基于单片机智慧农贸物联网智能电子秤的设计
摘要：社会经济伴随这科技的发展，需求也越来越大。在农贸市场中使用的电子秤很多都只能简单的称重。使用单片
机采用测量电路 、按键、OLED 显示、以太网模块、嵌入式热敏打印机等设计一个智能电子秤，能够联网获取信息
减少用户的操作时间，具有很广的应用前景。
关键字：农贸；智能电子秤；单片机；联网
Intelligent electronic scale of smart farmers market based on IOT
Abstract: Social economy with the development of science and technology, the demand is growing. Many electronic scales
used in farmers' markets can only be simply weighed. Using single chip microcomputer to design an intelligent electronic
scale using measurement circuit, keys, OLED display, Ethernet module, embedded thermal printer, etc. It can be connected to
the Internet to obtain information to reduce the user's operation time, which has a very wide application prospect.
Keywords: farmers' market; Intelligent electronic scale; single chip; online
第一章 绪论
目前，在我国工业计量称重工业技术应用过程中，质量系数是一个非常重要的测量
参数，称量技术从古至今在各个时代都得到了广泛的认识和重视。公元时，人们为了准
确地估算各种商品的实际价值或交换价值的数量质量，开始时采用天然木材或用陶土等
天然原料加工而成的各种不同大小的计量容器，以精确地测量各种商品的数量质量，后
来，又逐步开始采用简易计量器及其方式，以精确地测定各种商品的数量质量，据我们
调查考证，世界上最古老的各种商品的数量和检验工具，已分别出土于古今中东和古代
埃及，最古老的各种商品衡器及大小不一的商品砝码，或许是最早产生于远古埃及。天
平不仅是目前最常用和常用的计量器具，而且台式电子秤已完全取代机械电子秤，这与
我国现代科学计量技术不断进步的必然趋势十分吻合。而成本低、智能化的家用电子秤
在当前我国电子市场中无疑占据了极为重要的市场地位和发展前景。
本章阐述了称重系统在当代中国的应用和发展及其历史特点，论述智能电子秤的重
要意义，介绍了项目研究的应用场景。
1.1 项目研究背景
1.1.1 发展现状
近年来，越来越多的衡器企业积极参与到计量数据的处理和生产，在新型设备的研
发设计上也有着很高的技术水准。目前在科研、运输、农贸等多个行业领域都成为不可
缺少的组成部分。
因涉及重要贸易结算和广大消费者权益，其种类繁多，已成为国际通用的、备受关
注的计量工具，也是中国强制性管理的法定计量工具。它在物体质量测量起着非常重要
的地位。对于严格要求设备生产时的质量标准，贸易往来的价格合理，运输地损失，科
研研究技术研发也发挥了重要的作用。
自上世纪 90 年代中期以来，我国电子衡器独立生产制造技术已达到了国际先进水
平。称量技术的发展也推动了农业和工业的发展，与国际行业领域中与发达国家的差距
大大缩短了。智能电子称系统的逐渐发展起来，由传统的称重方式向着智能化演变。
称量技术的检测方法已从传统的多个模拟联测法发展到多个数字联测法。它的技术
特点已经由单参数向多参数发展。如果从整个行业的总体发展情况来看，我国的称量技术与其他工业发达国家相比，我国生产出来的设备远不及他们。但从性能方面说，我国
的设备在长期工作的情况下，随着使用时长的增加，其工作性能会大大折扣，相比同规
格的发达国家的设备，它们的衰弱程度远低于我们。它们的区别主要是：制造技术与生
产工艺设备落后、工艺要求不同、客户需求不同、研发创新能力差异大、生产物料不同、
控制设备功能不全，因此导致稳定性与可靠性差。
1.1.2 发展趋势
智能电子秤系统其主要用途在商品交易上，比如农贸市场、超市等。用弹性元件作
为压力传感器，通过组合可以达到反作用力平衡。利用电子秤的仪表功能实现自动数字
测量和显示。该系列集机融合了电子和系统设备，具有模块化、改装升级快、工作稳定、
使用寿命长等特点，符合我国电子称行业的发展趋势。电子秤根据其不同的运行环境，
主要用于工业和生活领域。
该电子秤系统向着智能化、人性化、数字化、多功能化等多个方面发展。其设计的
主要突出优点是运行速度快、准确度高、使用性强、性价比高。控称量计量系统的控制
功能主要是对其它的控制符号信息和非控制信息进行倾斜。智能控制功能将称量单位计
量系统中其它控制符号的信息与之结合起来。其主要用途和特点在实际工程测量中更加
明显，并趋向于综合结合。
1. 小型化
2. 模块化
3. 集成化
4. 智能化
5. 综合性
6. 组合性
1.2 项目研究意义
1.2.1 研究意义
随着物联网行业的飞速发展，设备智能化已是大势所趋，特别是电子传感器技术的
巨大市场正在迅猛发展，极大地促进了称量提升技术的发展。针对当前智能化电子秤的应用发展趋势和存在的问题，研究开发小型化、大众化智能电子秤。设计智能化、数字
化、多功能的智能电子秤系统已成为当务之急。
本文主要研究了一种可以用单片机实现的智能联网电子秤的设计方案。该智能电子
秤系统，具有体积小、计量准确、便携式等特点，能够满足农贸市场的对商品的称重计
价和打票的需求。其标准质量要求与国际 OIML (由国际质量法制工程计量委员会组织)
所提出的标准建议基本一致。
本课题研究的智能电子秤系统的主要指标如下：
1. 量程范围：0～15kg。
2. 分度值：0.005kg。
3. 误差范围：±0.005kg。
4. 功能：开机自动初始化、联网上传数据、数据库获取信息、清零、去皮、累加、
长时间无交互自动休眠、液晶显示、打印小票、超负载报警，断电或异常保护
等。
目录
第一章 绪论 ............................................................. 5
1.1 项目研究背景....................................................... 5
1.1.1 发展现状..................................................... 5
1.1.2 发展趋势..................................................... 6
1.2 项目研究意义....................................................... 6
1.2.1 研究意义..................................................... 6
1.2.2 应用场景 .................................................... 7
第二章 系统的硬件设计 ................................................... 9
2.1 系统硬件总体设计................................................... 9
2.3 单片机最小系统.................................................... 10
2.4 外部电路设计...................................................... 13
2.4.1 测量电路 ................................................... 13
2.4.2 键盘输入电路 ............................................... 16
2.4.3 显示器电路.................................................. 17
2.4.4 以太网通信电路 ............................................. 18
2.4.5 打印机电路.................................................. 19
2.4.6 掉电保护检测电路和报警电路 ................................. 20
第三章 系统软件设计 .................................................... 22
3.1 系统主程序........................................................ 22
3.2 中断服务程序...................................................... 24
3.3 上位机程序........................................................ 25
3.4 云平台............................................................ 27
第四章 系统的误差分析 .................................................. 29
4.1 系统的误差来源.................................................... 29
4.1.1 传感器误差 ................................................. 29
4.1.2 电子设备误差 ............................................... 29
4.1.3 机械承重系统误差 ........................................... 30
4.2 系统误差的计算方法 .............................................. 31
致谢 .................................................................... 34
参考文献 ................................................................ 35
附录 .................................................................... 36
参考文献
[1] 施汉谦，宋文敏·电子秤技术[M]·北京：中国计量出版社，1991
[2] 施昌彦·电子称重技术现状和发展趋势[DB] · 中国衡器网,2005-1-15
[3] 李军，贺庆之·检测技术及仪表（第二版）[M]·中国轻工业出版社，2008-07-05
[4] 曲波，肖圣兵，吕建平·工业常用传感器选型指南[M]·清华大学出版社，2002
[5] 顾理敏，宋玮 ·电子称[M] ·北京：计量出版社，1982
[6] 徐爱钧 · 智能化测量控制仪表原理与设计[M] · 北京：北京航空航天大学出版社 ，1995
[7] 何希才，薛永毅·传感器及其应用实例[M]·机械工业出版社，2004
[8] 范立南，李雪飞·单片微型计算机控制系统设计[M] ·人民邮电出版社，2004
[9] 杨振江，蔡德芳·新型集成电路使用指南与典型应用[M]·西安：西安电子科技大学出版社 1998-10
