压电式电子秤毕业论文.doc

压电式电子秤毕业论文 1 压电式电子秤毕业论文压电式电子秤毕业论文 目 录 第第 1 1 章章 概概 述述2 2 1.1 课题研究的目的及意义 2 1.2 国内外对电子称重系统的研究现状与发展趋势 2 1.3 本课题所要研究的主要内容 4 第第 2 2 章章 电子秤的工作原理电子秤的工作原理5 5 2.1 电子秤的设计思路及技术要求 5 2.2 工作原理 5 2.3 基本结构 7 第第 3 3 章章 电子秤的硬件设计电子秤的硬件设计1010 3.1 AT89S52 的最小系统电路10 3.2 电源电路设计 .13 3.3 数据采集部分电路设计 .14 3.4 显示电路与 AT89S52 单片机接口电路设计 .19 第第 4 4 章章 电子秤的软件设计电子秤的软件设计2121 4.1 主程序设计 .21 4.2 系统初始化 .23 4.3 A/D 转换结果处理程序25 结结 论论2828 致致 谢谢2929 参考文献参考文献3030 附附 录录3131 压电式电子秤毕业论文 2 第 1 章 概 述 1.1 课题研究的目的及意义 称重系统自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农 业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人们的生活紧密相连。电子秤是电 子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研 究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低将直接影响各行 业的现代化水平和社会经济效益的提高，称重装置不仅是提供重量数据的单位 仪表，而且做为工业控制和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的 自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和 材料的消耗、提高产品的质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作 用。称重装置的应用已经遍及到国民经济各个领域，取得了显著的经济效益。 因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。 1.2 国内外对电子称重系统的研究现状与发展趋势 随着科学技术和经济的发展，出售商品品种的增加，需要称量物品的设备 也需要更新换代，人们对称重装置的要求也越高，电子称重装置推广，从而进 入到传感器，电子学和微处理机领域、使得称重装置变成为电子仪器。它的特 点是：精确、智能、方便、明了、可靠，克服了传统的杆秤、盘秤不精确、速 度慢、不能计价、易作弊等缺点，在商业领域应用越来越多。 称重技术的突破是微处理机的应用。称重技术的这种发展是由于不仅要求 获得静态称重数据，而且进一步要求称重工作的自动化，实现快速称量，以及 测量各种动态参数，提高测量精度和各种数据的及时处理。这些精度、速度、 性能和功能方面的要求是传统的机械测量系统无法满足的。也就是说、这种技 术发展中的突破是必然的结果。 电子称重装置出现于 80 年代初，随着电子元器件集成化的迅速发展，随着 微处理机，单片机的发展和计算机软件的开发，产品价格的下降、电子称重装 置在技术上的优势；多功能、高精度、操作方便等，使得不仅实验室的传统称 量装置已被电子称重装置所取代，这种趋势已经扩展到工业和其他领域。 随着自动化测量技术的不断发展，传统的称重系统在功能、精度、智能化、 性价比等方面越来越难以满足人们的需要，尤其对一些微小质量的测量更显得 力不从心。为了实现高智能化的微小质量测量，以及商业流通领域中经常进行 各种精度范围的重量测量，传统的秤砣加秤盘模式已经很难适应现代商业零售 压电式电子秤毕业论文 3 的需要。同时商品种类的繁多和对服务更高的要求也促使电子秤的功能进一步 扩展，而成为集度量、结算于一体的商业销售终端。 电子衡器实际上由两个测量部分组成，即“力电”转换元件（称重传感 器）以及显示仪表。电子衡器大致可以分为两大类，一类是在杠杆式机械衡器 的基础上增加一套“位移数字”转换及测量装置，将被称物体的重量直接用 数字显示出来。这类衡器，通常采用码盘、光栅、电磁平衡力矩器、同步感应 器或陀螺传感器等。这种电子衡器人们通常称其为光栅电子秤、码盘电子秤、 电子磁力电子秤、同步感应电子秤或陀螺电子秤。另一类电子衡器是通过称重 传感器，将被称物体的重量直接转换为与被测重量成正比的电量信号，再由电 子测量装置计量其大小，并直接显示其重量数据，这类电子衡器一般称为传感 器式电子衡器，我们本讲所学的就是此类电子衡器。电子衡器产品量大面广、 种类繁多，从通用的各种规格的电子秤到大型的电子称重系统，从单纯的称重、 计价到生产过程检测系统的一个测量控制单元，其应用领域在不断地扩大。根 据近年来电子称重技术和电子衡器的发展情况及电子衡器市场的需求，电子衡 器总的发展动向为：小型化、模块化、智能化、集成化；其技术性能趋向于速 率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其应用性趋向于综合性、组合性。小 型化：体积小、高度低、重量轻，即小薄轻。为使电子衡器的承载器达到小、 薄、轻，开始采用重量轻且刚度大的空心波纹铜板和方形闭合截面的薄壁型材。 模块化：电子衡器的承载器采用模块式一体组合或分体组合，产生新的品种和 规格。这种模块化组合不但提高了产品的通用性和可靠性，而且也大大提高了 生产效率，降低了成本。智能化：与电子计算机组合或开发称重用计算机，利 用计算机的智能来增加称重显示控制的功能，使其在原有功能的基础上增加推 理、判断、自诊断、自适应、自组织等功能。集成化：对于某些品种和结构的 电子衡器，可以实现承载器与称重传感器一体化或承载器、称重传感器与称重 显示控制器一体化。综合性：电子称重技术和电子衡器产品的应用范围不断扩 大，它已渗透到一些学科和工业自动控制领域。对某些商用电子计价秤而言， 只具备称重、计价、显示、打印功能还远远不够，现代商业系统还要求它能提 供各种销售信息，把称重与管理自动化紧密结合，使称重、计价、进库、销售 管理一体化，实现管理自动化。这就要求电子计价秤能与电子计算机联网，把 称重系统与计算机系统组成一个完整的综合控制系统。组合性：在工业生产过 程或工艺流程中，不少称重系统还应具有可组合性，即：测量范围可以任意设 定；硬件能够依据不定的程序进行修改和扩展；输入输出数据与指令可使用不 同的语言，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信 本着这些思想，电子秤系统设计由传感器、A/D 转换、单片机和 LED 显示 器等组成，具有结构简单，成本低，精度高等优点。 早在 20 世纪 80 年代，美国、德国等工业发达国家，就开始了数字式称重 传感器和数字称重系统的预先研究和初期开发工作，经过十余年的努力，推出 压电式电子秤毕业论文 4 了多种数字式智能称重传感器及其称重系统，在电子称重领域备受瞩目，有力 的推动了电子衡器数字化和数字称重系统的发展。 我国数字式智能称重传感器的研究开发始于 20 世纪 90 年代中后期，在短 短几年时间里，研制出安装在模拟式称重传感器内部的小型数字化单元，完成 了模拟信号与数字信号之间的转换，变模拟式称重传感器为数字化称重传感器， 并应用于大型电子汽车衡和电子配料秤等小型称重系统中，取得了较好的测试 结果。近年来，又在数字化称重传感器的基础上，研究与实践数字式智能化电 路，数字补偿技术与数字补偿工艺，开发整体型数字式智能称重传感器和分离 型模块化数字称重传感器系统，已经取得了阶段性成果。 随着科学技术和经济的发展，出售商品品种的增加，需要称量物品的设备 也需要更新换代，人们对称重装置的要求也越来越高。电子秤正是利用它精确、 智能、方便、明了、可靠的特点，广泛应用在商业、企业、日常生活等各个领 域。 称重技术的突破是微处理机的应用。称重技术的这种发展是由于不仅要求 获得静态称重数据，而且进一步要求称重工作的自动化，实现快速称量，以及 测量各种动态参数，提高测量精度和各种数据的及时处理。这些精度、速度、 性能和功能方面的要求是传统的机械测量系统无法满足的。也就是说、这种技 术发展中的突破是必然的结果。 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的先进电子秤将会不断问世，其应用范围也会更加 拓宽。 1.3 本课题所要研究的主要内容 本课题所要研究的内容主要是设计、研究基于压电式的称重系统。主要从 以压电式称重系统为核心的电子秤方向入手。以电子秤的工作原理、硬件以及 软件的设计，从而进一步去研究压电式称重系统。本文主要讲述电子秤的工作 原理，电子秤的硬件设计方案以及电子秤的软件设计。 压电式电子秤毕业论文 5 第 2 章 电子秤的工作原理 2.1 电子秤的设计思路及技术要求 用电子秤称重的过程是把被测物体的重量通过传感器转换成电压信号。由 于这一信号通常都很小，需要进行放大，放大后的模拟信号经模/数变换转换成 数字量，再通过显示器显示出重量。由于被测物体的重量相差较大，根据不同 的测量范围要求，可由电路自动切换量程，同时显示器的小数点数位对应不同 量程而变化，即可实现电子秤的要求。 2.2 工作原理 电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可 用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的 电子秤均由以下三部分组成： (1)承重、传力复位系统 它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体， 一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机 构等。 (2)称重传感器 即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成 电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。 按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感 式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表 面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。 对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良 好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的 工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。 (3)测量显示和数据输出的载荷测量装置 即处理称重传感器信号的电子线路（包括放大器、模数转换、电流源或电 压源、调节器、补尝元件、保护线路等）和指示部件（如显示、打印、数据传 输和存贮器件等） 。这部分习惯上称载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量 电路中，通常包括前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、控制和驱动显 示等环节。 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， 压电式电子秤毕业论文 6 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。 电子秤的计量性能涉及的主要技术指标有：量程、分度值、分度数、准确 度等级等。 （1）量程：电子衡器的最大称量 Max，即电子秤在正常工作情况下，所能 称量的最大值。 （2）分度值：电子秤的测量范围被分成若干等份，每份值即为分度值。用 e 或 d 来表示。 （3）分度数：衡器的测量范围被分成若干等份，总份数即为分度数用 n 表 示。 电子衡器的最大称量 Max 可以用总分度数 n 与分度值 d 的乘积来表示，即 Max = n d （4）准确度等级 国际法制计量组织把电子秤按不同的分度数分成、四类等级， 分别对应不同准确度的电子秤和分度数 n 的范围，如下表 1-1 所示： 表 1-1 电子秤等级分类 标志及等级电子秤种类分度数范围 特种准确度基准衡器n 100 000 高准确度精密衡器10 000 0;i-) for(j=100;j0;j-); void lcd_delay(uchar ms) uchar j; while(ms-) for(j=0;j250;j+) ; 压电式电子秤毕业论文 27 void lcd_busy_wait() lcd_rs_port = 0; lcd_rw_port = 1; lcd_en_port = 1; lcd_data_port = 0xff; while (lcd_data_port lcd_en_port = 0; void lcd_command_write(uchar command) lcd_busy_wait(); lcd_rs_port = 0; lcd_rw_port = 0; lcd_en_port = 0; lcd_data_port = command; lcd_en_port = 1; lcd_en_port = 0; void lcd_system_reset() lcd_delay(20); lcd_command_write(0x38); lcd_delay(100); lcd_command_write(0x38); lcd_delay(50); lcd_command_write(0x38); lcd_delay(10); lcd_command_write(0x08); lcd_command_write(0x01); lcd_command_write(0x06); lcd_command_write(0x0c); 压电式电子秤毕业论文 28 void lcd_char_write(uchar x_pos,y_pos,lcd_dat) x_pos y_pos if(y_pos=1) x_pos += 0x40; x_pos += 0x80; lcd_command_write(x_pos); lcd_busy_wait(); lcd_rs_port = 1; lcd_rw_port = 0; lcd_en_port = 0; lcd_data_port = lcd_dat; lcd_en_port = 1; lcd_en_port = 0; void lcd_bad_check() char i,j; for(i=0;i2;i+) for(j=0;j16;j+) lcd_char_write(j,i,0xff); lcd_delay(200); lcd_delay(200); lcd_delay(200); lcd_delay(100); lcd_delay(200); lcd_command_write(0x01); uint GET_AD_Result() uchar temp; uint data_temp; data_temp=0; ADC_RES=0; ADC_RESL=0; ADC_CONTR|=0x08;/启动 AD re: temp=0x10; 压电式电子秤毕业论文 29 temp/查询 ADC_FLAG，忙标志，转换完否 if(temp=0) goto re; ADC_CONTR/P1.0 为 AD 输入口 data_temp=ADC_RES; data_temp=2; data_te