《《電子稱設(shè)計(jì)方案》》班級(jí)：機(jī)電七班姓名；王冬冬學(xué)號(hào)；1003110728引言引言:本課程設(shè)計(jì)的電子秤以單片機(jī)為主要部件，利用全橋測(cè)量原理，通過(guò)對(duì)電路輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)重量的線性關(guān)系，建立具體的數(shù)學(xué)模型，將電壓量綱（V）改為重量綱（g）即成為一臺(tái)原始電子秤。其中測(cè)量電路中最主要的元器件就是電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器是傳感器中應(yīng)用最多的一種，本設(shè)計(jì)采用全橋測(cè)量電路，使系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差更小，輸出的數(shù)據(jù)更精確。而三運(yùn)放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱的模擬信號(hào)進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求MDC0809A/D轉(zhuǎn)換的作用是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后把數(shù)字信號(hào)輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測(cè)量結(jié)果。1方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)由以下幾部分組成：電阻應(yīng)變傳感器、信號(hào)放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、顯示器。其流程圖如圖!所示。由電阻應(yīng)變式傳感器感受被測(cè)物體的質(zhì)量，通過(guò)電橋輸出電壓信號(hào)，通過(guò)放大電路將輸出信號(hào)放大，而后送處/D轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)；單片機(jī)接收數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的重量信息，送液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。單片機(jī)同時(shí)也可以進(jìn)行去皮調(diào)零操作，因此單片機(jī)還需查尋鍵盤(pán)是否有輸入，執(zhí)行相應(yīng)的功能。2硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)2.1電阻應(yīng)變傳感器硬件設(shè)計(jì)電阻應(yīng)變式傳感器是將被測(cè)量的力，通過(guò)它產(chǎn)生的金屬?gòu)椥宰冃无D(zhuǎn)換成電阻變化的元件。由電阻應(yīng)變片和測(cè)量線路兩部分組成。電阻應(yīng)變片產(chǎn)生的誤差，主要來(lái)源于溫度的影響，本設(shè)計(jì)主要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，溫度的影響暫

不處理。電阻應(yīng)變式傳感器結(jié)構(gòu)圖如圜所示。應(yīng)變片 托盤(pán)在電橋測(cè)量電路中，F(xiàn)一對(duì)變化相反的應(yīng)變片接入電橋一臂，另一臂接兩個(gè)相同的阻值作為基準(zhǔn)值；當(dāng)橋臂電阻初始值R1=R2=R3=R4=350時(shí)平衡，其變化值為！R1=AR2=AR3=AR4=d時(shí)，其橋路輸出電壓Uout與d成正比。應(yīng)變片 托盤(pán)2.2放大電路硬件設(shè)計(jì)由于傳感器輸出的信號(hào)比較微弱，必須通過(guò)一個(gè)放大器對(duì)其進(jìn)行放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求。本設(shè)計(jì)中選用由三運(yùn)放構(gòu)成的具有高輸入阻抗，高共模抑制比的儀表放大器作為前級(jí)，再接一個(gè)反相比例 '放大器作為后級(jí)輸出。另外，儀表放大電路中電阻Rw1可用于微調(diào)放大倍數(shù)； "而后級(jí)放大器原接地端現(xiàn)在通過(guò)Rw2接入一電壓值，可以對(duì)輸出電平進(jìn)行平2.3單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)1.單片機(jī)最小系統(tǒng)對(duì)51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō)最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括單片機(jī)、晶振電路和復(fù)位電路。單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖如圖!所示。復(fù)位電路:由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成一般C取10u,R取8.2K.當(dāng)然也有其他取法的,原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)周期的高電平。晶振電路:典型的晶振取11.0592MHz因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場(chǎng)合）/12MHz（^生精確的us級(jí)時(shí)歇，方便定時(shí)操作）。模數(shù)轉(zhuǎn)換與單片機(jī)接口ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控Size NBDate: 12File: C:Size NBDate: 12File: C:：（1）引腳說(shuō)明：2ADC0809的引腳圖如圖5所示。

IN3IN2■IN4IN3IN2■IN4IN1IN5IN0IN6AIN7BSTCEOCALED3D7ADC0809一OED6CLKD5VCCD4VREF+D0GNDVREF-D1D2:1213142827262524232221201918171615圖5ADC0809引腳圖IN0-IN7：8條模擬量輸入通道，要求信號(hào)單極性，電壓范圍是一5V；地址輸入和控制線：4條數(shù)字量輸出及控制線：11條CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線：所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供；VREF(+),VREF(-)：參考電壓輸入。工作過(guò)程：ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，當(dāng)8丁上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)＜OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)oD7-D0為數(shù)字量輸出線。接口電路：接口電路電路圖如圖6所示。

74LS02圖6接口電路圖VREF-VREI+OE74LS02圖6接口電路圖VREF-VREI+OESTCLKADC0809的時(shí)鐘由51ALE信號(hào)給出;數(shù)字量輸出和51P0口直接相接；地址控制線同樣使用P0口，用一片74373鎖存地址，然后連入TitleADDA~ADDC373的使能由51ALE控制；TitleSizeNumberBDate:12-Mar-2010File: C:\ProgramFiles\Desi5ADC0809各個(gè)使能端們由P2.0和讀寫(xiě)標(biāo)志口共同控制，任意寫(xiě)一個(gè)數(shù)時(shí)允許ADALE并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換（ADSTART端）；讀入時(shí)應(yīng)該使ADSizeNumberBDate:12-Mar-2010File: C:\ProgramFiles\Desi5數(shù)字量傳輸使用中斷方式，將ADEOC接入51INT0，轉(zhuǎn)換完成后可以觸發(fā)51執(zhí)行中斷程序。這樣連接的ADC由于使用51P2.0口和ADIN0,地址應(yīng)該是0xFEF8；實(shí)際使用的實(shí)驗(yàn)箱中有唯一地址譯碼器，地址為xcfa0；另外，實(shí)驗(yàn)箱部分電路已經(jīng)連好，包括51最小系統(tǒng)和AD、顯示輸出的必要連線，Vref也已經(jīng)連為5V不能改變。ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是）一5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。顯示輸出單元與單片機(jī)接口利用8279鍵盤(pán)顯示接口電路和實(shí)驗(yàn)箱上提供的數(shù)碼顯示，可以完成該功能。利用8279可實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤(pán)/顯示器的自動(dòng)掃描，以減輕SPU的負(fù)擔(dān)，且具有顯示穩(wěn)定、程序簡(jiǎn)單、不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作等特點(diǎn)8279操作命令字較多，根據(jù)需要來(lái)靈活使用。實(shí)驗(yàn)箱中數(shù)碼顯示地址為0xcfe8，將七段顯示編碼送入即可；顯示控制單元地址為0xcfe9,可以控制輸出到哪一位數(shù)碼顯示塊上在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用LED顯示塊構(gòu)成N位LED顯示器。N位LED顯示器有N根位選線和8*N根段選線。根據(jù)顯示方式不同，位選線與段選線的連接方法不同。段選線控制字符選擇，位選線控制顯示位的亮，暗。LED顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。我們使用的為動(dòng)態(tài)顯示LED動(dòng)態(tài)顯示方式。去皮/清零鍵與單片機(jī)的接口將一手動(dòng)控制的高低電平信號(hào)（手動(dòng)單脈沖）送入單片機(jī)P1.0口，通知單片機(jī)進(jìn)行去皮操作。2.4總體硬件原理圖1.總體硬件原理圖如圖7所示。

4574LS02J6P10P00P11P01P124574LS02J6P10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P07INT1P20INT0P21P22T1 8031P23T0P24P25EA/VPP26P27X1X2RESETRXDTXIRDAT.E/IWR PSEN二1三丁*2丁U7D7IN0D6D5IN1D4D3IN2D2D1IN3D0IN4EOC…JN5A，BIN6CIN7ALEOEVREFSTCLKVREF+SizeNumber RevisionBDate: 12-Mar-2010 SheetofFile: C:\ProgramFiles\DesignExplorerDrS?EBymples\MyDesign2.ddb12 3 4圖7總體硬件原理圖3軟件設(shè)計(jì)3.1數(shù)據(jù)采集與放大倍數(shù)傳感器輸入：選擇一個(gè)合適的電橋基準(zhǔn)電壓，傳感器電橋輸出電壓為300.50mV~301.45mV對(duì)應(yīng)0~20g重物，平均每克變動(dòng)不到虬1mV；由于它的變動(dòng)范圍很小，因而設(shè)計(jì)300mV的偏移量，不讓其在0mV上下變動(dòng)，以減少運(yùn)放零漂的影響。輸出到AD：ADC0809的Vref在實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)已經(jīng)設(shè)定為5V，因而其分辨率約為5V/256=20mV。這樣，信號(hào)的放大倍數(shù)應(yīng)該在200~400左右。為了使輸出更準(zhǔn)確，使用+/-15V電源給集成運(yùn)放供電，最后采用分壓電阻使其符合T5V的AD輸入。根據(jù)選取的參數(shù)值以及Rw1所調(diào)的阻值1k，總的放大倍數(shù)為25/1*47/5.1*33/10*1/3=2533.2數(shù)字量的處理放上秤盤(pán)，調(diào)節(jié)Rw2，使放大器輸出約為0.5V。這時(shí)放上重物200g，放大器輸出約2.7V左右。根據(jù)放大器輸出電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字值以及重物重量（輸出顯示值），可以確定它們的關(guān)系。如表1所示。4源程序單片機(jī)程序主要是輸出顯示和去皮清零兩大部分。輸出顯示時(shí)需要做乘法運(yùn)算，同時(shí)換成相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù);去皮/清零時(shí)需要根據(jù)操作者的指示預(yù)存一個(gè)數(shù)字信號(hào)。設(shè)計(jì)的程序如下。#include <reg51.h>#include <absacc.h>#define Led_dat XBYTE[0xcfe8]#define Led_ctl XBYTE[0xcfe9]#definead_portXBYTE[0xcfa0]Unsigned chartable1[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};/*0-9*/unsignedcharresig=0,renow=0,vbase=0;voidDisplay_byte(unsignedcharloc,unsignedchardat)/*將ad轉(zhuǎn)換的數(shù)字值處理并顯示為十進(jìn)制/{unsignedintm;unsignedchartab[3];loc&=0xf;m=dat*1.75;/*換算倍數(shù)關(guān)系，根據(jù)3.2節(jié)中p1=1.784*/tab[0]=m/100;〃計(jì)算各位tab[1]=m/10;tab[1]=tab[1]%10;tab[2]=m%10;Led_ctl=loc|0x80;Led_dat=table1[tab[0]];/*顯示由ad轉(zhuǎn)換得到數(shù)(對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)的高位*/loc++;Led_ctl=loc|0x80;Led_dat=table1[tab[1]];/*顯示由ad轉(zhuǎn)換得到數(shù)(對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制麴的中位*/loc++;Led_ctl=loc|0x80;Led_dat=table1[tab[2]];}voiddelay(unsignedintt){for(;t>0;t--);voidmain(void){Led_ctl=0xd1;//initwhile((Led_ctl&0x80)==0x80);Led_ctl=0x31;while(1){ad_port=0;//準(zhǔn)備讀adwhile(INT0);while(!INT0);renow=P1;if(renow!=resig)//清零按鍵{vbase=ad_port;resig=renow;}else{//輸出顯示Display_byte(0,ad_port-vbase);}delay(20000);}}5結(jié)論本課程設(shè)計(jì)制作的電子秤，集傳感器技術(shù)、微機(jī)技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)了基本的秤重顯示功能，稍加擴(kuò)展，還可與其他生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換記錄分析等功能，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，將課上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)加以運(yùn)用，鍛煉了自主學(xué)習(xí)能力，遇到不懂的查資料，出現(xiàn)問(wèn)題相互討論，實(shí)際操作中鍛煉的動(dòng)手能力。老師的指導(dǎo)和幫助功不可沒(méi)，還學(xué)會(huì)了使用Protel軟件的方法，從而學(xué)會(huì)了更多的知識(shí)和提高了自主學(xué)習(xí)的能力。在實(shí)際操作中，放大器部分遇到的問(wèn)題最大。由于傳感器輸出電壓較小，使得放大電路的調(diào)適任務(wù)比較困難。對(duì)此，先是選用合適的電路形式，即儀表放大接一級(jí)可調(diào)電平高低的比例放大；接下來(lái)給放大器各級(jí)輸入一個(gè)容易實(shí)現(xiàn)的電壓，看看各級(jí)放大倍數(shù)是否與理論相符；這之后再使傳感器輸出在一個(gè)基準(zhǔn)值上下變化，^口300mV，而不是在0上下變化，這樣放大出的電壓較為穩(wěn)定；增加的基準(zhǔn)電壓由第三級(jí)調(diào)到）左右，不能準(zhǔn)確調(diào)零的部分再由單片機(jī)去皮/清零。6課程設(shè)計(jì)體會(huì)上傳感器也有幾個(gè)月了，在設(shè)計(jì)之初并沒(méi)象想象的那么簡(jiǎn)單，因?yàn)槠綍r(shí)總是學(xué)的理論，而這次是親手的動(dòng)手操作，雖然說(shuō)很累，但感覺(jué)收獲卻特別大。同時(shí)也學(xué)會(huì)了很多傳感器的應(yīng)用，因此對(duì)很多傳感器都有了初步的了解。傳感器在平常學(xué)習(xí)時(shí)并不清楚它的具體功能，通過(guò)這幾天的課程設(shè)計(jì)，我們查資料