单片机课程设计（论文）-数字电子称设计.doc

目录第一章、设计方案简介01设计内容01设计要求01实验流程图01第二章、测量系统的电路分析04传感器系统04放大系统04模数转换06显示系统08第三章、单片机的主控程序09单片机89C2051芯片09电子秤工作流程10第四章、设计结果15电子秤工作流程15电子秤原理图16第五章、设计评述17心得体会17第六章、参考文献18参考相关资料18第七章、元器件清单181第一章设计方案简介数字电子称通过传感器将被测物体的重量转换成模拟的电压信号，较小的电压信号通过应用放大系统进行准确、线性的放大，以满足模数转换器对输入信号电平的要求。放大电路采用四运放集成电路LM324中的三个运放组成的仪表用放大电路。仪表用放大器具备足够大的放大倍数、高输入电阻和高共模抑制比的特点。放大后的模拟电压信号经过模数转换电路变成数字量，模数转换电路采用模数转换芯片7107实现。然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果，显示电路采用四块分立的七段LED显示电路进行显示。本设计中通过改变放大电路的增益，从而达到转换量程的目的。由于被测物体的重量相差较大，根据不同的侧重范围要求，需对量程进行切换。1、设计内容（1）制作一个具有数字显示功能的数字电子称；（2）调试数字电子称的歌单元电路及系统电路；（3）掌握数字电路的设计、组装与调试方法；（4）熟悉集成电路7107的使用方法；（5）采用电阻应变式传感器；2、设计要求（5）(1)测量范围：019.99kg（6）(2)用数字显示被测重量，小数点位置对应不同的量程显示。3、实验流程图2图20小型电子秤的系统构成（7）本系统采用了低功能单片机89C2051作为测量仪表的核心，使得整个系统结构简单，功能强大，性价比高。（8）电子秤测量系统的工作原理:（9）仪表通电后，在秤重过程中由货物重量经荷重传感器的信号转换，输出相应的毫伏电压，这个微弱信号通过运算放大器放大和标度变换转送A/D转换器。本系统的A/D转换器采用了V/F型积分转换器，它将输入的模拟信号转换成相应的以脉冲序列方式的频率输出。单片机89C2051严格控制每一次采样时间，保持每一次计数的闸门时间间隔的一致性。单片机通过应用程序,把当次的采样频率f进行标度转换形成显示器可使用的串行代码数据。在测量荷重期间，系统可随时接受人机对话请求。人机对话仅通过键盘接受校正值。校正有两个内容，其一，“零点校正”，按“设置”键，将空负荷下的采样值记录下来存入EEPROM型号为24LC02B；其二，“斜率校正”，将标准重量（砝码）作为秤重对象放入托盘，按“校正”键，单片机将采样值记录下来并通过计算将新的斜率存入EEPROM型号为感器荷传感器放大器A/D转换数码显示器单片机微控制器调零电路324LC02B。这两种校正的方法如下：（10）（1）零点校正：电子秤的长期使用，由于传感器，放大器的零点漂移，使得出厂时调整好的零点发生偏移而导致秤重时引起恒定误差，经过“设置”键校正，实际上把零漂值存储起来，以后每次侧重时采样值调整：Xy=Xi-去除零漂误差。（11）（2）斜率校正：系统除了零点漂移不可避免外，秤重机构的灵敏度，放大器的增益也会受到使用时间的影响而发生变化，斜率校正实际上是满度调整。（12）（13）关系式：K=f/Xy（14）其中，可K为斜率，f为采样频率，Xy荷重。（15）图21斜率校正4第二章测量系统的电路分析1、传感器（16）电子秤传感器的测量电路通常使用电桥测量电路，它将应变阻值的变化转换为电压或电流的变化，这就是可用的输出信号。（17）电桥电路有四个电阻组成，如下图所示：（18）（19）电子秤的传感器在不加负荷时，桥路的电阻应平衡，也就是电桥初始平衡状态输出应为零。但实际上桥路各臂阻值不可能绝对相同，接触电阻及导线电阻也有差异，致使输出不为零。因此必须设置调零电路使初始状态达到平衡，即输出为零。2、放大器（20）绝大多数的电子秤都采应变式传感器作为荷重变换器。这是因为应变式传感器结构简单，体积小，精度高，非线性误差小，量程调整容易等优点。本系统采用的是平行梁式，这是一种根据弹性材料受到压力后变形产生应变，使粘贴在弹性材料上的应变元件或压缩或拉伸，引起应变元件的电阻相应变化。为了提高灵敏度，一般采用54个性能完全相同应变元件构成全臂差动电桥，电桥的输出关系式：（21）ERRV(3-2)（22）标称值：R=120，E=6V，额定输出:1.3mV/V,实际满度输出7.8mV/6V（23）显然,由应变元件构成全臂差动电桥的输出信是微弱的,必须通过信号放大才有读数意义。应变传感器放大器6A/D转换器图22一次与二次仪表本系统采用单电源工作的三运算放大器与电桥电路连接成反向放大电路。3、A/D模数转换器设计中A/D转换器用的是ADC08094A/D转换器，它是8路8位逐次逼近式转换器，结果为8位二进制数据，转换时间短（一般在级），满足题目要RDWRQU0U01234567844%55%64%81%32184U1:A145856784U1:B145832184U2:A1458+12R210kR110k-5-5-5+5+5+5+88.8ACVolts48%VIN+6