简易电子称制作.doc

。简易电子称制作指导老师：邓 柳李德民小组成员：汤 勇杨 成黄山军简介：系统以STC12C5A60S2单片机为控制核心，通过电阻应变片桥式传感器进行压力到电压之间的转换，所得差模信号经仪表放大器INA128放大后，再经过op07二次放大，输出去信号送入含有10位AD转换精度的单片机，最终实现了电压与重量之间的转换关系，测量结果送液晶显示器LCD-1602显示。In STC12C5A60S2 single-chip microcomputer control system for the core, the resistance strain gauge bridge type sensor for pressure to the voltage conversion between, income differential mode signal instrumentation amplifier amplification by INA128, then after op07 secondary amplifier, output to signal into contains 10 AD transform precision of the single chip, and finally achieve the voltage and the weight of the relationship between the conversion, the measured results to send LCD LCD-1602 display.关键词：STC12C5A60S2 仪表放大器 op07 电阻应变片桥式传感器目 录1作品简介1.1设计目标2方案论证.2.1 理论分析2.2 方案设计论证2.2.1惠斯登电桥模块2.2.2放大模块. 2.2.3模数转换模块.3系统实现 3.1 硬件电路的设计. 3.1.1 系统框图3.1.2 单元电路的设计3.2 软件的设计.3.2.1 流程图4调试与性能分析5总结6附录.1作品简介1.1设计要求测量5KG以内重物，精度1%。2方案论证2.1 理论分析制作电子计量秤主要考虑的问题是如何通过电桥电路将电阻应变片产生的微小变化转换为电压的变化 ，并且在放大差模信号的同时又能有效的抑制共模信号。为此，可以考虑选择一些共模抑制比比较高的器件，比如：INA118，INA126等等。为了达到1的精度，在称重传感器满量程范围内，选择合适的模数转换器尤为重要。本系统若采用十位的模数转换器，则只要选择合适的基准电压，测量时就可以达到很高的精度，十位的模数转换器允许输入的最小电压=1/1024，取满量程电压=5V，则4.88mv，显然精度还比较高。在后续匹配好适当的放大电路完全可以到达要求。防止电冲击，白噪声，工频干扰或者射频干扰对测量的电压值产生干扰，可以适当添加滤波电路，确保测试数据的准确性2.2 方案设计论证 2.2.1惠斯登电桥模块电阻应变片原理：将机械变形转换成电阻的变形，通过测量电阻的变化达到测量被测量的目的，应变片具有体积小,价格便宜，精度高、响应频率好等优点。电阻值主要与长度L、横截面积S、电阻率有关。数学表达式 由公式 可知当电阻应变片在受到力作用时会改变长度L和S，从而改变了电阻值的变化。惠斯登电桥测量原理：用于对电阻值的测量精度要求很高的场合，它是一种四臂的直流电桥，其中R1，R2，R3 是设为固定电 Rx为电阻应变片，R1，R2,R3,Rx组成单臂电桥，为了方便数据处理和运算，当电阻应变片不受力时取R1=R2=R3=Rx，根据电桥平衡可知接入放大器的电压差为0，设电桥激励电压为Vref，则接入放大器一端电压为固定U2=1/2Vref,另外一端为U1=Vref*R3/(R3+Rx)。通过放大U1-U2的电压信号处理即可推出受力重量。 2.2.2放大模块本模块首级采用仪表放大器INA128，对输入电压进行初级10倍放大，且它很好的抑制了共模信号对电路的影响。采用双电源供电，将该运放功能充分利用，然后级采用低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路，由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于 OP07A 最大为25V），所以 OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。为了转换精确，我们还是在1脚8和脚接滑动变阻器来调节偏置电压，OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A 为2nA）和开环增益高（对于 OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得 OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。2.2.3模数转换模块方案一： 采用接口简单，分辨率为八位ADC0809模数转换芯片，该芯片价格便宜，但是测试精度不能满足要求，故此方案不被采用。方案二：采用接口简单，分辨率为十二位的AD转换器（如AD574,ADS774等），使用这些转换器可以使测试结果更加精确，但是出于对成本的考虑，上述器件价格昂贵，故不采用。方案三：采用集成了AD功能的单片机，目前市面上类似的单片机也比较便宜，我们采用内置10位AD的STC12C5A60S2，不仅简化电路而且也降低成本。3系统实现 3.1 硬件电路的设计3.1.1系统框图 衡量称重传感器的一项很重要的指标是它的灵敏度。当传感器满量程5输出时，此时若给5V的电压供电，电桥输出差模信号为5mv。对于如此小的电压信号，要达到AD的采样精度，不仅要做好放大处理，还要注意噪声等干扰的滤除，最终将结果显示于液晶（LCD1602）上，显示更加的人性化。3.1.2单元电路设计（1）感应转换模块称重传感器的技术参数如下：（2）仪表放大模块 (3)二级放大模块该级放大100倍，且R1用以调节偏置电压。（4）标准参考电压模块该模块输出送入2.5V送入单片机P1.1口，使单片机内置的AD的采用更加精准。1-1，先转换P1.1，值位D1：2.5=（D1*Vcc）/1024;1_2,再转换P1.0，值为D2：Vi