数字电子秤设计ggpl.docx
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1、目录一、设计计目的22二、设计计要求22三、总体体设计22四、各部部分硬件件电路的设计34.1传传感器的的选择34.2 三运放放大电路路的设计计64.3 ADCC08009 AA/D转转换器64.4 LEDD显示电电路的设设计84.5 控制器器单片机机的选择择9五、整体体电路图图135.1 总体电电路图135.2 程序流流程图145.3软软件设计计14六、设计计总结16参考书籍籍17一、设计计目的称重技术术自古以以来就被被人们所所重视,作作为一种种计量手手段,广广泛应用用于工农农业、科科研、交交通、内内外贸易易等各个个领域,与与人民的的生活紧紧密相连连。电子子秤是电电子衡器器中的一一种,衡衡器
2、是国国家法定定计量器器具,是是国计民民生、国国防建设设、科学学研究、内内外贸易易不可缺缺少的计计量设备备,衡器器产品技技术水平平的高低低,将直直接影响响各行各各业的现现代化水水平和社社会经济济效益的的提高。经过多年的发展,电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化;其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高;其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能;其应用性能趋向于综合性和组合性。本课程设设计的电电子秤以以单片机机为主要要部件,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
3、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,经单片机AT89S52进行数据处理最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。二、设计计要求设计的主主要要求求如下:1) 运用电阻阻应变式式传感器器并采用用全桥测测量电路路进行数数据采集集2) 将采集的的数据井井三运放放大器放放大并
4、经经模数转转换器转转换为数数字信号号3) 数字信号号送入AAT899S522单片机机进行数数据处理理最后通通过LEED显示示,最小小显示单单位为11g4) 写出详细细的实验验报告三、总体体设计基本工作作原理框框图如图图3-11所示:电阻应变式传感器传感器三运放大器ADC0809 A/D转换器AT89S52单片机8155LED显示器图 3-1基本本工作原原理框图图电路方框框图如图3-2所示示:电阻应变式传感输出信号器三运放大电路放大信号显示电路A/D转换电路图3-22 电路路方框图图四、各部部分硬件件电路的的设计4.1 传感器器的选择择4.1.1电阻阻应变式式传感器器的组成成以及原原理电阻应变变
5、式传感感器是将将被测量量的力,通通过它产产生的金金属弹性性变形转转换成电电阻变化化的元件件。由电电阻应变变片和测测量线路路两部分分组成。常常用的电电阻应变变片有两两种:电电阻丝应应变片和和半导体体应变片片,本设设计中采采用的是是电阻丝丝应变片片,为获得得高电阻阻值,电电阻丝排排成网状状,并贴贴在绝缘缘的基片片上,电电阻丝两两端引出出导线,线线栅上面面粘有覆覆盖层,起起保护作作用。电阻应变变片也会会有误差差,产生生的因素素很多,所所以测量量时我们们一定要要注意,其其中温度度的影响响最重要要,环境境温度影影响电阻阻值变化化的原因因主要是是:A. 电阻丝温温度系数数引起的的。B. 电阻丝与与被测元元
6、件材料料的线膨膨胀系数数的不同同引起的的。对于因温温度变化化对桥接接零点和和输出,灵灵敏度的的影响,即即使采用用同一批批应变片片,也会会因应变变片之间间稍有温温度特性性之差而而引起误误差,所所以对要要求精度度较高的的传感器器,必须须进行温温度补偿偿。由于于惠斯登登电桥具具诸如抑制制温度变变化的影影响,抑抑制干扰扰,补偿偿方便等等优点,所所以采用用惠更斯斯测量电电路精度度高、温温度特性性好、工工作稳定定等优点点,广泛泛用于各各种结构构的动、静静态测量量及各种种电子秤秤的一次次仪表。该该称重传传感器主主要由弹弹性体、电电阻应变变片电缆缆线等组组成,其其工作原原理如图图4.11-1所所示: 图4.1
7、1-1称重传传感器原原理图全桥测量量电路中中,将受受力性质质相同的的两应变变片接入入电桥对对边,当当应变片片初始阻阻值:RR1R2R3R4,其变变化值R1R2R3R4时,其其桥路输输出电压压UouutKKE。其输输出灵敏敏度比半半桥又提提高了一一倍,非非线性误误差和温温度误差差均得到到改善。应变式传传感器安安装示意意图4.1-22所示:图4.11-24.1.2电阻阻应变式式传感器器的测量量电路电阻应变变片组成成的传感感器是把把机械应应变转换换成RR/R,而而应变电电阻的变化一一般都很很微小,例例如传感感器的应应变片电电阻值1120,灵敏敏系数 K=22,弹性性体在额额定载荷荷作用下下产生的的应
8、变为为10000,应应变电阻阻相对变变化量为为:R/RR = K= 2210000106 =0.0002 由上式可可以看出出电阻变变化只有有0.224,其其电阻变变化率只只有0.2%。这这样小的的电阻变变化既难难以直接接精确测测量,又又不便直直接处理理。因此此,必须须采用转转换电路路,把应应变计的的R/R变化化转换成成电压或或电流变变化,但但是这个个电压或或电流信信号很小小,需要要增加增增益放大大电路来来把这个个电压或或电流信信号转换换成可以以被A/D转换换芯片接接收的信信号。 桥式测测量电路路有四个个电阻,其其中任何何一个都都可以是是电阻应应变片电电阻,电电桥的一一个对角角线接入入工作电电压
9、U,另另一个对对角线为为输出电电压Uoo。其特特点是:当四个个桥臂电电阻达到到相应的的关系时时,电桥桥输出为为零,或或则就有有电压输输出,可可利用灵灵敏检流流计来测测量,所所以电桥桥能够精精确地测测量微小小的电阻阻变化。 测量电电路是电电子秤设设计电路路中是一一个重要要的环节节,我们们在制作作的过程程中应尽尽量选择择好元件件,调整整好测量量的范围围的精确确度,以以避免减减小测量量数据的的误差。Rw1图 4.1-33全桥测量量电桥图图图 4.1-44三运放放大电路路结构图图它由电阻阻应变片片电阻RR1、RR2、RR3、RR4组成成测量电电桥,RR1R2R3R43550,加热热丝阻值值为500左右
10、,测测量电桥桥的电源源由稳压压电源UUin供给给。将差差动放大大器调零零,合上上电源开开关,调调节电桥桥平衡电电位RWW1,使使数显表表显示00.000V。将将10只只标准砝砝码全部部置于传传感器的的托盘上上,调节节电位器器RW33(增益益即满量量程调节节)使数数显表显显示为22V(22V档测测量)或或2VV。拿去去托盘上上的所有有砝码,调调节电位位器R W4(零零位调节节)使数数显表显显示为00.00000VV。重复复2、33步骤的的标定过过程,一一直到精精确为止止,把电电压量纲纲V改为为重量纲纲g,就就可以称称重。成成为一台台原始的的电子秤秤。4.2 三运放大大电路的的设计本次课程程设计中
11、中,需要要一个放放大电路路,我们们将采用用三运放放大电路路,主要要的元件件就是三三运放大大器。在在许多需需要用A/DD转换和和数字采采集的单单片机系系统中,多数情况下,传感器输出的模拟信号都很微弱,必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大,才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求,在此情况下,就必须选择一种符合要求的放大器。图 44.2-1三运运放大电电路结构构图4.3AADC008099 A/D转转换器ADC008099是带有有8位AA/D转转换器、88路多路路开关以以及微处处理机兼兼容的控控制逻辑辑的CMMOS组组件。它它是逐次次逼近式式A/DD转换器器,其转转换速度度快、精精度高。并
12、并且可以以和单片片机直接接接口。 4.3.1ADC008099的内部部逻辑结结构:图4.33-1内内部逻辑辑结构由上图可可知,AADC008099由一个个8路模模拟开关关、一个个地址锁锁存与译译码器、一一个A/D转换换器和一一个三态态输出锁锁存器组组成。多多路开关关可选通通8个模模拟通道道,允许许8路模模拟量分分时输入入,共用用A/DD转换器器进行转转换。三三态输出出锁器用用于锁存存A/DD转换完完的数字字量,当当OE端端为高电电平时,才才可以从从三态输输出锁存存器取走走转换完完的数据据。 4.3.2引脚脚结构:图4.33-2引引脚结构构IN0IN77:8条条模拟量量输入通通道 ADC0080
13、99对输入入模拟量量要求:信号单单极性,电电压范围围是05V,若若信号太太小,必必须进行行放大;输入的的模拟量量在转换换过程中中应该保保持不变变,如若若模拟量量变化太太快,则则需在输输入前增增加采样样保持电电路。 地址输入入和控制制线:44条 ALE为为地址锁锁存允许许输入线线,高电电平有效效。当AALE线线为高电电平时,地地址锁存存与译码码器将AA,B,CC三条地地址线的的地址信信号进行行锁存,经经译码后后被选中中的通道道的模拟拟量进转转换器进进行转换换。A,BB和C为为地址输输入线,用用于选通通IN00INN7上的的一路模模拟量输输入。通通道选择择表如下下表所示示。 CBA选择的通通道00
14、0IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7数字量输输出及控控制线:11条条 ST为转转换启动动信号:当STT上跳沿沿时,所所有内部部寄存器器清零;下跳沿沿时,开开始进行行A/DD转换;在转换换期间,SST应保保持低电电平。EEOC为为转换结结束信号号。当EEOC为为高电平平时,表表明转换换结束;否则,表表明正在在进行AA/D转转换。OOE为输输出允许许信号,用用于控制制三条输输出锁存存器向单单片机输输出转换换得到的的数据。OOE11,输出出转换得得到的数数据;OOE00,输出出数据线线呈高阻阻状态。DD7DD0为数数字量输输出线。 CLK为为时
15、钟输输入信号号线:因ADDC08809的的内部没没有时钟钟电路,所所需时钟钟信号必必须由外外界提供供,通常常使用频频率为5500KKHZ, VREFF(),VVREFF()为为参考电电压输入入。 4.3.3 AADC008099应用说说明:1) ADC008099内部带带有输出出锁存器器,可以以与80031直直接相连连。 2) 初始化时时,使SST和OOE信号号全为低低电平。 3) 送要转换换的哪一一通道的的地址到到A,BB,C端端口上。 4) 在ST端端给出一一个至少少有1000nss宽的正正脉冲信信号。 5) 是否转换换完毕,我我们根据据EOCC信号来来判断。 6) 当EOCC变为高高电平
16、时时,这时时给OEE为高电电平,转转换的数数据就输输出给单单片机了了。 4.4 LEDD显示电电路设计计4.4.1LEED显示示器结构构与原理理LED显显示块是是由发光光二极管管显示字字段的显显示器件件。在单单片机应应用系统统中通常常使用的的是七段段LEDD。这种种显示块块有共阴阴极与共共阳极两两种。共共阴极LLED显显示块的的发光二二极管阴阴极共地地。当某某个发光光二极管管的阳极极为高电电平时,发发光二极极管点亮亮;共阳阳极LEED显示示块的发发光二极极管阳极极并接。4.4.2LEED显示示器与显显示方式式在单片机机应用系系统中使使用LEED显示示块构成成N位LLED显显示器。NN位LEED
17、显示示器有NN根位选选线和88*N根根段选线线。根据据显示方方式不同同,位选选线与段段选线的的连接方方法不同同。段选选线控制制字符选选择,位位选线控控制显示示位的亮亮,暗。LED显显示器有有静态显显示与动动态显示示两种方方式。我我们使用用的为动动态显示示 LLED动动态显示示方式。 在多多位LEED显示示时,为为了简化化电路,降降低成本本,将所所有位的的段选线线并联在在一起,由由一个88位I/O口控控制,而而共阴极极点或共共阳极点点分别由由响应的的I/OO口线控控制。图 44.4-1LEED显示示电路图图4.5控控制器单单片机的的单片机机的选择择4.5.1单片片机的比比较:本设计由由于要求求必
18、须使使用单片片机作为为系统的的主控制制器,而且以以单片机机为主控控制器的的设计,可可以容易易地将计计算机技技术和测测量控制制技术结结合在一一起,组组成新型型的只需需要改变变软件程程序就可可以更新新换代的的“智能化化测量控控制系统统”。这种种新型的的智能仪仪表在测测量过程程自动化化、测量量结果的的数据处处理以及及功能的的多样化化方面,都都取得了了巨大的的进展。再则由于于系统没没有其它它高标准准的要求求,又考考虑到本本设计中中程序部部分比较较大,根根据总体体方案设设计的分分析,设设计这样样一个简简单的的的系统,可可以选用用带EPPROMM的单片片机,由由于应用用程序不不大,应应用程序序直接存存储在
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