基于单片机的语音播报电子秤设计说明

1 引言

在生活中我们经常需要用秤来测量物体的重量，由于秤在我们日常生活中的应用十分广泛，我们对其的设计要求就需要操作方便、易于识别。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，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。电子秤向提高精度和降低成本方向发展的趋势引起了对低成本、高性能模拟信号处理器件需求的增加。

1.1 称重技术的发展与成果

电子称的发展过程经历了由简单到复杂、又粗糙到精密、由机械到机电结合再到全电子化、由单一功能到多功能的过程[1]。特别是近30年以来，工艺流程中的现场称重、配料定量称重、以及产品质量的监测等工作，都离不开能输出信号的电子衡器。近年来电子称已愈来愈多地参与到数据的处理和控制过程中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收货业务及商业销售领域中不可或缺的组成部分。随着称重传感器各项性能的不断突破[2]，为电子称的发展奠定了基础，国外如美国、西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了0.1%称量准确度的电子称，并在70年代中期约对75%的机械称进行了机电结合式改造。

我国的衡器在20世纪40年代以前还全是机械式的，40年代开始发展了机电结合式的衡器，50年代开始出现了以称重传感器为主的电子衡器，80年代以来，我国通过自行研究引进消化吸收和技术改造，已由传统的机械式衡器步入集传感器、微电子技术、计算机技术与一体化的电子衡器发展阶段[3]。随着称重传感器技术以及超大规模集成电路和微处理器的进一步发展，电子称重技术及其应用围将更进一步的发展，并被人们越来越重视。根据近些年来电子称重技术和电子衡器的发展情况及电子衡器市场的需求，电子称的发展动向为：小型化、模块化、智能化、集成化；其技术性能趋向于速率高、准确度高、可靠性高；其应用性趋向综合性、组合性[4]。

1.2 电子秤的组成

1.2.1电子秤的基本结构

电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的电了秤均由以下三部分组成[5]：

a)承重、传力复位系统

它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。

b) 称重传感器

即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。

按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、卢表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。

对称重传感器的基本要：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠[6]。

c) 测量显示和数据输出的载荷测量装置[7]

即处理称重传感器信号的电子线路（包括放人器、模数转换、电流源或电压源、调节器、补尝元件、保护线路等）和指示部件（如显示、打印、数据传输和存贮器件等）。这部分习惯上称载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量电路中，通常包括前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、控制和驱动显示等环节[8]。

1.2.2电子秤的工作原理[9]

当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力—电效应，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(电压或电流等)。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由A/D器进行转换[10]，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、A/D转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成[11]。

1.2.3电子秤的计量性能

电子秤的计量性能涉及的主要技术指标有：量程、分度值、分度数、准确度等级等。

a）量程：电子衡器的最大称量Max，即电子秤在正常工作情况下，所能称量的最大值。

b）分度值：电子秤的测量围被分成若干等份，每份值即为分度值，用e或d来表示。c）分度数：衡器的测量围被分成若干等份，总份数即为分度数用n表示。

d）准确度等级[12]

国际法制计量组织把电子秤按不同的分度数分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类等级，分别对应不同准确度的电子秤和分度数n的围，如下表1.1所示：

表1.1 电子秤等级分类

1.3 课题设计思路

本课题要求利用单片机实现一种简便易实现的电子秤，具体模块包括称重传感器[13]、放大器、转换器、单片机、显示器等几部分。具体设计指标为：能测量体重且误差不大于50克、语音播报测量结果、低电压报警、低功耗设计[14]。

由于体重的称量围比较大，在做实物时对所需的传感器和电子秤支架要求比较高，考虑到学校实验室现有条件以及成本等因素，经指导老师同意，本次设计的电子秤量程改为0～3kg。

本课题的主要设计思路是：利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，然后再经过模数转换器转换为数字信号，最后把数字信号送入单片机。单片机经过相应的处理后，得出当前所称物品的重量，并通过数码管显示显示数值以及扬声器进行语音播报。其主要技术指标为：称量围0～3kg；分度值0.001kg；精度等级中准确度（Ⅲ级）；电源分为给系统供电的5V以及给语音播报模块的3V两部分。

2 系统方案论证与选型

按照本设计功能的要求，系统主要由控制器部分、测量部分、数据显示部分和语音播报部分这四个部分组成，系统设计总体方案框图如图2.1所示。

图2.1 系统设计总体方案

测量部分是利用称重传感器检测压力信号，得到微弱的电信号（本设计为电压信号），而后经放大电路处理后，送A/D转换器，将模拟量转化为数字量输出。控制器部分接受来自A/D转换器输出的数字信号，经过复杂的运算，将数字信号转换为物体的实际重量信号，并通过控制器实现数据的显示以及语音播报的功能。

2.1 控制器部分

本设计由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器,而且以单片机为主控制器的设计，可以容易地将计算机技术和测量控制技术结合在一起，组成新型的只需要改变软件程序就可以更新换代的“智能化测量控制系统”。这种新型的智能仪表在测量过程自动化、测量结果的数据处理以及功能的多样化方面，都取得了巨大的进展。

本设计对于系统并没有其他高标准的要求，结合A/D采集模块、数据显示模块和语音报数模块对单片机端口的要求，可以采用AT89C51单片机或者AT89SXX系列单片机[15]。

2.2 数据采集部分

2.2.1传感器的选择

在本设计中，传感器是一个十分重要的元件，传感器的精度决定电子秤的测量精

度，因此对传感器的选择显得特别重要。在选择传感器时不仅要注意其量程和参数，还要充分考虑与其相配置的各种电路的设计难易程度和设计性价比等。

传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但在实际使用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。 方案一 压电传感器

压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。

压电传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于动态力学量的测量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。目前多用于加速度和动态力或压力的测量。压电器件的弱点：高阻、小功率。功率小，输出的能量微弱，电缆的分布电容及噪声干扰影响输出特性，这对外接电路要求很高。 方案二 电容式传感器

电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容变化的一种传感器。它有结构简单、灵敏度高、动态响应好、可实现非接触测量、具有平均效应等优点。电容传感器可用来检测压力、力、位移以及振动学非电参量。

电容传感器的基本工作原理可用最普通的平行极板电容器来说明。两块相互平行的金属极板，当不考虑其边缘效应（两个极板边缘处的电力线分布不均匀引起电容量的变化）时，其电容量为：

d A

C r 0εε=

(2.1)

式（2.1）中

d ——两极板间的距离

A ——两平行极板相互覆盖的有效面积

r ε——介质的相对介电常数 0ε——真空中介电常数

若被测量的变化式中，d 、A 、r ε三个参量中任一个发生变化，都会引起电容量的变化，通过测量电路就可转换为电量输出。

虽然电容式传感器有结构简单和良好动态特性等诸多优点，但也有不利因素： a ）小功率、高阻抗。受几何尺寸限制，电容传感器的电容量都很小，一般仅几皮法至几十皮法。因C 太小，故容抗C X c ω1

=很大，为高阻抗元件，负载能力差；又因

其视在功率C u P ω2

0=，C 很小，则P 也很小，故易受外界干扰，信号需经放大，并采取抗干扰措施。

b ）初始电容小，电缆电容、线路的杂散电路所构成的寄生电容影响很大。 方案三 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。 应变片式传感器有如下特点：

a ）应用和测量围广，应变片可制成各种机械量传感器。

b ）分辨力和灵敏度高，精度较高。

c ）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。

通过以上对压力传感器的分析与比较，综合考虑本次设计的技术指标，选择方案三。在实际工作中为确保传感器线性好、精度高，要求称重传感器的有效量程在20%～80%之间，因此购买了最大量程为10千克的电阻应变式传感器，其主要技术指标如表2.1所示。

表2.1 压力传感器主要技术指标

2.2.2 放大电路的设计[16]

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、控制或进行信号转换。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，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：

a)输入阻抗应远大于信号源阻。否则，放大器的负载效应会使所测电压造成偏差。 b ）抗共模电压干扰能力强。

c ）在预定的频带宽度有稳定准确的增益、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。

d ）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。

由于专用仪表放大器芯片部采用差动输入，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。结合学校实验室的情况，本设计采用OP07芯片来设计放大电路。

采用OP07设计的基本放大电路如图2.2所示，由模电和电路知识可算出OP07输出端的电压3U ，计算过程为：

cc V R R R U 2

12

1+=

（2.2）

cc V R

R R

U +=

32 （2.3）

)(124

5

3U U R R U -=

（2.4） 由（2.2）和（2.3）代入（2.4）得

cc V R R R R R R R R

U 4

521233)(

+-+= （2.5）

图2.2 采用OP07设计的基本放大电路

为满足实际情况下所需的放大倍数需要，由（2.5）可知，可以增大4

5

R R 的值，同时也可以在OP07之后继续级联OP07进行对电压的放大。 2.2.3 A/D 转换器的选择

A/D 转换部分是整个设计的关键，这一部分处理不好，会使得整个设计毫无意义。目前，世界上有多种类型的ADC ，有传统的并行、逐次逼近型、积分型ADC ，也有近年来新发展起来的∑-Δ型和流水线型ADC ，多种类型的ADC 各有其优缺点并能满足不同的具体应用要求。目前， ADC 集成电路主要有以下几种类型：

a ）并行比较A/D 转换器：如ADC0808、 ADC0809等 。并行比较ADC 是现今速度最快的模/数转换器，采样速率在1GSPS 以上，通常称为“闪烁式”ADC 。它由电阻分压器、比较器、缓冲器及编码器四种分组成。这种结构的ADC 所有位的转换同时完成，其转换时间主取决于比较器的开关速度、编码器的传输时间延迟等。缺点是：并行比较式A/D 转换的抗干扰能力差，由于工艺限制，其分辨率一般不高于8位。

b）逐次逼近型A/D转换器：如：ADS7805、ADS7804等。逐次逼近型ADC是应用非常广泛的模/数转换方法，这一类型ADC的优点：高速，采样速率可达 1MSPS；与其它ADC相比，功耗相当低；在分辨率低于12位时，价格较低。缺点：在高于14位分辨率情况下，价格较高；传感器产生的信号在进行模/数转换之前需要进行调理，包括增益级和滤波，这样会明显增加成本。

c）积分型A/D转换器：如：ICL7135、ICL7109、ICL1549、MC14433等。积分型ADC 又称为双斜率或多斜率ADC，是应用比较广泛的一类转换器。它的基本原理是通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。与此同时，在此时间间隔利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现A/D转换。积分型ADC两次积分的时间都是利用同一个时钟发生器和计数器来确定，因此所得到的表达式与时钟频率无关，其转换精度只取决于参考电压VR。此外，由于输入端采用了积分器，所以对交流噪声的干扰有很强的抑制能力。若把积分器定时积分的时间取为工频信号的整数倍，可把由工频噪声引起的误差减小到最小，从而有效地抑制电网的工频干扰。这类ADC 主要应用于低速、精密测量等领域，如数字电压表。其优点是：分辨率高，可达22位；功耗低、成本低。缺点是：转换速率低，转换速率在12位时为100～300SPS。d）压频变换型ADC：其优点是：精度高、价格较低、功耗较低。缺点是：类似于积分型ADC，其转换速率受到限制，12位时为100～300SPS。

考虑到本系统中对物体重量的测量和使用的场合，精度要求不是很苛刻，转换速率要求也不高，而双积分型A/D转换器精度高，具有精确的差分输入，且双积分型A/D转换器具有很强的抗干扰能力，因此本设计理想的A/D转换器应选择双积分型A/D转换器。但考虑到实验室只有并行比较A/D转换器（ADC0808和ADC0809）的实际情况，且本设计所选择的压力传感器灵敏度较高，所产生的电信号变化也较快，且误差要求50g，因此本设计选用并行比较A/D转换器ADC0809。

2.3 显示电路的选择

数据显示是电子秤的一项重要功能，是人机交换的主要组成部分，它可以将测量电路测得的数据经过微处理器处理后直观的将物体质量显示出来。数据显示部分可以有以下两种方案供选择：一是 LED数码管显示,二是LCD液晶显示两种选择。本设计中只要求显示物体质量，因此采用LED数码管显示即可。

2.4 语音播报功能的实现

本设计要求语音播报功能[17]，考虑到电子秤的称量结果，语音播报模块至少需要包含0～9十个数字、点和单位（千克或者公斤）这些语音量，经过查阅相关资料，本设计选择了市亿矽特科技的电子称语音芯片SC1010B。

3 系统硬件电路设计

3.1 基于AT89C51的主控电路

3.1.1 AT89C51芯片简介

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51芯片共有40个引脚，其芯片引脚图如图3.1所示。具有以下标准功能：128字节部RAM、32 个I/O 口线、两个16位定时/计数器、一个5向量两级中断结构、一个全双工串行通信口、片振荡器及时钟电路。另外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作，但RAM、定时器、计数器、串口和中断系统仍在工作。掉电保护方式下，RAM容被保存、振荡器被冻结、单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

图3.1 AT89C51管脚图

3.1.2 单片机管脚说明

a）P0～P3口引线

P0：是一个8位漏级开路的双向I/O通道，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：是一个部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：是8个带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如表3.1所示。

表3.1 P3口特殊功能

b）控制信号线

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE 脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。

EA /VPP：当EA保持低电平时，CPU只执行片外程序存储器指令；当EA端保持高电平时，CPU执行片程序存储器指令。在FLASH编程期间，此引脚也用于接收12V 编程电源电压（VPP）。

XTAL1：作为振荡器倒相放大器的输入。使用外振荡器时，需接地。

XTAL2：作为振荡器的倒相放大器的输出和部时钟工作电路的输入。使用外振荡器时，接收外振荡器信号。

RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。单片机复位以后，P0～P3口输出高电平，SP指针重新赋值为07H，其他特殊功能寄存器和程序计数器PC被清零。

3.1.3 单片机最小系统电路构成

单片机的最小系统由时钟电路、复位电路、电源电路及单片机构成，其电路图和实物图分别如图3.2和图3.3所示。单片机的时钟信号用来提供单片机片各种操作的时间基准，复位操作则使单片机的片电路初始化，使单片机从一种确定的初态开始运行。单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：部振荡方式和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或瓷谐振器，就构成了部振荡方式。由于单片机部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。

图3.2 AT89C51最小系统电路图

图3.3 单片机最小系统实物模块

3.2 数据采集电路设计

3.2.1 传感器参数的测量与计算

在本设计中，传感器是采集实际物体重量的元器件，主要把重量的变化转化为变化的电压信号，因此需要测量该压力传感器的特性曲线。

根据表2.1中传感器的参数，将传感器接入电路，用万用表测得传感器的输入电阻为406Ω，输出电阻为349Ω，鉴定传感器正常，可以使用。

测试传感器可以正常使用后，开始测试传感器的特性曲线，测试方法为：将传感器接入电路，放上支架，测出此时的空载组织，然后依次增加砝码测出相应的电阻阻值，每次重量的增量为50克，测出该传感器负载0～3000克时相对应的电阻值，如图3.4所示。

图3.4 传感器阻值与压力关系测试

按照上述方法，依次测出传感器的电阻值，并将数据一一记录，待量程围的数据测完后，将数据输入Excel进行数据分析，描绘该压力传感器的特性曲线，从而得出该压力传感器电阻值与其所负载重量之间的关系式，从而代入放大采集电路中计算出

U，所测数据如表3.2所示。

A/D采集端口的电压值

o

表3.2 压力传感器阻值与负载重量关系

将以上数据输入Excel中进行处理，得出其关系曲线，如图3.5所示。

图3.5 传感器阻值与负载重量关系图

由图3.5可知，该传感器的阻值与负载质量为线性关系，这就便于放大电路的设

计与计算，并且由此可知A/D 采集端的电压0U 与传感器负载重量W 也成线性关系。 3.2.2 放大电路

通过对传感器阻值特性的测试，由表3.2可知在本设计量程以及误差围，该传感器的阻值变化较小，因此对于放大电路的设计要求较高。在Proteus 的仿真中发现电压变化为百分位级别，因此放大电路的增益应设置为放大100倍，为保证电路的稳定性，在图2.2的基础上采用级联OP07的方式进行设计放大电路，OP07的管脚图如图3.6所示，所设计的放大电路如图3.7所示。

图3.6 OP07管脚图

图3.7 放大电路

由图3.7可知：

)(10)(12124

5

3U U U U R R U -=-=

（3.1） 3314

15

010)1(U U R R U =+

= （3.2） )(10012U U U o -= （3.3）

由计算可知，此电路可以达到放大100倍的效果，在Ptoteus中的仿真结果如图3.8所示。

图3.8 放大电路的仿真

3.2.3 A/D转换与AT89C51接口连接

ADC0809是多通道8位A/D转换器，置多路模拟开关及通道地址译码，能对多路模拟信号进行分是采集与转换。ADC0809的管脚图图如图3.9所示。

图3.9 ADC0809管脚图

其中IN0～IN7为8路模拟信号输入端，D0～D7为数据输出端，ADDA、ADDB、ADDC 为地址码输入端，ALE为地址锁存信号输入端，上升沿有效。ADC0809与单片机接口电路连接如图3.10所示。

图3.10 ADC0809与单片机接口电路

由于实验室缺少或非门，因此在硬件搭设中采用或门和非门，实物中该模块如图3.11所示。

图3.11 ADC0809与单片机接口硬件电路

3.2.4 测量算法

根据图3.8所示的放大电路，分别改变压力传感器的阻值，得出放大电路输出电U随压力传感器阻值R改变的相应数值，由于压力传感器阻值与其所负载的重量有压

o

U与压力传感器负载的重量之间的关系，所测得的数据如表 3.3关，因而可以推出

o

所示。

表3.3 放大电路输出电压与负载量关系表

将以上数据输入Excel中进行处理，得出其关系曲线，如图3.12所示。

图3.12 负载与输出电压关系曲线图

由图3.12可知压力传感器负载重量与放大电路输出电压（A/D数据输入端）成线性关系，可求出其关系式。ADC0809将采集的模拟信号转换为数字信号后送入单片机，单片机根据A/D模块采集到的电压量，经过换算可以求出压力传感器负载重量，