電子秤改進(jìn)方法

1、電工電子課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目電子秤的改進(jìn)方法 班級(jí) 09無非（1）班 學(xué)號(hào)姓名徐春亮指導(dǎo)徐瓊瓊時(shí)間2011年6月9日景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第一章引言3 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 1.1本設(shè)計(jì)的任務(wù)和主要內(nèi)容4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 1.2基本工作原理及原理框圖4 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 第二章 硬件電路的設(shè)計(jì)5

2、 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 2.1電阻應(yīng)變式傳感器的選擇5 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 2.2三運(yùn)放大電路的設(shè)計(jì)8 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document ADC0809 A/D 轉(zhuǎn)換器8LED顯示電路的設(shè)計(jì)112.5總體工作電路原理圖12參考書籍13 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 元件清單14 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 設(shè)計(jì)心

3、得體會(huì)15第一章引言我國(guó)的廢舊物資回收工作，就是我們的通常講的再生資源，這個(gè)工作已經(jīng)有 五十多年的歷史了。1954年4月28日，經(jīng)鄧小平同志批準(zhǔn)，在中央人民政府， 政務(wù)院，財(cái)經(jīng)委員會(huì)成立了廢舊物資回收局，從此我國(guó)的廢舊物資這個(gè)行業(yè)正式 宣告誕生。目前我國(guó)從事再生資源回收利用的企業(yè)，我們統(tǒng)計(jì)一下大約有八萬家 左右。回收加工的工廠有六千余家?；厥盏木W(wǎng)點(diǎn)約有20萬個(gè)。從業(yè)人員達(dá)到近 千萬人。這其中絕大部分是從事個(gè)體和是民營(yíng)的回收，承擔(dān)了整個(gè)再生資源市場(chǎng) 的80%的回收量。十一五期間主要回收的廢舊物資的總量為為四億噸。年平均回收量在八千萬 噸左右。年均的增長(zhǎng)率在12%以上。主要的廢舊物資回收總值超過了

4、 6500億元， 年均增長(zhǎng)率超過了 20%。在這其中，廢鋼鐵廢有色金屬有較大的進(jìn)口量。上述主 要的廢料約為1.3億噸，年均的進(jìn)口量為2450萬噸。年均的增幅超過了 20%以 上。其中進(jìn)口的廢鋼鐵4530萬噸，年均增長(zhǎng)超過了 5%，后三年超過了 15%。非 有色金屬年均增長(zhǎng)率18%，廢塑料年增長(zhǎng)率超過了 20%。增長(zhǎng)的速度很快，特別 是十一五期間。特別是2003年到2005年，特別是今年以后增長(zhǎng)速度非?？?。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

5、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。ADC0809 A/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。1.1設(shè)計(jì)的任務(wù)與主要內(nèi)容1）運(yùn)用電阻應(yīng)變式傳感器并采用全橋測(cè)量電路2）設(shè)計(jì)一款電子秤，用LED液晶顯示器顯示被稱物體的質(zhì)量3）電路由全橋測(cè)量電橋，三運(yùn)放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，LED顯示電路4）寫出

6、詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.2基本工作原理及原理框圖基本工作原理框圖如下：傳感器 、*三運(yùn)放大器傳感器 、*三運(yùn)放大器ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器80318155LED顯示器N圖1.2-1基本工作原理框圖電路方框圖如下：圖1.2-2圖1.2-2電路方框圖第二章硬件的設(shè)計(jì)2.1傳感器的選擇2.1.1電阻應(yīng)變式傳感器的組成以及原理電阻應(yīng)變式傳感器是將被測(cè)量的力，通過它產(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。常用的電阻應(yīng)變片有兩種： 電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片，本設(shè)計(jì)中采用的是電阻絲應(yīng)變片，為獲得高電阻 值，電阻絲排成網(wǎng)狀，并貼在絕緣的基片上，電阻絲兩端引出導(dǎo)線，線柵上面粘

7、有覆蓋層，起保護(hù)作用。電阻應(yīng)變片也會(huì)有誤差，產(chǎn)生的因素很多，所以測(cè)量時(shí)我們一定要注意，其 中溫度的影響最重要，環(huán)境溫度影響電阻值變化的原因主要是：電阻絲溫度系數(shù)引起的。電阻絲與被測(cè)元件材料的線膨脹系數(shù)的不同引起的。對(duì)于因溫度變化對(duì)橋接零點(diǎn)和輸出，靈敏度的影響，即使采用同一批應(yīng)變片， 也會(huì)因應(yīng)變片之間稍有溫度特性之差而引起誤差，所以對(duì)要求精度較高的傳感 器，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償，解決的方法是在被粘貼的基片上采用適當(dāng)溫度系數(shù)的自 動(dòng)補(bǔ)償片，并從外部對(duì)它加以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。非線性誤差是傳感器特性中最重要的 一點(diǎn)。產(chǎn)生非線性誤差的原因很多，一般來說主要是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定，通過線性 補(bǔ)償，也可得到改善。滯后和蠕變

8、是關(guān)于應(yīng)變片及粘合劑的誤差。由于粘合劑 為高分子材料，其特性隨溫度變化較大，所以稱重傳感器必須在規(guī)定的溫度范圍 內(nèi)使用。L.提圖1.2-3應(yīng)變式傳感器安裝示意圖全橋測(cè)量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)叄?dāng)應(yīng)變片 初始阻值：R=R2=R3=R4，其變化值 R1=ar2=ar3=ar4時(shí)，其橋路輸 出電壓Uout=KE 8。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤 差均得到改善。2.1.2電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路常規(guī)的電阻應(yīng)變片K值很小，約為2,機(jī)械應(yīng)變度約為0.0000010.001，所 以，電阻應(yīng)變片的電阻變化范圍為0.00050.1歐姆。所以測(cè)量電路應(yīng)當(dāng)能精確 測(cè)量出

9、很小的電阻變化，在電阻應(yīng)變傳感器中做常用的是橋式測(cè)量電路。橋式測(cè)量電路有四個(gè)電阻，其中任何一個(gè)都可以是電阻應(yīng)變片電阻，電橋的 一個(gè)對(duì)角線接入工作電壓U，另一個(gè)對(duì)角線為輸出電壓Uo。其特點(diǎn)是：當(dāng)四個(gè) 橋臂電阻達(dá)到相應(yīng)的關(guān)系時(shí)，電橋輸出為零，或則就有電壓輸出，可利用靈敏檢 流計(jì)來測(cè)量，所以電橋能夠精確地測(cè)量微小的電阻變化。測(cè)量電路是電子秤設(shè)計(jì)電路中是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，我們?cè)谥谱鞯倪^程中應(yīng)盡 量選擇好元件，調(diào)整好測(cè)量的范圍的精確度，以避免減小測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差。圖1.2-4全橋測(cè)量電橋圖圖1.2-5三運(yùn)放大電路結(jié)構(gòu)圖它由電阻應(yīng)變片電阻R1、R2、R3、R4組成測(cè)量電橋，R=R2=R3=R4= 350 Q，

10、加熱絲阻值為50Q左右，測(cè)量電橋的電源由穩(wěn)壓電源Uin供給。將差動(dòng) 放大器調(diào)零，合上電源開關(guān)，調(diào)節(jié)電橋平衡電位RW1,使數(shù)顯表顯示。.。將 10只標(biāo)準(zhǔn)砝碼全部置于傳感器的托盤上，調(diào)節(jié)電位器RW3 （增益即滿量程調(diào)節(jié)） 使數(shù)顯表顯示為0.200V（2V檔測(cè)量）或一0.200V。拿去托盤上的所有砝碼，調(diào)節(jié) 電位器R W4 （零位調(diào)節(jié)）使數(shù)顯表顯示為0.0000V。重復(fù)2、3步驟的標(biāo)定過程， 一直到精確為止，把電壓量綱V改為重量綱g，就可以稱重。成為一臺(tái)原始的電 子秤。2.2三運(yùn)放大電路本次課程設(shè)計(jì)中，需要一個(gè)放大電路，我們將采用三運(yùn)放大電路，主要的元 件就是三運(yùn)放大器。在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字

11、采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，多數(shù) 情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一 定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，在此情況下，就 必須選擇一種符合要求的放大器。圖1.2-6三運(yùn)放大電路結(jié)構(gòu)圖2.3 ADC0809 A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控 制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu):n-ioINIn-T2n-n：IH4n-T5n-reIMTAEcALE8蹈A/D 轉(zhuǎn) 換 器態(tài) 輸 出 鎖 存 器8路模擬Enjn開關(guān)由上圖可知，ADC080

12、9由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D 8蹈A/D 轉(zhuǎn) 換 器態(tài) 輸 出 鎖 存 器8路模擬Enjn開關(guān)CE7(53&02.3.2引腳結(jié)構(gòu)：CE7(53&0IN0-IN7： 8條模擬量輸入通道ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0-5V，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。地址輸入和控制線：4條ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與 譯碼器將A, B, C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的 模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地

13、址輸入線，用于選通IN0-IN7上的 一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7數(shù)字量輸出及控制線：11條ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)：當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(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；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。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)。D7-D0為數(shù)字量輸出線。CLK為時(shí)鐘輸入信

14、號(hào)線：因ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須 由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF ( + )，VREF (-)為參考電壓輸入。2.3.3 ADC0809 應(yīng)用說明：ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與8031直接相連。初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來判斷。當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單 片機(jī)了。2.4 LED顯示電路設(shè)計(jì)LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系

15、統(tǒng)中通 常使用的是七段LED。這種顯示塊有共陰極與共陽極兩種。共陰極LED顯示塊 的發(fā)光二極管陰極共地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮; 共陽極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接。LED顯示器與顯示方式在單片機(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。在多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一 起，由一個(gè)8位I/O 口控制

16、，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由響應(yīng)的I/O 口線控制。ALE RESE11ALE RESE11WRPg.7圖2.4-1LE D顯示電路圖2.4 總體工作電路原理圖元件清單:1）電阻絲應(yīng)變片1個(gè)2）加熱絲1個(gè)3）電位器4個(gè)4）LED顯示器1個(gè)ADC0809 A/D轉(zhuǎn)換器1個(gè)5）350歐姆電阻4個(gè)，1K歐姆電阻4個(gè)，10K歐姆電阻2個(gè)，7K歐姆電阻2個(gè)6）導(dǎo)線參考文獻(xiàn)：1、現(xiàn)代傳感技術(shù)，李科杰等著，電子工業(yè)出版社2、常用傳感器應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，何希才著，科學(xué)出版社3、最新傳感器使用手冊(cè)，楊幫文編，人民郵電出版社4、電子技術(shù)實(shí)踐及仿真，孫麗霞主編，高等教育出版社5、智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用，主編:沙占友，副主編：王彥朋，葛家怡， 文環(huán)明等，電子工業(yè)出版社設(shè)計(jì)心得體會(huì)：電子與電工課程設(shè)計(jì)上一門強(qiáng)理論性的課程。在老師講解完設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的要 求后，我們便開始留心身邊的一些簡(jiǎn)單實(shí)用的電子用品，希望能在這些用品上