计过程中的影响测 量精度的重要因素，由于传感器收到温度等因 素的影响，产生了零位不稳定的现象，在进行 测量时，会出现零输入信号却产生了非零的输 出信号，这样的误差会导致测量准确性严重降 低。由于影响零漂误差的是受到非电信号或者 是硬件的影响，在处理过程中相对比较困难。 系统中采用零位补偿技术，在应用过程中是将 零位漂移保存起来，在测量被测量的时候用采 集数据减去零位值，得到的结果就是消除零漂 的准确值，采用这种方法可以不用考虑引起零 漂的原因，能够较好的适用不同的工作环境。

数字滤波技术是在测量过程中需要将混杂的 干扰信号进行抑制，通过数字滤波的方式能对低 频信号进行处理和滤波，通过减少干扰信号在有 用信号中的比重，实现信号的可靠性和真实性。 采用的数字滤波技术有平滑滤波、中值滤波和程 序判断滤波，在实际应用中收到了较好的效果。

本系统采用了微处理器和传感器作为主要 器件，通过信号采集和转换，实现了电子秤的 设计，并详细阐述了数字信号处理的方法和过 程，对一般产品设计具有较好的借鉴意义。