電子秤在日用超市和零售行業(yè)運用較為普遍,具有簡(jiǎn)單便攜的承重、計價(jià)和顯示功能,屬于電子衡器的概念范疇.本文重點(diǎn)討論了電子秤的工作原理和設計流程,包括對其中所運用的計算機技術(shù)、電子信息技術(shù)和數字通信技術(shù)進(jìn)行系統理論說(shuō)明.

稱(chēng)重器具自古以來(lái)就是與社會(huì )生活息息相關(guān)的實(shí)用性工具，從廣為熟知的杠桿秤砣到如今的智能電子秤，無(wú)論是測量精度還是人工操作上，都有了極大的優(yōu)化，這其中離不開(kāi)計算機技術(shù)、電子信息技術(shù)和數字通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，同時(shí)也是科技改變生活的集中體現。

1 .電子秤的基礎理論概述

電子秤的研究設計及應用基于電子衡器理論誕生之后，我國的電子衡器的起源要追溯到20世紀50年代，當時(shí)主要采用的電子信息組件是稱(chēng)重傳感器，在工業(yè)逐漸興起的時(shí)代契機下，各行各業(yè)都希望讓原本機械化的衡器操作逐漸向自動(dòng)化方向發(fā)展，以節省大量的人工成本，隨后電子衡器在實(shí)際交易過(guò)程中逐漸被精化細化，在設計過(guò)程中加入電子傳感器、單片機、轉換器、信息處理芯片等現代電子信息理論的內容，直至現在市場(chǎng)上功能全面的電子秤的出現。

電子秤在結構組成上主要分為三部分，其一是承重、傳力復位系統；其二是稱(chēng)重傳感器；其三是測量顯示和數據輸出的載荷測量裝置。通俗來(lái)講，承重、傳力復位系統就是電子秤外觀(guān)上秤盤(pán)的部分，其主要功能是聯(lián)合轉換元件，對被稱(chēng)物體進(jìn)行重力傳輸，具體配置有承載器、秤橋結構、吊掛連接部件和限位減振機構等。稱(chēng)重傳感器也是一種轉換元件，但是它是將非電量轉換成電量的過(guò)程，其中非電量就是秤盤(pán)上物體的重量，一般通過(guò)磁彈性效應或壓電、壓阻效應產(chǎn)生信號，送往下一部位進(jìn)行處理。最后的測量顯示和數據輸出的載荷測量裝置就是處理上一部位傳送過(guò)來(lái)的信號的中樞機構，往往是以電子線(xiàn)路的形式組成，利用的技術(shù)是微電子信息處理技術(shù)，進(jìn)行前置放大、過(guò)濾、運算、變換、計數、寄存、控制和驅動(dòng)顯示等功能。當然，如今的電子秤越來(lái)越智能化，出現了去皮承重、金額累計和超限報警等功能，但其實(shí)質(zhì)上只是在原來(lái)基礎機構上增加了更為復雜的電子處理器后的效果。

2 .電子秤的工作原理分析

從上述對電子秤基本理論的概述中，其實(shí)不難分析出其工作原理，電子秤在電子信息設備中，也是屬于工作原理較為簡(jiǎn)單的一種。我們通常在電子秤上放入被稱(chēng)物體，被稱(chēng)物體因為自身重力產(chǎn)生秤盤(pán)所受的壓力，而秤盤(pán)及其周邊部件實(shí)際就是一個(gè)承重、傳力復位系統，可以將壓力以?xún)x表測量的方式轉換成電壓信號，其基本原理是壓電、壓阻效應，隨后就是通過(guò)前端信號處理電路進(jìn)行準確的線(xiàn)性放大，信號放大的主要作用就是減少誤差，被放大的電壓信號會(huì )經(jīng)過(guò)A/D轉換電路,這個(gè)電路的主要作用是將非電量信號轉換成電量信號，最后經(jīng)過(guò)整個(gè)電子系統的主控部件——單片機，單片機是具備數據處理和運算的獨立單元，可以將接收的信息編譯成驅動(dòng)程序的代碼，來(lái)實(shí)現數據顯示、超限報警和自動(dòng)計價(jià)等諸多功能，這就是具有普適性的市場(chǎng)上電子秤內部工作原理。

3 .電子秤的設計流程簡(jiǎn)介

電子秤的設計流程細致地劃分有五步，第一步是總體方案的提出和設定，第二部是硬件選型，第三步是硬件設計，第四步是軟件設計，最后一步是系統調試。

總體方案的設定過(guò)程中，需要對所設計的產(chǎn)品進(jìn)行清晰的功能定位，然后繪制系統工作的流程圖，一般同樣的功能有多種設計方法，最后根據可行性判斷來(lái)確定最適合的方案。筆者通過(guò)閱讀多種電子秤的設計方案，發(fā)現存在一定的共性，那就是所有方案中基本都會(huì )有數據采集、單片機和數碼顯示這三部分。當然，在此基礎上，部分方案中添加鍵盤(pán)輸入的設計，用來(lái)實(shí)現電子秤的計價(jià)功能，還有的方案中添加LCD顯示、鍵盤(pán)控制和超限報警等，也是為了實(shí)現不同的功能。筆者認為，好的方案設計不在于功能多強大，而在于實(shí)際生產(chǎn)的低成本、實(shí)際操作的簡(jiǎn)便性和實(shí)際應用的人性化，這樣生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品才會(huì )有用武之地，以至可以得到很好的推廣效果。

硬件選型是緊跟著(zhù)方案設定的第二步，電子秤的主要硬件是單片機、傳感器、A/D轉換器等，這些硬件的選擇一定要符合方案設定的要求，同時(shí)也要符合實(shí)際應用的需要。比如單片機，相當于電子秤的“大腦”，在選型上需重視不同型號對計算機技術(shù)和測量控制技術(shù)有機結合的難易程度，再比如傳感器，常見(jiàn)的選擇是電阻應變式，原因是其成本比較低，具有很高的精度和很好的穩定性，現有的工藝條件也能滿(mǎn)足，其他硬件的選擇也是類(lèi)似這個(gè)道理。

硬件設計是在硬件選型完成的基礎上，對硬件與電路進(jìn)行搭建的過(guò)程。比如用典型的橋式電路搭配稱(chēng)重傳感器，來(lái)實(shí)現重力信號轉換成電壓信號的過(guò)程，接著(zhù)在單片機之前搭配 A/D轉換電路，將模擬信號轉換成數字信號，進(jìn)入單片機控制電路。當然，還有其他的鍵盤(pán)電路和顯示電路等。

電子秤的軟件設計是利用C語(yǔ)言代碼使整個(gè)系統進(jìn)行模塊化運作的過(guò)程，具體的代碼較為復雜，且不同電子秤代碼都不一樣。我們姑且從設計思路上進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，首先是通電啟動(dòng)，系統進(jìn)行初始化，接著(zhù)放入被稱(chēng)物品，如果有重量感應即進(jìn)行下一步，反之繼續初始化，具有重量感應的下一步是顯示重量，接著(zhù)通過(guò)人工鍵盤(pán)輸入單價(jià)，隨后自動(dòng)進(jìn)行內部運算，顯示最后的總價(jià)。

最后的系統調試階段，是總結反饋和查漏補缺的過(guò)程，因為電子秤的原理和設計過(guò)程相對簡(jiǎn)單，所以一般在系統調試的時(shí)候，發(fā)生程序錯誤的概率較小，往往設計者只是對外觀(guān)和反應速度進(jìn)行觀(guān)察，當然，如果發(fā)生程序錯誤，還是得仔細分析原因，尋求改正。

4 .結語(yǔ)

目前，電子秤逐漸從市場(chǎng)交易工具向家居用品行業(yè)發(fā)展，比如很多減肥者經(jīng)常使用的微型體重秤，其實(shí)質(zhì)上是電子秤在量程、外觀(guān)和智能化方向上的改進(jìn)，這也是電子科技高速發(fā)展的體現，同時(shí)也預示著(zhù)電子秤技術(shù)的應用范圍是開(kāi)放的，有很多研究創(chuàng )新的潛力，值得廣大專(zhuān)業(yè)人士踴躍嘗試。