家用多功能称重系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

称重技术自古以来便为人们所重视，作为一种计量手段，它广泛地运用于工农业、科研、商业等众多领域，与人们的日常工作和生活紧紧相连。秤是衡器的一种，衡器是利用力的杠杆平衡原理来测定物体重量的工具，是国家法定的计量工具，是我们民生、建设、科研和贸易中不可或缺的称量设备，衡器产品质量水平高低，将会对众多行业的科技水平以及经济效益产生直接深远的影响。由此可见，各个国家对称重技术和衡器工业的研究和发展都应相当重视。

说起电子秤的发展过程，与大部分事物一样，也是从简单发展到复杂，粗糙发展到精密；技术方面，电子秤从全机械发展到机械电子结合最终发展成全电子化的形式，实现了电子秤从单一功能到多功能的发展过程。尤其是近些年，输出电信号的电子秤已经被大规模运用，在众多工艺流程中，物品的现场称重和配料的定量称量，还有检测产品质量等等工作都已经离不开电子秤。这和电子衡器的优点是分不开的，它不仅能给出物品的质量或者重量信号，在总系统中，它也能作为一个承担控制和检测的单元，它的这些功能推动了行业生产和贸易往来的自动和合理化。近些年来，我们国家的电子称重系统有了长足的进步，从刚开始的机电结合型发展到如今的电子型和智能型。随着电子秤重技术的发展，电子秤技术逐渐从静态称重、模拟测量以及单参数测量的形式分别发展到如今的动态称重、数字测量以及多参数测量的先进模式。电子秤制造技术及其应用有了新的发展。智能电子秤作为一种重量测量仪器，由于其卓越的优点，在各行各业中开始慢慢取代原始的机械测量秤。它的测量速度快、精度高并可用来实时测量和监控，已经是名副其实的测量领域的主流产品。对比中国，国际上有些发达国家在电子称重方面，从技术水平、种类和发展规模等方面都有相对高的水平。尤其是测量的准确性和可信度水平都得到了很大的提高。在如今的现代化数字社会，数字化称重系统会被越来越多的应用到工业生产检测及计量控制系统中。在市场需求的变化下，电子秤也在不停的发展着。从20世纪90年代开始，由于科技水平的发展，产业的自动化和智能化水平也在不停的进步，因此各行各业对称重技术也提出了新的发展要求。

随着科技的不断进步和经济的不断发展，人们的生活水平也在不断提升。满足了基本的生活要求，人们对健康的关注同时也在不断加强。越来越多的人在肥胖的道路上越走越远，然而肥胖给人带来的困扰却不甚严重。它很可能引发很多高危并发症，例如高血压、糖尿病、冠心病、血脂紊乱、恶心肿瘤等等严重疾病，对人的身体健康将产生极大的影响。除此之外，肥胖所造成的形态不美好，以及其可能带来的冷眼和歧视，对个人的心理造成极大负担，摧毁人的自信。因此，控制体重是现代人非常重视的一点，我们需要及时知晓体重以及体重的变化，所以体重秤会是现代家庭生活中不可或缺的一部分。另一方面，我们生活中，更小测量范围的电子秤也被需要。一方面，由于一些无良商贩的黑心，我们购买的物品总有缺斤少两的可能，因此家中常备电子秤也能让人安心；另一方面，由于食品行业不干净不卫生的现实，人们开始更倾向于家庭料理。由于对精致生活的追求，人们在料理时，往往需要对食材进行精确的计量，因此一个更高精度的电子秤有了市场。然而，虽然市场上分别满足这两种要求的电子秤品种繁多，功能也比较齐全，但是同时满足两种条件的电子秤却并不是不多：一方面体重秤的称重范围较大，往往不能满足对其他物品称重的高精度要求；另一方面，市场现有的高精度电子称也并不能承受体重的重量。因此，研究开发一个多量程的家用电子称会解决这些问题，将极大地方便人们的生活。

2. 研究内容和预期目标

本课题拟以单片机为控制与计算核心，以应变片为检测传感元件，以物理按键与led显示为人机交互，配合必要的报警与显示模块，来完成家庭称重的需要。具体目标包括：

（1）系统应可以适应于多种测量对象，完成不同的测重要求

（2）应提供必要的复位、显示和报警功能

3. 研究的方法与步骤

本课题要求实现对不同测量对象分别进行侧重和显示，能够手动/自动切换量程，能够进行复位和报警。

按照本设计功能的要求，本设计可大致分为五个模块：数据采集模块、信号放大模块、模数转换模块、单片机控制模块和人机交互模块。（其中人机交互模块包括：键盘输入、声光报警和lcd显示）

利用压力传感器检测到压力信号，得到微弱的电压信号，经过放大电路处理后，送至a/d转换器中，从而将模拟量转换成数字量输出。单片机将a/d转换器输出的数字信号经过运算，转化成实际的物体重量存储到存储单元。此外，单片机还可通过对扩展i/o口的控制，扫描键盘，其后通过键盘散转程序对系统进行控制。

4. 参考文献

[1]张友德,赵志英,涂时亮.单片微型机原理、应用与实验（第四版）[m].上海：复旦大学出版社,2004 [2]程琤.单片机原理与应用系统开发[m].北京:国防工业出版社,2010[3]周润景,徐宏伟,丁莉.单片机电路设计、分析与制作[m].北京:机械工业出版社,2010[4]张欣,孙宏昌,尹霞.单片机原理与c51程序设计基础教程[m].北京:清华大学出版社,2010[5]卿太全,郭明琼.最新传感器选用手册[m].北京:中国电力出版社,2009

[6]郭凌,姚大红.智能人体秤的设计[m].北京：解放军后勤工程学院，1997

[7]徐科军.传感器与检测技术.北京：电子工业出版社，2008.2

5. 计划与进度安排

（1）2022-2-20～2022-3-17（4周） 查阅相关背景及技术资料，制订具体计划，撰写开题报告。

（2）2022-3-20～2022-3-31（2周） 提出实现方案，熟悉单片机硬件资源及编程技巧。

（3）2022-4-03～2022-4-21（3周） 设计电路原理图，提出程序框图，编制控制程序。