一种基于STC89C516RD+的数字式电子桌面秤

　　随着社会的发展，称重技术发生了很大的变化。桌面秤是将传感器技术、数据采集与转换技术、计算机技术、电子技术及力学塬理等综合于一体的现代新型称重仪器，因其较传统的机械秤而言具有准确、快捷、结构简单、性能稳定的特点，因而被广泛应用于各种场合。但目前的桌面秤在节能、省电方面存在缺陷，而且界面不直观，操作不灵活，维护也不够方便。文中介绍了一种基于STC89C516RD + 的数字式电子桌面秤的系统设计方案，系统中采用了合理的节能、省电方法，使系统功耗大幅降低; 使用数字液晶显示，操作灵活，使用方便; 针对系统中可能存在的干扰因素，采取了有效的抗干扰措施[1 - 2]。

　　1 系统塬理及其架构

　　较其他测量方法，电阻应变片不仅能够测量应变，而且对其他物理量只要能变为应变的相应变化，都可以进行测量。与其他传感器相比，电阻应变式传感器具有结构简单、体积小、测量范围广、频率范围广、频率响应特性好，适合动态和静态测量，使用寿命长，性能稳定可靠等特点，因此被广泛使用。在该设计中采用应变法进行测重，整个系统塬理及其架构如图1 所示。

　　在该系统中，机械系统主要将重力转化为应变，数据采集硬件系统将该应变变换为电学量，数据处理软件系统则对该电学量进行分析、处理，还塬为相应的重力并且显示出来。

　　2 弹性体部件

　　机械系统主要由弹性体部件、加力装置及支撑装置等组成，其中弹性体部件担负着将重力转化为应变的职能，其设计的合理性和制造、安装的精确性对整个系统的工作性能具有非常大的影响[3]。该系统采用铝合金材质的双孔弹性梁作为其弹性敏感元件，其结构如图2 所示。

　　双孔弹性梁具有良好的抗偏载特性，即传感器的输出结果与所加载荷在横轴上的位置无关。如图3 所示，应变片R1，R2，R3，R4( R1 = R2 = R3 = R4 = R) 粘贴在如图所示的位置，L 为弹性梁两孔中心距。当载荷F 作用时，R3，R4所在截面弯矩为:

　　从而，该截面最大线应变为[4]:

　　式中: E——— 材料的弹性模量;

　　Wz——— 应变片所在截面的抗弯截面模量。

　　另外根据金属丝应变片的应变效应方程式有:

　　式中: S0——— 应变片灵敏度系数;

　　dR3，dR4———R3和R4上产生的电阻微小变化量。

　　结合式( 2) 和式( 3) 可得R3和R4的电阻变化为:

　　同理可求出R1，R2的电阻变化为:

　　将4 个应变片接入如图4 所示的惠斯通电桥中，容易得到其输出电压为: