電子天平的設(shè)計

目前，電子計價秤的使用非常普及，逐漸會取代傳統(tǒng)的桿秤。由壓力傳感器制作的電子秤已廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè),特別是微處理機(jī)的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)本文介紹了一種以MSP430單片機(jī)微處理器最小系統(tǒng)，并配以幾個主要的集輸入單價，準(zhǔn)確計算出物品的金額；同時把重量、金額顯示到液晶LCD上，它可以分析壓力過量程，并發(fā)出超重提示。關(guān)鍵詞：壓力傳感器放大器單片機(jī)aa1.1稱重技術(shù)和衡器的發(fā)展11.2電子秤的發(fā)展現(xiàn)狀12.2硬件設(shè)計電路原理圖4第3章MSP430單片機(jī)電子秤系統(tǒng)硬件設(shè)計3.5.2MSP430F436結(jié)構(gòu)3.5.4MSP430F436存儲器結(jié)構(gòu)和地址空間23第4章鍵盤和LCD的設(shè)計4.1鍵盤電路設(shè)計24秤無疑具有極其廣闊的市場前景。本文設(shè)計的電子秤以MSP430單片機(jī)為主要部件,通過對硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計。硬件由電阻應(yīng)變式稱重傳感器、MSP430INA156和LCD液晶組成電子秤，可測量0～。稱重傳感器輸出的電量是模擬量，數(shù)值比較小，達(dá)不到A/D轉(zhuǎn)換接收的電壓范圍。所以送A/D轉(zhuǎn)換之前要對其進(jìn)行前端放大、整形濾波等處理，由儀器放大器電路實(shí)現(xiàn)；然后，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果才能送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將其數(shù)據(jù)送入LCD顯示。統(tǒng)，使得科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動化程度得以顯著提高。作為重量測量儀器，智能電子秤在各行各業(yè)開始顯現(xiàn)其測量準(zhǔn)確，測量速度快，為測量領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。橋傳感器為主,測量0～500g電子秤，隨時可改變上限閾值，并達(dá)到閾值報警的功能。稱重傳感器輸出的電量是模擬量，數(shù)值比較小達(dá)不到A/D轉(zhuǎn)換接收的電壓范圍。所以送A/D轉(zhuǎn)換之前要對其進(jìn)行前端放大、整形濾波等處理。然后，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果才能送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示。其數(shù)據(jù)顯示部分采用LCD2、閾值修改與重設(shè)功能。3、超值報警功能。解智能儀器的工作原理以及其優(yōu)異的性能。論述調(diào)試與分析過程。利用《CSY-2000傳感器與檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺》中的電阻應(yīng)變片式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓剿脑?～5V之間的信號。A/D進(jìn)行A/DA/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809/顯示采用8279，蜂鳴器由單片機(jī)的P1.1口控制。路進(jìn)入A/DLCD顯示器顯示。原理框圖如圖2-1所示。2.2半橋電子秤的硬件方案設(shè)計1．測量部分:用半橋傳感器和振動臺實(shí)現(xiàn)從非電量（質(zhì)量）到電量（電壓）的轉(zhuǎn)換即。2．調(diào)理電路：主要指由雙運(yùn)放組成的運(yùn)算放大電路。由于半橋傳感器的輸出電壓比較小，只有幾個毫伏，而A/D轉(zhuǎn)換器要求的電壓在0V-5V之間,而放大電路的增益是可調(diào)的，故運(yùn)用運(yùn)算放大電路將電壓信號放大到所要求的的范圍。濾波電路。3．A/D轉(zhuǎn)換部分：計算機(jī)所能處理的是二進(jìn)制的數(shù)字量，而傳感器經(jīng)過放大器A/D轉(zhuǎn)換電路完成從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。4示并與A/D值比較，控制蜂鳴器進(jìn)行報警。6．報警電路部分：在所秤質(zhì)量超過設(shè)定閾值時，報警電路工作，蜂鳴器報警。設(shè)計、報警子程序的設(shè)計幾大部分。是實(shí)現(xiàn)超值報警功能的關(guān)鍵部分。傳感器輸出值與顯示值之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。A/D采樣值為十六進(jìn)制數(shù)，LCD顯示需要BCD來完成。數(shù)據(jù)采集子程序是控制A/D數(shù)據(jù)存儲區(qū)。這是數(shù)字化電子秤的關(guān)鍵。定的需求。并將鍵盤掃描值保存、顯示。鍵盤是電子秤的主要控制部件，不同按0～9FE”為確定閾值輸入?！盌”為進(jìn)入設(shè)置閾值界面。電阻值的大小，就可以反映外界力的大小。3.1.2傳感器的分類和選擇所謂半橋，即將電橋的四臂接入四應(yīng)變片。其中：一片受拉，一片受壓，另外兩應(yīng)變片不受力。全橋是兩片受拉，兩片受壓，故靈敏度比半橋式的大一倍。本方案采用半橋式傳感器。傳感器輸出電壓為毫伏級，而A/D轉(zhuǎn)換器所能處理的電壓是0～5V，所以必須在A/D轉(zhuǎn)換器前加入一個前置差動放大電路以實(shí)現(xiàn)電壓的放大，放大倍數(shù)為100～200倍，使輸出電壓為0～5V。故采用三運(yùn)放結(jié)構(gòu)。的溫度穩(wěn)定性，低噪單端輸出和和增益調(diào)整方便，適于在傳感器電路中應(yīng)用。如圖3-2所示，圖中為增益調(diào)節(jié)電阻，整個芯片僅為外接電阻，而運(yùn)放為增益為1的差動輸入放大器。利用理想運(yùn)放條件可列寫方程。進(jìn)行模數(shù)變換時，從啟動變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出，需要一定的時間，即A/D轉(zhuǎn)換的孔徑時間。當(dāng)輸入信號頻率較高，由于孔徑時間的存在，會造成較正確的數(shù)據(jù)采集。采樣保持器通常由保持電容器、模擬開關(guān)和運(yùn)算放大器組成。其中對于低速場管、場效應(yīng)管來作為開關(guān)。采樣保持器的原理：如圖，當(dāng)開關(guān)閉合時，V1通過限電流電阻向電容C充電，在電容值合理的情況下，V0隨Vi的變化而變化；當(dāng)K斷開時，由于電容C有一定的容量，此時輸出V0保持輸入信號再開斷開瞬間的電平值。在模擬信號輸入通道中，是否需要加采樣/保持器，取決于模擬信號的變化頻率和A/D須在A/D轉(zhuǎn)換器前加采樣/保持器。但如果輸入模擬量是直流量或者被測信號模擬量隨時間變化非常緩慢，采樣/保持（S/H）電路可以省去。設(shè)計中A/D轉(zhuǎn)換器用的是ADC0809A/D8路8位逐次逼近式轉(zhuǎn)換器，結(jié)果為8并且它的轉(zhuǎn)換精度在0.1%上下，比較適中，適用于一般場合。和與ADD.AADD.B00AOOOH的質(zhì)量，也可以進(jìn)行報警提示。LCD液晶顯示器是一種極低功耗顯示器，從電子表到計算器，從袖珍時儀表到便攜式微型計算機(jī)以及一些文字處理機(jī)都廣泛利用了液晶顯示器。本設(shè)計采用的顯示模塊是128×64819216X161288X1664X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）?？膳cCPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機(jī)：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等。M×N84.1引言程圖，并選擇合適的語言編寫程序；最后按照軟件總體設(shè)計時給出的結(jié)構(gòu)框圖，將各模塊連接成一個完整的程序。在主程序的設(shè)計中要合理地調(diào)用各模塊程序，特別注意各模塊的入口、出口及對硬件的、資源占用情況。采用模塊化設(shè)計方法以后依據(jù)儀表的功能要求將軟件的初始化模塊、轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、比較報警模塊、鍵盤輸入模塊、鍵功能處理模塊、延時模塊。分別進(jìn)行設(shè)計和調(diào)試，然后把它們連接起來，進(jìn)行總調(diào)。而硬件分成主機(jī)、過程通道、人機(jī)聯(lián)系部件、通信接口和電源等模塊。模塊化設(shè)計、研制、調(diào)試和修改，從而使復(fù)雜的工作得以簡化。模塊之間的相互獨(dú)立也有方法連接起來，才能構(gòu)成完整的儀表，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和輸出等各塊。模塊之間的聯(lián)系是由數(shù)據(jù)接口（數(shù)據(jù)緩沖器和標(biāo)志狀態(tài)）來完成的。硬件模塊的連接，是通過商業(yè)化的模板進(jìn)行連接完成的。要的。監(jiān)控程序的主要作用是實(shí)時的響應(yīng)來自系統(tǒng)的各種信息，按信息的類別進(jìn)行處理；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能自動的采取有效的措施，消除故障，保證系統(tǒng)能夠繼續(xù)進(jìn)行正常工作。要求。另外完成A/D的采樣結(jié)果從十六進(jìn)制數(shù)向十進(jìn)制數(shù)形式轉(zhuǎn)化。在IN0輸入的數(shù)最大為5V500g對應(yīng)的是4.8V制轉(zhuǎn)換方便，將系數(shù)放大100倍。并用小數(shù)點(diǎn)位置的變化體現(xiàn)這一過程。因而系數(shù)為：43．2數(shù)制轉(zhuǎn)換8166數(shù)據(jù)采集用A/D0809芯片來完成，主要分為啟動、讀取數(shù)據(jù)、延時等待轉(zhuǎn)換結(jié)束、讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果、存入指定內(nèi)存單元、繼續(xù)轉(zhuǎn)換（退出）幾個步驟。ADC0809初始化后，就具有了將某一通道輸入的0～5模擬信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字量00H—FFH，然后再存入8031內(nèi)部RAM的指定單元中。在控制方面有所區(qū)別。可以采用程序查詢方式，延時等待方式和中斷方式。圖調(diào)用8279當(dāng)前的顯示數(shù)據(jù)顯示符號。顯示歡迎界面顯示功能選擇界面有無按鍵有無按鍵是否為D是否為E是否為F顯示測量界面鍵盤輸入界面YNNYYYNNY圖4-4LCD顯示流程框圖開始返回為了是過程信息、按鍵內(nèi)容與顯示緩沖器相銜接，設(shè)計人員可在用戶RAM區(qū)開辟一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，作為顯示管理模塊與其他功能模塊的數(shù)據(jù)接口。如圖4-53.5.1的4X4以得出0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F各鍵對應(yīng)的鍵值：0D8H,0D0H,0D1H,0D2H,0C8H,0C9H,0CAH,0C0H,0C1H,0C2H，0C3H,0CBH,0D3H,0DBH,0DAH,0D9H碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。則將P1.0置為1，將發(fā)光二極管點(diǎn)亮，或使蜂鳴器發(fā)出聲音。這就需要一段比較程序以及一小段置1清0程序。子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、鍵盤掃描子程序、報警子程序。軟件調(diào)行硬件的連接。同樣硬件部分的調(diào)試也是不需要軟件連接而獨(dú)立進(jìn)行的。組裝工作。5.2調(diào)試故障及原因分析故障一：傳感器顯示電壓示數(shù)范圍與要求的LCD顯示器的質(zhì)量示數(shù)范圍不符。原因分析：沒有選擇好轉(zhuǎn)換系數(shù)，使質(zhì)量范圍不能滿足要求。解決方法：修改程序中的轉(zhuǎn)換子程序部分，在進(jìn)制轉(zhuǎn)換時計算出轉(zhuǎn)換系數(shù)值。故障二：經(jīng)過放大器的傳感器信號不穩(wěn)定，且不滿足設(shè)定的放大倍數(shù)。倍數(shù)。運(yùn)算放大器。隨著集成電路和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化，控系統(tǒng)中對象信息的入口，越來越受到人們的關(guān)注。傳感器好比人體“五官”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測量信息（物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件或裝置。了解有關(guān)智能儀器、單片機(jī)、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能達(dá)到要求。發(fā)出的信號不是很穩(wěn)定，所以稱重時誤差很大。如果使用精密度較高的傳感器，效果會好的多。A/D數(shù)，以便選取。還有就是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，選取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系數(shù)，使輸出滿足量程要求。最后是結(jié)果的顯示。本次設(shè)計使用LCD液晶顯示器，顯示效果較好。參考文獻(xiàn)1．趙茂泰.智能儀器原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2004：100-1562．張毅剛.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003：142-1693．賈伯年，俞樸.傳感器技術(shù).東南大學(xué)出版社，2000：33-624．單成祥.傳感器理論設(shè)計基礎(chǔ)及其應(yīng)用.國防工業(yè)出版社，1999：78-1335．李道華，李玲，朱艷.傳感器電路分析與設(shè)計.200061-881．趙茂泰.智能儀器原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2004：100-1562．張毅剛.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003：142-16