基于单片机的电子秤毕业设计报告

传感器文献综述 设计 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目：    传感器的前程与挑战        姓    名：                    班    级：      测控111班        指导老师：    汪斌/谢东福/陈如清        日    期：      2014.10.8~ 10.17      目录 第一章 课程设计任务书    1 1.1设计题目：电子秤硬件电路设计    1 1.2设计目的    1 1.3设计任务及主要技术指标    1 1.3.1课程设计的任务    1 第二章 总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计    2 2.1 电子秤工作原理    2 2.2 基于AT89C51单片机的主控电路    3 2.2.1 单片机硬件接口    3 2.3 电阻应变式传感器    4 2.4 前级放大器部分    5 2.5 A/D转换器    8 2.6 显示模块    8 2.7 键盘输入    9 第三章 硬件设计    10 3.1 显示模块    10 3.2 测量电路    10 3.3 模数转换电路    11 3.4 键盘及报警模块    12 第四章 软件设计    13 4.1 程序运行框图    13 4.2 ADC0832采样子程序    14 4.3 显示子程序设计    14 4.4 键盘控制子程序设计    15 4.5 报警子程序    16 第五章 仿真结果    17 5.1 电子秤硬件电路仿真图    17 5.2 仿真结果    17 第六章 结束语    19 参考文献    19 附录1  c程序源代码    20 第一章 课程设计任务书 1.1设计题目：电子秤硬件电路设计 1.2设计目的 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于各个领域，但是随着微电子技术的应用，传统的机械称重工具已经满足不了人们的要求。电子称量装置、电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐，所以电子称替代机械称是发展的趋势。 1.3设计任务及主要技术指标 1.3.1课程设计的任务 设计任务要求： 电子秤硬件电路设计并用Proteus软件进行仿真调试。 设计硬件电路要求： 1、根据电路的要求选择电阻应变式传感器 2、可液晶显示所称物体重量、设置商品单价（元/Kg）及商品总价输出； 3、电子秤称重范围：0～9.999㎏；重量误差不大于 0.005㎏； 4、性能稳定、计数要精确，具有校准旋钮，简化电子称的校准操作； 5、具有溢出声光报警，提示用户纠正操作功能。 第二章 总体方案设计 方案设计：本设计选用电阻应变式传感器作为物体重力感知设备，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成正比关系)的电信号。此信号再由A/D转换把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，通过单片机的处理，然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和计算结果。可以用一个行列式键盘，输入被称量物品的种类和单价，调用单片机中的程序进而算出其总价。同时,外设调零旋钮，易于调零校准，相比于机械称大大节省了校准时间；并且在称量商品的质量及总价超过预设最大值时，电子称会发出声光报警，提示用户错误操作，以免对设备造成更大损害。 2.1 电子秤工作原理 本设计电子称由七部分组成：应变式传感器、模拟信号放大模块、模数转换模块、主控制器模块、键盘、显示模块及报警模块。 系统工作流程图1如下。 键盘模块 显示模块 AT89C51芯片控制模块 电阻式应变传感器 运放电路 报警模块 校准电路 图1 系统工作流程图 由应变式传感器原理可知其将压力信号转变成微弱的电信号，经运放电路将其放大到信号处理所需压值得电信号，然后经AD转变换器将其转换成数字信号，送经总控制器进行处理；键盘的功能是设定商品单价（元/Kg）并送入总控制器，经处理后得出商品总价，经显示模块将商品的质量、单价、总价输出，当商品的总质量超过电子称测量极限或总价超出预设总价上限，报警模块会发出提示音和LED闪烁的报警提示,提醒用户操作非法，应及时取消当前操作，以免造成损失。 2.2 基于AT89C51单片机的主控电路 AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C51单片机在电子行业中有着广泛的应用，功能强大、适合于许多较为复杂控制应用场合。 2.2.1 单片机硬件接口 1、与显示模块接口 P0：P0.1-P0.7接显示模块的D0-D7数据/指令输入端，P2.0-P2.4接LCD的控制端，控制显示模块的数据刷新等操作。 2、与AD转换器接口 P3.5-P3.7接AD转换器的片选/CS、转换时钟CLK、数据输出DO端，单片机通过片选和时钟控制转换器的数模转换，经过DO获取转换结果。 4、与键盘接口 单片机的P1口接行列式键盘，其中P1.0-P1.3作为行扫描接口，P1.4-P1.7作为键盘的列扫描接口。 5、与报警模块接口 P3.1作为报警模块的输入连接接口，控制报警器的开关，报警器开时蜂鸣器会发出提示音，LED会被点亮。 单片机接口图如下： 图2 单片机接口图 2.3 电阻应变式传感器 电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。 导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的△R/R变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。 直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。 下图为一直流供电的平衡电阻电桥，将受力状态相同的两片应变计接入电桥对边，不同的接入邻边，应变计初始化阻值是R1＝R2＝R3＝R4，当其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压Uout＝KEε。其中K为应变灵敏系数，ε为电阻丝长度相对变化，E为电桥供电电压： 图3 传感器结构原理图 当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压输出。 当忽略电源的内阻时，由分压原理有： 当满足条件R1R3＝R2R4时，即 =0，即电桥平衡，该式称平衡条件。 应变片测量电桥在测量前使电桥平衡，从而使测量时电桥输出电压只与应变片感受的应变所引起的电阻变化有关。 若差动工作，即R1=R-△R,R2=R+△R,R3=R-△R，R4=R+△R,则电桥输出为 应变片式传感器有如下特点： （1）应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。 （2）分辨力和灵敏度高，精度较高。 （3）结构轻小，对试件影响小， 对复杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。 （4）商品化，使用方便，便于实现远距离、自动化测量。 通过以上对传感器的比较 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,题目要求称重范围0～9.999Kg，重量误差不大于 0.005Kg，考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重——9.999Kg 。我们选择的是L-PSIII型传感器，量程20Kg，精度为 0.01%，满量程时误差 0.002Kg，完全满足本系统的精度要求。 2.4 前级放大器部分 经由传感器或敏感元件转换后输出的信号一般电平较低；经由电桥等电路变换后的信号亦难以直接用来显示、记录、控制或进行A/D转换。为此，测量电路中常设有模拟放大环节。这一环节目前主要依靠由集成运算放大器的基本元件构成具有各种特性的放大器来完成。 放大器的输入信号一般是由传感器输出的。传感器的输出信号不仅电平低，内阻高，还常伴有较高的共模电压。 因此，一般对放大器有如下一些要求： 1、输入阻抗应远大于信号源内阻。否则，放大器的负载效应会使所测电压造成偏差。 2、抗共模电压干扰能力强。 3、在预定的频带宽度内有稳定准确的增益、良好的线性，输入漂移和噪声应足够小以保证要求的信噪比。从而保证放大器输出性能稳定。 4、能附加一些适应特定要求的电路。如放大器增益的外接电阻调整、方便准确的量程切换、极性自动变换等。 我们考虑了以下几种方案： 方案一 ： 利用普通低温漂运算放大器构成多级放大器。 普通低温漂运算放大器构成多级放大器会引入大量噪声。由于A/D转换器需要很高的精度，所以几毫伏的干扰信号就会直接影响最后的测量精度。所以，此种方案不宜采用。 方案二 ：采用专用仪表放大器，如：AD620，INA126等。 此类芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口简单。以AD620为例，其内部等效图如下所示： 图4 AD620内部等效图 接口图如下所示： 图5 AD620接口图 电路的工作原理：A1、A2工作在负反馈状态，其反向输入端的电压与同相输入端的电压相等。即Rg两端的电压分别为Vin+、Vin-。因此 （2.1） 设图中电阻R1=R2=R，则A1、A2两输出端的电压差U12为 （2.2） 将式（2.3）代入式（2.2）得 放大器的增益Av为 （2.3） 可见，仅需调整一个电阻Rg，就能方便的调整放大器的增益。由于整个电路对称，调整时不会造成共模抑制比的降低。 在接口图中，通过改变可变电阻R3的阻值大小来改变放大器的增益，放大器增益计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 如下： AD620 具有体积小、功耗低、精度高、噪声低和输入偏置电流低的特点。其最大输入偏置电流为20nA，这一参数反映了它的高输入阻抗。AD620在外接电阻Rg时，可实现1~1000范围内的任意增益；工作电源范围为±2.3~±18V；最大电源电流为1.3mA；最大输入失调电压为125 V；频带宽度为120kHz（在G=100时）。