單片機課程設(shè)計（論文）-數(shù)字電子稱設(shè)計.doc

目錄第一章、設(shè)計方案簡介01設(shè)計內(nèi)容01設(shè)計要求01實驗流程圖01第二章、測量系統(tǒng)的電路分析04傳感器系統(tǒng)04放大系統(tǒng)04模數(shù)轉(zhuǎn)換06顯示系統(tǒng)08第三章、單片機的主控程序09單片機89C2051芯片09電子秤工作流程10第四章、設(shè)計結(jié)果15電子秤工作流程15電子秤原理圖16第五章、設(shè)計評述17心得體會17第六章、參考文獻(xiàn)18參考相關(guān)資料18第七章、元器件清單181第一章設(shè)計方案簡介數(shù)字電子稱通過傳感器將被測物體的重量轉(zhuǎn)換成模擬的電壓信號，較小的電壓信號通過應(yīng)用放大系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確、線性的放大，以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求。放大電路采用四運放集成電路LM324中的三個運放組成的儀表用放大電路。儀表用放大器具備足夠大的放大倍數(shù)、高輸入電阻和高共模抑制比的特點。放大后的模擬電壓信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路變成數(shù)字量，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片7107實現(xiàn)。然后把數(shù)字信號輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測量結(jié)果，顯示電路采用四塊分立的七段LED顯示電路進(jìn)行顯示。本設(shè)計中通過改變放大電路的增益，從而達(dá)到轉(zhuǎn)換量程的目的。由于被測物體的重量相差較大，根據(jù)不同的側(cè)重范圍要求，需對量程進(jìn)行切換。1、設(shè)計內(nèi)容（1）制作一個具有數(shù)字顯示功能的數(shù)字電子稱；（2）調(diào)試數(shù)字電子稱的歌單元電路及系統(tǒng)電路；（3）掌握數(shù)字電路的設(shè)計、組裝與調(diào)試方法；（4）熟悉集成電路7107的使用方法；（5）采用電阻應(yīng)變式傳感器；2、設(shè)計要求（5）(1)測量范圍：019.99kg（6）(2)用數(shù)字顯示被測重量，小數(shù)點位置對應(yīng)不同的量程顯示。3、實驗流程圖2圖20小型電子秤的系統(tǒng)構(gòu)成（7）本系統(tǒng)采用了低功能單片機89C2051作為測量儀表的核心，使得整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，功能強大，性價比高。（8）電子秤測量系統(tǒng)的工作原理:（9）儀表通電后，在秤重過程中由貨物重量經(jīng)荷重傳感器的信號轉(zhuǎn)換，輸出相應(yīng)的毫伏電壓，這個微弱信號通過運算放大器放大和標(biāo)度變換轉(zhuǎn)送A/D轉(zhuǎn)換器。本系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器采用了V/F型積分轉(zhuǎn)換器，它將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的以脈沖序列方式的頻率輸出。單片機89C2051嚴(yán)格控制每一次采樣時間，保持每一次計數(shù)的閘門時間間隔的一致性。單片機通過應(yīng)用程序,把當(dāng)次的采樣頻率f進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)換形成顯示器可使用的串行代碼數(shù)據(jù)。在測量荷重期間，系統(tǒng)可隨時接受人機對話請求。人機對話僅通過鍵盤接受校正值。校正有兩個內(nèi)容，其一，“零點校正”，按“設(shè)置”鍵，將空負(fù)荷下的采樣值記錄下來存入EEPROM型號為24LC02B；其二，“斜率校正”，將標(biāo)準(zhǔn)重量（砝碼）作為秤重對象放入托盤，按“校正”鍵，單片機將采樣值記錄下來并通過計算將新的斜率存入EEPROM型號為感器荷傳感器放大器A/D轉(zhuǎn)換數(shù)碼顯示器單片機微控制器調(diào)零電路324LC02B。這兩種校正的方法如下：（10）（1）零點校正：電子秤的長期使用，由于傳感器，放大器的零點漂移，使得出廠時調(diào)整好的零點發(fā)生偏移而導(dǎo)致秤重時引起恒定誤差，經(jīng)過“設(shè)置”鍵校正，實際上把零漂值存儲起來，以后每次側(cè)重時采樣值調(diào)整：Xy=Xi-去除零漂誤差。（11）（2）斜率校正：系統(tǒng)除了零點漂移不可避免外，秤重機構(gòu)的靈敏度，放大器的增益也會受到使用時間的影響而發(fā)生變化，斜率校正實際上是滿度調(diào)整。（12）（13）關(guān)系式：K=f/Xy（14）其中，可K為斜率，f為采樣頻率，Xy荷重。（15）圖21斜率校正4第二章測量系統(tǒng)的電路分析1、傳感器（16）電子秤傳感器的測量電路通常使用電橋測量電路，它將應(yīng)變阻值的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，這就是可用的輸出信號。（17）電橋電路有四個電阻組成，如下圖所示：（18）（19）電子秤的傳感器在不加負(fù)荷時，橋路的電阻應(yīng)平衡，也就是電橋初始平衡狀態(tài)輸出應(yīng)為零。但實際上橋路各臂阻值不可能絕對相同，接觸電阻及導(dǎo)線電阻也有差異，致使輸出不為零。因此必須設(shè)置調(diào)零電路使初始狀態(tài)達(dá)到平衡，即輸出為零。2、放大器（20）絕大多數(shù)的電子秤都采應(yīng)變式傳感器作為荷重變換器。這是因為應(yīng)變式傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，精度高，非線性誤差小，量程調(diào)整容易等優(yōu)點。本系統(tǒng)采用的是平行梁式，這是一種根據(jù)彈性材料受到壓力后變形產(chǎn)生應(yīng)變，使粘貼在彈性材料上的應(yīng)變元件或壓縮或拉伸，引起應(yīng)變元件的電阻相應(yīng)變化。為了提高靈敏度，一般采用54個性能完全相同應(yīng)變元件構(gòu)成全臂差動電橋，電橋的輸出關(guān)系式：（21）ERRV(3-2)（22）標(biāo)稱值：R=120，E=6V，額定輸出:1.3mV/V,實際滿度輸出7.8mV/6V（23）顯然,由應(yīng)變元件構(gòu)成全臂差動電橋的輸出信是微弱的,必須通過信號放大才有讀數(shù)意義。應(yīng)變傳感器放大器6A/D轉(zhuǎn)換器圖22一次與二次儀表本系統(tǒng)采用單電源工作的三運算放大器與電橋電路連接成反向放大電路。3、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計中A/D轉(zhuǎn)換器用的是ADC08094A/D轉(zhuǎn)換器，它是8路8位逐次逼近式轉(zhuǎn)換器，結(jié)果為8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換時間短（一般在級），滿足題目要RDWRQU0U01234567844%55%64%81%32184U1:A145856784U1:B145832184U2:A1458+12R210kR110k-5-5-5+5+5+5+88.8ACVolts48%VIN+6