第七届校竞赛设计报告书(数字电子秤)bqqm.docx

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1、高精度数数字电子子秤摘 要要：本系统统采用LLHD0001全全桥式称称重传感感器为数数据采集集核心，采采集信号号经过小小信号放放大器处处理放大大后，经经过ADD转换器器将模拟拟量转换换为数字字量后送送入STTC899C522进行数数据处理理，再由由LCDD16002进行行数据显显示。该该系统由由电源部部分，数数据采集集及处理理部分，AAD转换换部分，键键盘部分分和显示示部分组组成。并并且附加加DS113022（时钟钟芯片）和和DS118B220（温温度传感感器），在在称重的的同时可可以切换换功能，查查看时间间和温度度。该系系统达到到了预期期指标，称称重范围围08KGG，精度度0.0001KKG

2、。可可以输入入单价，计计算总价价。关键词：称重传传感器 时时钟 温温度Absttracct:TThe sysstemm USSES thee whholee brridgge ttypee weeighhingg trranssduccer LHDD0011 foor ddataa accquiisittionn coore, smmalll siignaal aampllifiier colllecctedd siignaal aafteer hhanddlinng aampllifiicattionn, aafteer AAD cconvvertter forr thhe ddigiita

3、ll quuanttityy annaloog cconvverssionn affterr STTC89C522 caarriies on thee daata proocesssinng, sennt bby LLCD116022 daata shoow aagaiin. Thiis ssysttem connsissts of powwer suppplyy paartss, ddataa accquiisittionn annd pproccesssingg paartss, AAD ttrannsfoorm parrt, keyyboaard parrts andd diisplla

4、y parrts. Annd aaddiitioonall DSS13002 (cloock chiip) andd DSS18BB20 (teempeeratturee seensoor), inn thhe mmeannwhiile cann swwitcch ffuncctioon, weiighiing, too chheckk thhe ttimee annd ttempperaaturre. Thee syysteem iis uup tto tthe exppecttatiionss inndexx, wweigghinng rrangge 00-8KKG, preecissio

5、nn 0.0011 KGG. CCan inpput uniit ppricce, callcullatiing tottal priice.Keywwordds：WWeigghinng ttrannsduucerr CllockkTempperaaturre1.前言言传感器作作为一个个重要的的领域，逐逐步在人人们的生生活中有有发挥着着重要的的作用。传传感器有有广阔的的应用范范围，无无论是航航天、航航海、工工业生产产、科技技研发或或者是各各种事业业单位都都可以发发现它们们的身影影。它们们的身影影可以说说是渗透透了人们们生活的的每一个个方面。掌握好传传感器的的应用并并且将来来能在原原有的基基础上

6、推推出出新新，做到到更好更更准确更更稳定的的控制成成为一个个值得深深入研究究的问题题了。而而现在现现实生活活要做好好这些控控制，一一般采用用性能更更好元件件。如此此而来本本系统试试图通过过采用普普通元器器件，侧侧重在系系统原理理和元件件的合理理选取上上下功夫夫，合理理布局和和布线PPCB，使使电源纹纹波小，AAD采集集精确，做做到分辨辨率高，在在实际生生活中具具有很高高的现实实意义。就大大提高成本，缺乏市场竞争力。所以研究一个低成本高分辨率的电子称是有意义。当物体放放在秤盘盘上时，压压力施给给传感器器，该传传感器发发生形变变，从而而使阻抗抗发生变变化，同同时使用用激励电电压发生生变化，输输出一

7、个个变化的的模拟信信号。该该信号经经放大电电路放大大输出到到模数转转换器。转转换成便便于处理理的数字字信号输输出到CCPU运运算控制制。CPPU根据据键盘命命令以及及程序将将这种结结果输出出到显示示器。直直至显示示这种结结果。电电子秤采采用现代代传感器器技术、电电子技术术和计算算机技术术一体化化的电子子称量装装置，才才能满足足并解决决现实生生活中提提出的快速、准准确、连连续、自自动称称量要求求，同时时有效地地消除人人为误差差，使之之更符合合法制计计量管理理和工业业生产过过程控制制的应用用要求。2.方案案论证与与比较2.1方方案例举举方案一：称重传感器小信号放大器UA741AD转换器ADC083

8、2STC89C5216位矩阵键盘LCD128647812和7912组成的双电源7805单电源18B20和DS1302方案二：称重传感器小信号放大器OP07AD转换器ADS8344STC89C5216位矩阵键盘LCD128645干电池18B20和DS1302方案三：称重传感器小信号放大器OP07AD转换器ICL7135STC89C5216位矩阵键盘LCD16027805和7906组成的双电源18B20和DS13022.2方方案论证证与比较较电源部部分用779055和78805组组成的双双电源电电路简单单，价格格便宜，但但纹波较较大，会影响AAD转换换的精度度。采用用干电池池五电源源电路，价价格便

9、宜宜，五纹纹波，并并且可以以移动（无无电源线线），但但电量很很小，不不耐用，如如果采用用充电电电池，价价格高，充充电不方方便。小信号号放大电电路的放放大器采采用UAA7411，价格格便宜，能能够满足足普通信信号的放放大，稳稳定，但但需要112V电电源，与与单片机机和其他他数字电电路所用用的5VV电源不不同，要要设计双双电源。采采用OPP07，价价格稍贵贵，性能能和7441相差差无几，但但只需55V电源源，所以以不用设设计双电电源，成成本降低低。AD转转换器采采用ADDC08832，价价格便宜宜，电路路简单，但但精度很很低，无无法对应应称重传传感器的的高分辨辨率。采采用ADDS83344，速速度

10、快、精精度高、有有差分式式通道数数据转换换受外界界干扰少少。但是是成本特特别高。采采用ICCl71135，价价格便宜宜，精度度等同于于14位位AD转转换器，但但电路设设计特别别复杂，不不易绘制制PCBB。显示部部分采用用LCDD128864，能能显示中中文，显显示功能能强大，体体积大，但但价格高高，程序序复杂，影影响单片片机速度度。采用用LCDD16002，电电路简单单，程序序易编写写，不能能显示中中文，体体积小，价价格便宜宜，等同同于1228644的四分分之一。综上所所述，比比较各方方案的电电路设计计和成本本计算，最最后采用用方案三三，虽然然部分电电路达不不到方案案一和二二、但价价格最便便宜

11、，能能够满足足该系统统设计的的需要。3.理论论分析与与计算3.1性性能指标标与实现现功能1：称重重范围：0-88Kg,分辨率率：0.0011Kg2: 能手动动输入单单价，自自动显示示重量、单单价、总总金额。3：能能够切换换功能显显示温度度，温度度显示为为室温，精精度0.07摄氏氏度4：能能够切换换功能显显示时间间，断电电时间仍仍运行，可可以手动动更改时时间5：系系统稳定定、可靠靠性高。6：系系统要求求考虑成成本，成成本尽量量低。3.2理理论分析析1：所采采用的称称重传感感器精度度为0.2g，即即为量程程的0.0022%。传传感器外外加电压压为5VV，所以以传感器器输出电电压的精精度为00.1M

12、MV，范范围在00到0.002V之之间，需需要用小小信号放放大器将将信号放放大到AAD转换换器所需需的电压压等级。 2：AAD转换换器采用用ICll71335，其其转换等等级等同同于144位ADD，既有有200000个个等级，转转换时间间为0.33ss/次，输输入电压压需在00到2vv之间变变化。 3：根根据ICCL71135和和称重传传感器的的特点，将将小信号号放大器器的放大大倍数调调制为110000倍。 4：温温度传感感器选用用DS113022，可以以设备用用电源，掉掉电情况况下可以以启用备备用电源源而不会会导致时时间停走走。 5：温温度传感感器选用用DS118B220，精精度为00.06

13、625摄摄氏度，温温度显示示范围为为-555到+1125摄摄氏度，已已经达到到检测室室温要求求。6：单单片机选选用STTC899C522，带8K字字节程序序存储空空间，5122字节数数据存储储空间，内带22K字节节EEPPROMM存储空空间，可以满满足该系系统的需需要。 7：显显示部分分用LCCD16602，能够显示双行16*2个字符，可以满足该系统的需要。8：以以上理论论分析均均以在满满足要求求指标的的情况下下以低成成本作为为首要目目的。4.系统统单元模模块设计计4.1电电源部分分采用78805和和79005做+-5VV电源，采采用电池池做为备备用电池池。电路路如下：4.2数数据采集集放大部

14、部分采用压力力传感器器做为数数据采集集的核心心，通过过仪用运运放OPP07将将信号放放大20000倍倍。电路路图如下下：4.3AAD转换换部分采用ICCL71135作作为采样样AD，IICI-71335是44位双积积分A/D转换换芯片,可以转转换输出出200000个个数字量量,有SSTB选选通控制制的BCCD码输输出,与与微机接接口十分分方便。IICL771355具有精精度高(相当于于14位位A/DD转换),价格格低的优优点。其其转换速速度与时时钟频率率相关,每个转转换周期期均有：自校准准(调零零)、正正向积分分(被测测模拟电电压积分分)、反反向积分分(基准准电压积积分)和和过零检检测四个个阶

15、段组组成,其其中自校校准时间间为1000011个脉冲冲,正向向积分时时间为1100000个脉脉冲,反反向积分分直至电电压到零零为止(最大不不超过2200001个脉脉冲)。故故设计者者可以采采用从正正向积分分开始计计数脉冲冲个数,到反向向积分为为零时停停止计数数。将计计数的脉脉冲个数数减1000000,即得得到对应应的模拟拟量。图图4给出出了ICCL71135时时序,由由图可见见,当BBUSYY变高时时开始正正向积分分,反向向积分到到零时BBUSYY变低,所以BBUSYY可以用用于控制制计数器器的启动动停止止.电路路图如下下：4.4数数据处理理部分采用用STCC89CC52做做为数据据处理的的核

16、心，电电路图如如下:4.5键键盘与显显示部分分采用用矩阵键键盘和功功能按键键作为数数据输入入，采用用LCDD16002进行行数据显显示，电电路图如如下：4.6附附加功能能部分 本系系统除了了实现原原有要求求功能而而外，还还实现了了温度和和时间的的显示。温温度采用用DS118B220进行行温度采采集，时时间运用用DS113022时钟芯芯片。在在程序上上灵活处处理称重重和时间间的切换换显示。电电路如下下：5.软件件设计软件流程程：开机，初始化进入称重功能温度显示功能显示时钟判断E值E=0E=1E=2判断E值E=1E=2E=0进入称重功能主要程序序参看附附录二。6.系统统测试6.1测测试仪器器序号类

17、型型号序号类型型号1示波器DS10062CC42万用表DT92205536.2测测试数据据1：单片片机ALLE脚输输出频率率1.88Mhzz，分频频器8分分频后检检测为2230KKHz。2：称重重传感器器输出电电压检测测为0到到0.0002VV之间。3：小信信号放大大器放大大倍数110266倍左右右。4：ICCl71135的的2脚调调试后检检测为11.022V。5：DSS13002的备备用电源源为3.25VV。6：LCCD16602显显示正常常。7：电源源部分正正端电压压5.004V，负负端为44.966V。6.3数数据图表表7结论论本系统重重在采用用压力传传感器采采样重量量、读取取DS118

18、B220温度度信号、读读取DSS13002时间间信号。实实现了预预期的要要求，并并且新增增加了温温度和时时间的显显示。在在系统的的设计过过程中，力力求硬件件电路简简单，充充分发挥挥软件编编程方便便灵活的的特点，并并最大限限度挖掘掘单片机机的资源源，来满满足系统统设计要要求。本本系统设设计过程程中高度度重视了了系统的的成本，PPCB布布线过程程中的抗抗干扰问问题。同同时，在在编写程程序过程程中重点点关注了了程序书书写规范范，简洁洁，清晰晰，易读读。系统统稳定，并并且工作作可靠，精精度高。8.参考考文献1张张毅刚，彭喜元元.单片机机原理及及应用M.北京:高等教教育出版版社，220033年122月第

19、一一版.1徐徐科军，马修水水.传感器器与检测测技术M.北京:电子工工业出版版社，220088年2月月第一版版.1程程鹏.自动控控制原理理M.北京京:电子子工业出出版社，2006年7月第一版.附录一、相相关设计计图附录二、相关设计程序/* 主主程序*/#inccludde#inccludde#inccludde#inccludde#inccludde#inccludde#deffinee uccharr unnsiggnedd chhar#deffinee uiint unssignned inttsbitt aaa=P227;sbitt bbb=P226;uintt e;voidd maain

20、()aa=0;EA=1;bb=1;EX00=1;/TTCONN=0xx01;kaiiji();whille(11)if(e=2)shhijiian();if(e=1)weenduu();if(e=0)iccl71135();/*vooid extter00() intterrruptt 0e+;dellay(2000);if(e=3)e=0;*/*-89c552.HH-*/#ifnndeff _889c552_HH#deffinee _889c552_HH#deffinee uiint unssignned intt#deffinee uccharr unnsiggnedd chharexteern intt e;voidd exxterr0();#enddif- 22 -