数字电子秤设计(开题报告).doc

毕业论文(设计)开题报告(由学生填写)学生姓名次仁旺姆专业电子信息工程班级电子A1311班拟选题目数字电子秤设计选题依据及研究意义随着微电子技术的应用，市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求，为了改变传统称重工具在使用上存在的问题，在本设计中将智能化、自动化用在了电子秤系统中。此电子秤很大程度上满足了应用需求，具有很大的应用前景。 本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而三运放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。ADC0809 A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，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。电子秤是日常生活中常用的称重器材，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。电子秤的设计首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。经放大后的模拟电压信号经A/D转换电路转换成数字量被送入到主控微处理器中，再经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物体的重量。选题研究现状 在众多的先进技术行业中，随着中国经济的飞速发展、科技的进步，中国加入WTO后，全球化浪潮不断兴起。世界各国的公司纷纷在全球各地投资建立企业。中国作为人口最多的国家之一，是一个具有巨大发展潜力的市场。比如电子、通信、机电、航空、水利、网络、汽车等行业对中国而言相对落后。随着科技的进步，对电子秤的要求也越来越高。影响其精度的主要因素有：机械结构、传感器和数显表。比如电子、通信、机电、航空、水利、网络、汽车等行业对中国而言相对落后。随着科技的进步，对电子秤的要求也越来越高。影响其精度的主要因素有：机械结构、传感器和数显表。在机械结构方面，因材料结构强度和刚度的限制，会使力的传递出现误差，而传感器输出特性存在非线性，加上信号放大，模数转换等环节存在的非线性，使得整个系统的非线性误差不容忽视。因此，在高精度的称重场合迫切需要电子秤能在线自动校正系统的非线性。此外，为了保证准确、稳定的显示，仪器内部分辨率一般要比外部显示分辨率高四倍以上，基于电子称的现状，本文提出了一种简单，实用且精度高的数字电子秤的设计方案。电子秤不仅要向高精度、高可靠方向发展,而且更需向多种功能的方向发展。据悉,目前电子秤的附加功能主要有以下几种:1.电子秤附加了处理机构计算机信息补偿装置,可以进行自诊断、自校正和多种补偿计算和处理。2.具有皮重、净重显示等特种功能。电子秤有些已具备了动物称量模式,即通过进行算术平均、积分处理和自动调零等方法,消除上述的误差。3.附加特殊的数据处理功能。目前的电子秤有附加多种计算和数据处理功能,以满足多种使用的要求。今后,随着电子高科技的飞速发展,电子秤技术的发展定将日新月异。同时,功能更加齐全的高精度、高智能的先进电子秤将会不断问世,其应用范围也会更加拓宽。研究内容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）基本思路：1确定系统总体控制方案： 电子称是利用物体的重力作用来确定物体质量的测量仪器，也可用来确定与物体质量相关的其他量的大小，参数，或特性。电子称一般由以下三部分组成。承重、传力复位系统，称重传感器，测量显示和数据输出的的载荷测量装置。当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成正比关系)的电信号(电压或电流等)。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数（A/D）器进行转换，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、A/D转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成。研究内容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）基本思路：1确定系统总体控制方案： 电子称是利用物体的重力作用来确定物体质量的测量仪器，也可用来确定与物体质量相关的其他量的大小，参数，或特性。电子称一般由以下三部分组成。承重、传力复位系统，称重传感器，测量显示和数据输出的的载荷测量装置。当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成正比关系)的电信号(电压或电流等)。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数（A/D）器进行转换，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、A/D转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成。2 基本工作原理框图设计：本课题的主要设计思路是：利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，然后再经过模数转换器转换为数字信号，最后把数字信号送入单片机。单片机经过相应的处理后，得出当前所称物品的重量及总额，然后再显示出来。此外，还可通过键盘设定所称物品的价格。主要技术指标为：称量范围05kg;分度值0.01kg;精度等级级;电源DC1.5V（一节5号电池供电）。这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便,集质量称量功能与价格计算功能于一体,能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。微控制器技术、传感器技术的发展和计算机技术的广泛应用，电子产品的更新速度达到了日新月异的地步。本系统在设计过程中，除了能实现系统的基本功能外，还增加了打印和通讯功能，可以实现和其他机器或设备（包括上位PC机和数据存储设备）交换数据.除此之外，系统的微控制器部分选择了兼容性比较好的AT89系列单片机，在系统更新换代的时候，只需要增加很少的硬件电路，甚至仅仅删改系统控制程序就能够实现。另外由于实际应用当中，称可以有一定量的过载，但不能超出要求的范围，为此我们还设计了过载提示和声光报警功能。如下便是我设计的工作原理框图：电路方框图如下：电阻应变式传感器输出信号三运放大电路放大信号显示电路A/D转换电路图1.2 电路方框图主要研究方式：1、 对比分析法：根据功能和指标要求，本系统可以从元件级开始设计，选用单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对温度的测量和控制。该系统以单片机为核心，由温度测量变换、测量放大、大功率运放、A/D与D/A转换器、输入光电隔离、驱动电路、键盘显示、存储器共同组成。在系统中，温度和时间的设置、温度值及误差显示、控制参数得设置、运行、暂停及复位等功能由键盘及显示电路完成，涉及到的所有参数都会一一对比分析。2、 化烦从简法：抓住本设计的研究核心，在本系统中用于称量的主要器件是称重传感器，称重传感器在受到压力或拉力时会产生电信号，受到不同压力或拉力是产生的电信号也随着变化，而且力与电信号的关系一般为线性关系。由于称重传感器一般的输出范围为020mV，对A/D转换或单片机的工作参数来说不能使A/D转换和单片机正常工作，所以需要对输出的信号进行放大。由于传感器输出的为模拟信号，所以需要对其进行A/D转换为数字信号以便单片机接收。单片机根据称重传感器输出的电信号和速度传感器输出的速度信号计算出物体的重量。在本系统中，硬件电路的构成主要有以下几部分： AT89C52的最小系统构成、电源电路、数据采集、人-机交换电路等。3、 归纳法：程序设计是一件复杂的工作，为了把复杂的工作条理化，就要有相应的步骤和方法。其步骤可概括归纳为以下三点： 分析系统控制要求，确定算法：对复杂的问题进行具体的分析，找出合理的计算方法及适当的数据结构，从而确定编写程序的步骤。这是能否编制出高质量程序的关键。 根据算法画流程图：画程序框图可以把算法和解题步骤逐步具体化，以减少出错的可能性。编写程序：根据程序框图所表示的算法和步骤，选用适当的指令排列起来，构成一个有机的整体，即程序。程序数据的一种理想方法是结构化程序设计方法。结构化程序设计是对利用到的控制结构类程序做适当的限制，特别是限制转向语句(或指令)的使用，从而控制了程序的复杂性，力求程序的上、下文顺序与执行流程保持一致性，使程序易读易理解，减少逻辑错误和易于修改、调试。根据系统的控制任务，本系统的软件设计主要由主程序、初始化程序、显示子程序、数据采集子程序和延时程序等组成。论文提纲(含论文选题、论文主体框架)论文选题： 目前,台式电子秤在商业贸易中的使用已相当普遍,但存在较大的局限性：体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。现有的便携秤为杆秤或以弹簧、拉伸变形来实现计量的弹簧秤,居民用户使用的基本是杆秤。弹簧盘秤制造工艺要求较高,弹簧的疲劳问题无法彻底解决,一旦超过弹簧弹性限度,弹簧秤就会产生很大误差,以至损坏,影响到称重的准确性和可靠性,只是一种暂时的代用品,也被列入逐渐取消的行列。 微控制器技术、传感器技术的发展和计算机技术的广泛应用，电子产品的更新速度达到了日新月异的地步。本系统在设计过程中，除了能实现系统的基本功能外，还增加了打印和通讯功能，可以实现和其他机器或设备（包括上位PC机和数据存储设备）交换数据.除此之外，系统的微控制器部分选择了兼容性比较好的AT89系列单片机，在系统更新换代的时候，只需要增加很少的硬件电路，甚至仅仅删改系统控制程序就能够实现。目录第一章 绪论1.1课题的设计背景1.2课题设计的目的和意义1.3设计要求1.4数字电子秤系统的设计思路第二章 设计方案2.1方案的论证2.2本课题设计方案本章小结第三章 硬件设计3.11传感器的选择及测量电路设计3.2放大电路设计3.3LED显示电路设计3.4转换器与单片机接口电路设计3.5超量程电路报警设计本章小结第四章 软件设计4.1系统程序框图设计4.2主程序流程图设计4.3数制转换子程序设计4.4显示子程序设计4.5报警子程序设计本章小结第五章 测试分析5.1仿真平台构建5.2测试过程5.3数据分析第六章 总结总结语：随着集成电路和计算机技术的迅速发展，使电子仪器的整体水平发生巨大变化，传统的仪器逐步的被智能仪器所取代。智能仪器的核心部件是单片机，因其极高的性价比得到广泛的应用与发展，从而加快了智能仪器的发展。而传感器作为测控系统中对象信息的入口，越来越受到人们的关注。传感器好比人体“五官”的工程模拟物，它是一种能将特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置本次设计中的半桥电子秤就是在以上仪器的基础上设计而成的。因此，只有充分了解有关智能仪器、单片机、传感器以及各部分之间的关系才能达到要求。主要参阅文献1赵茂泰. 智能仪器原理及应用M.北京：电子工业出版社.2004 2张毅刚. MCS-51单片机应用设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.2003 3贾伯年， 俞朴.传感器技术M.东南大学出版社.2000 4单成祥.传感器理论设计基础及其应用M.北京：国防工业出版社.1999 5李道华，李玲，朱艳 .传感器电路分析与M.武汉：武汉大学出版社.2000 6沙占友 ，王彦朋等. 智能传感器系统设计与应用M.北京：电子工业出版社2004.67何希才,薛永毅. 传感器及其应用实例J.北京：机械工业出版社.2004.1 8李群芳. 单片机微型计算机与接口技术M.电子工业出版社.9周立功. 单片机实验与实践M.北京航空航天大学出版社.2004.610全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编J.北京理工大学出版社.2005.1111何立民 .单片机高级教材M.北京：航空航天大学出版社.200012童诗白,华成英 .模拟电子技术基础M. 北京：北京高等教育出社.200113程林 ，超省电型电子秤的设计方案J.福建：福建省计量科学技术研究所. 2008.314宁爱民， 兰如波 .单片机应用技术15徐晨 . 微机原理及应用.研究进程安排(包括提纲、一稿、二稿、定稿起讫时间)1毕业设计(论文）选题 2016.9.20-2016.9.302毕业设计(论文）开题 2016.10.11-2016.10.253撰写开题报告2016.10.11-2016.10.254撰写文献综述 2016.10.11-20