实用电子秤设计

1、1总体方案设计本设计由以下几部分组成：电阻应变传感器、信号放大器、模数转换、单片机、显示器。2硬件电路设计2.1电阻应变传感器电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元 件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。电阻应变片产生的误差， 主要来源于温度的影响,本设计主要在实验室内进行，温度的影响暂不处理。固定掳空加热丝应变片在电桥测量电路中，将一对变化相反的应变片接入电桥一臂，另一臂接两个相同的阻值作为基准值；当桥臂电阻初始值R1 = R2 = R3 = R4=350时平衡，其变化值为 R1 =A R2 = R3 = A R4=d时，其桥路输出电压 Uout与d成正比

2、。2.2放大电路设计由于传感器输出的信号比较微弱，必须通过一个放大器对其进行放大，才能满足 A/D 转换器对输入信号电平的要求。本设计中选用由三运放构成的具有高输入阻抗， 高共模抑制 比的仪表放大器作为前级，再接一个反相比例放大器作为后级输出。 另外，仪表放大电路中电阻Rw1可用于微调放大倍数； 而后级放大器原接地端现在通过Rw2接入一电压值，可以对输出电平进行平移。2.3单片机电路设计2.3.1单片机最小系统对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括单片机、晶振电路和复位电路。下面给出 一个51单片机的最小系统电路图。复位电路：由电容串联电阻构成，一般教科书推荐 C取10u,R取8.2K.当

3、然也有其他取法 的,原则就是要让 RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平晶振电路：典型的晶振取11.0592MHz（因为可以准确地得到 9600波特率和19200波特率, 用于有串口通讯的场合）/12MHz（产生精确的us级时歇，方便定时操作）2.3.2模数转换与单片机接口ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式 A/D转换器，可以和单片机直接接口。（1）引脚说明：6卫ToTTIT帀nTN3TN2IN4INIIN5TNO1N6AIN7HSTCEOCALEmD7OET)6CLKD5vccTlVREF+DOGND VR

4、EF-DID228262322212019150- 5V;IN0 IN7 : 8条模拟量输入通道，要求信号单极性，电压范围是地址输入和控制线：4条数字量输出及控制线：11条CLK为时钟输入信号线：所需时钟信号必须由外界提供；VREF ( + ), VREF ():参考电压输入。(2) 工作过程：请参考ADC0809时序图。ST为转换启动信号，当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零； 下跳沿时，开始进行 A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当 EOC为高电平时，表明转换结束。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE= 1，输出转换得到的

5、数据； OE = 0,输出数据线呈高阻状态。D7D0为数字量输出线。 _TLJTTTTTrTTTJTTTJlTLrLom#ur t l lQUWilIB gAnfl-la(3)接口电路:-s- J眾盅盅S議盅盅30MX.fcs.2/I3bJT ETMTT .CKADC0809的时钟由51 ALE信号给出；数字量输出和51 P0 口直接相接；地址控制线同样使用 P0 口，用一片74373锁存地址，然后连入 ADDAADDC , 373的使能由51 ALE控制；ADC0809各个使能端们由P2.0和读写标志口共同控制，任意写一个数时允许AD ALE并启动转换（AD START端）；读入时应该使 A

6、D读端口使能（AD ENABLE 端）；数字量传输使用中断方式，将AD EOC接入51 INTO，转换完成后可以触发 51执行中断程序。这样连接的 ADC由于使用51 P2.0 口和AD IN0，地址应该是 0xFEF8;实际使用的实 验箱中有唯一地址译码器，地址为OxcfaO ;另外，实验箱部分电路已经连好，包括51最小系统和AD、显示输出的必要连线，Vref也已经连为5V不能改变。2.3.3显示输出单元与单片机接口利用8279键盘显示接口电路和实验箱上提供的数码显示，可以完成该功能。利用8279可实现对键盘/显示器的自动扫描，以减轻 CPU的负担，且具有显示稳定、程序简单、不会 出现误动作

7、等特点。8279操作命令字较多，根据需要来灵活使用。实验箱中数码显示地址为0xcfe8，将七段显示编码送入即可；显示控制单元地址为0xcfe9，可以控制输出到哪一位数码显示块上。叨 怡1ip/SFTwI鼻JtS-iJTBliHZQLl!9.1ALTa4PT妙川 zAl3TCLgJ !i *ALSHLAU AD2.3.4去皮清零键与单片机的接口P1.0 口，通知单片机进行去将一手动控制的高低电平信号（手动单脉冲）送入单片机 皮操作。U1JJBMTkEdJP7 &JDOPliAT：1P： 2；E2 HJ 亦LJRTPl dd I丐2山 P： fiiAE P7.7.?JD7f乜曰M=2 WAS -2

8、 IMv P2 2-A11 V2：i.Va rEAP2.5-A1?: QiP； fi.*Ai4P2.LA15产Q_i二匹p- 7七 BOTT yiiVn-P3.W1 巴也丽P3话匚K.3 I P- 5p 7A 珂 9C512.4 Protel 与 PCB 制版使用Protel进行PCB制版时应遵循相应的步骤。(1)连接原理图，选好参数以及封装，还可以对放大部分进行仿真FTFTTrETttrFF ft:. =sgxsiBs(2) 电器检查(3) 新建pcb图(4) 创建NET表，导入/更新pcb图(5) 排位置，自动布线1100K 012flOOS口自 -I-7iFQ2aJ3ftS嚮：*3软件与

9、算法设计3.1数据采集与放大倍数传感器输入：选择一个合适的电桥基准电压，传感器电桥输出电压为300.50mV301.45mV，对应 020g重物，平均每克变动不到O.lmV ;由于它的变动范围很小，因而设计300mV的偏移量，不让其在 0 mV上下变动，以减少运放零漂的影响。输出到 AD : ADC0809的Vref在实验箱内已经设定为5V，因而其分辨率约为5V/256=20mV。这样，信号的放大倍数应该在200400左右。为了使输出更准确，使用 +/-15V电源给集成运放供电，最后采用分压电阻使其符合05V的AD输入。根据选取的参数值以及Rw1所调的阻值1k，总的放大倍数为 25/1*47/

10、5.1*33/10*1/3=253。(6)手动修补，完成设计S03L3.2数字量的处理放上秤盘，调节Rw2，使放大器输出约为 0.5V。这时放上重物200g,放大器输出约2.7V 左右。根据放大器输出电压对应的数字值，以及重物重量（输出显示值），可以确定它们的关系。砝码个数012345678910数字量值314355597188104112119131139重量显示020406080100120140160180200测-*83rmiO&ocoCO-201dZLin ear model Polyl:f(x) = p1*x + p2Coefficie nts (with 95% con fide

11、 nee boun ds):p1 =1.784(1.66, 1.908)p2 =-54.37(-65.95,-42.8)式中的常数可以通过去皮清零键补偿，比例系数可以通过单片机进行乘法运算调整。3.3单片机程序设计单片机程序主要是输出显示和去皮清零两大部分。输出显示时需要做乘法运算，同时换成相应的十进制数；去皮清零时需要根据操作者的指示预存一个数字信号。设计的程序如下。#i nclude#i nclude#defi neLed_datXBYTE0xcfe8#defi neLed_ctlXBYTE0xcfe9#defi nead_portXBYTE0xcfa0unsigned char tabl

12、e1=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /*0-9 */ un sig ned char resig=0 ,reno w=0,vbase=0;void Display_byte( un sig ned char loc, un sig ned char dat)/*将ad转换的数字值处理并显示为十进制*/un sig ned int m;un sig ned char tab3;loc &=Oxf;m=dat*1.75;/*换算倍数关系，根据3.2节中pl = 1.784*/tab0=m/100;计算各位tab1=m/10;t

13、ab1=tab1%10;tab2=m%10;Led_ctl = loc|0x80;Led_dat = table1tabO; /*显示由ad转换得到数(对应的十进制数)的高位*/ loc+;Led_ctl = loc|0x80;Led_dat = table1tab1; /*显示由ad转换得到数(对应的十进制数)的中位*/ loc+;Led_ctl = Ioc|0x80;Led_dat = table1tab2;void delay (un sig ned int t)for(;t0;t-);void mai n(void)Led_ctl = 0xd1;/i nitwhile(Led_ctl&

14、0x80)=0x80);Led_ctl = 0x31;while(1)ad_port = 0;/ 准备读 adwhile(INT0);while(!INT0);reno w=P1;if(renow!=resig) 清零按键vbase=ad_port; resig=re now;else /输出显示Display_byte(0,ad_port-vbase);delay(20000);4 总结本课程设计制作的电子秤， 集传感器技术、 微机技术于一体， 实现了基本的秤重显示功 能，稍加扩展， 还可与其他生产质量管理系统相连接，实现数据交换记录分析等功能， 具有 推广应用价值。我们小组几人分工学习， 相互配合， 终于完成了课程设计的要求。 课程设计过程中，我 们将课上学习的理论知识加以运用， 锻炼了自主学习能力， 遇到不懂的查资料， 出现问题相 互讨论， 实际操作中锻炼的动手能力。 姜老师对我们的指导和帮助功不可没， 她还教会了我 们使用 Protel 软件的方法，我们向她表示由衷的感谢。在实际操作中， 放大器部分遇到的问题最大。 由于传感器输出电压较小， 使得放大电路 的调适任务比较困难。 对此， 我们先是选用合适的电路形式， 即仪表放大接一级可调电平高 低的比例放大； 接下来给放大器各级输入一个容易