基于单片机的电子秤设计_课程设计说明书
基于STM32F1单片机的电子秤设计

基于STM32F1单片机的电子秤的设计1.本文概述随着技术的进步和电子技术的普及,电子秤已成为日常生活和工业生产中不可或缺的工具。
与传统的机械秤相比,电子秤具有更高的测量精度、更强的功能性和更广泛的应用范围。
本文旨在设计一种基于STM32F1单片机的电子秤。
该设计不仅专注于电子秤的称重和单位转换等基本功能,而且通过使用STM32F1微控制器,赋予电子秤更智能的功能,如数据存储、传输和用户界面交互。
文章首先介绍了STM32F1单片机的特点和适用性,然后详细阐述了电子秤的设计原理、硬件选择和软件实现。
本文还包括对系统的测试结果和分析,以验证设计的有效性和可靠性。
通过本文的研究和设计,有望为电子秤领域提供一种创新实用的解决方案。
2.系统设计原则在这种电子秤的设计中,STM32F1微控制器作为核心控制器,其重要性体现在以下几个方面:处理能力:STM32F1系列微控制器基于ARM CortexM3内核,具有强大的处理能力和高效的能耗比。
其最大工作频率可达72MHz,足以处理电子秤所需的复杂计算和数据传输任务。
集成:该系列微控制器集成了丰富的外围接口,如ADC(模数转换器)、UART(通用异步收发器)、I2C(集成电路总线)等。
这些接口对电子秤的设计至关重要。
稳定性和可靠性:STM32F1微控制器具有优异的抗干扰能力和稳定性,适用于工业应用,确保了电子秤在复杂环境中的准确性和可靠性。
电子秤的核心部件是传感器,用于将物体的重量转换为电信号。
在该设计中,选择了压力传感器作为主要测量元件。
传感器的工作原理是基于弹性变形。
当物体受到压力时,传感器内部的电阻应变计变形,从而改变电阻值并通过惠斯通电桥将其转换为电压信号。
信号放大和滤波:传感器输出的模拟信号通常较弱,需要通过信号放大器进行放大。
为了提高信号质量,设计了滤波电路来去除噪声,保证信号的准确性。
模数转换:通过STM32F1微控制器内置的ADC将放大后的模拟信号转换为数字信号,使微控制器易于处理和计算。
基于单片机的实用电子秤设计

基于单片机的实用电子秤设计一、硬件设计1、传感器选择电子秤的核心部件之一是称重传感器。
常见的称重传感器有电阻应变式、电容式等。
在本设计中,我们选用电阻应变式传感器,其原理是当物体的重量作用在传感器上时,传感器内部的电阻应变片会发生形变,从而导致电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化,就可以计算出物体的重量。
2、信号放大与调理传感器输出的信号通常比较微弱,需要经过放大和调理才能被单片机处理。
我们使用高精度的仪表放大器对传感器输出的信号进行放大,并通过滤波电路去除噪声干扰,以提高测量的准确性。
3、单片机选型单片机是整个电子秤系统的控制核心。
考虑到性能、成本和开发难度等因素,我们选用 STM32 系列单片机。
STM32 系列单片机具有丰富的外设资源、较高的运算速度和良好的稳定性,能够满足电子秤的设计需求。
4、显示模块为了直观地显示测量结果,我们选用液晶显示屏(LCD)作为显示模块。
LCD 显示屏具有功耗低、显示清晰、视角广等优点。
通过单片机的控制,可以在 LCD 显示屏上实时显示物体的重量、单位等信息。
5、按键模块为了实现电子秤的功能设置,如单位切换、去皮、清零等,我们设计了按键模块。
按键模块通过与单片机的连接,将用户的操作指令传递给单片机进行处理。
6、电源模块电源模块为整个电子秤系统提供稳定的电源。
我们使用线性稳压器将输入的电源电压转换为适合各个模块工作的电压,以确保系统的正常运行。
二、软件算法1、重量计算算法根据传感器的特性和放大调理电路的参数,我们可以建立重量与传感器输出信号之间的数学模型。
通过对传感器输出信号的采集和处理,利用数学模型计算出物体的实际重量。
2、滤波算法为了消除测量过程中的噪声干扰,提高测量的稳定性和准确性,我们采用数字滤波算法对采集到的信号进行处理。
常见的数字滤波算法有中值滤波、均值滤波等。
在本设计中,我们选用中值滤波算法,其原理是对连续采集的若干个数据进行排序,取中间值作为滤波后的结果。
基于单片机的电子秤的设计

四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:基于单片机的电子秤的设计专业: 应用电子技术班级: 应电12-3学号: 1111111姓名: 某某某指导教师: 某某某二〇一四年十一月二十五日四川信息职业技术学院毕业设计(论文)任务书目录摘要 (1)绪论 (2)第一章方案设计与论证 (3)1.1方案选择 (3)1.2方案论证 (4)第二章硬件设计与分析 (5)2.1单片机最小系统 (5)2.1.1 芯片介绍 (5)2.1.2 时钟电路设计 (8)2.1.3 复位电路设计 (9)2.2信号采集模块 (10)2.2.1 传感器的选择 (10)2.2.2 传感器的选择 (10)2.3数据转换电路 (11)2.3.1 A/D转换器的选择 (11)2.3.2 ADC0832的介绍 (11)2.3.3单片机对ADC0832的控制原理 (12)2.4声光报警电路 (13)2.5显示电路 (13)2.6整机电路 (14)第三章软件设计 (15)3.1主程序流程图 (15)3.2模数转换子程序 (16)3.3报警子程序设计 (17)3.3报警子程序设计 (18)第四章系统仿真与调试 (20)4.1常用调试工具 (20)4.2P ROTEUS电子秤的工作过程 (20)结论 (23)参考文献 (24)附录1 整机电路图 (25)附录2 程序清单 (23)附录3 元器件清单表 (31)摘要随着微电子技术的应用,市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求。
为了改变传统称重工具在使用上存在的问题,在本设计中将智能化、自动化、人性化用在了电子称重的控制系统中。
本系统主要由单片机来控制,测量物体重量部分由称重传感器及A/D转换器组成,加上显示单元,此电子秤俱备了功能多、性能价格比高、功耗低、系统设计简单、使用方便直观、速度快、测量准确、自动化程度高等特点。
本系统以AT89C51单片机为主控芯片、辅以传感器采集模块、声光报警电路、电源供电模块、显示电路模块、数据转换模块等构成智能称重系统,从而实现自动称重系统的称重功能、声光报警功能。
基于单片机的电子秤设计

简易电子计量秤摘要本设计给出了以MSP430混合信号单片机为核心的低功耗电子秤的设计方案.整个系统包括电阻应变片电桥模块,差模信号放大模块,A/D转换模块,段式LCD显示模块.应变片电桥将所称物体的重量转换为电压量,仪表运放和高精度运放分别完成电桥电压的双端到单端转换和后级放大,A/D转换器将放大后的电压信号转换为数字量传送给MSP430单片机,经软件控制计算后送LCD 显示。
关键词:电子秤应变片仪表运放 MSP430 低功耗.一、系统设计1.1任务要求根据下面框图设计一简易的电子计量秤通过单片机的最小系统和软件控制,并通过显示器显示出来。
基本要求:1、称重范围:最小称量:10g 最大称量:5Kg感量(单位):Kg 解析量:10g2、测量相对误差:≤±1%3、使用750mA(3.6V)的锂电池供电,持续工作时间大于一年;且具有自动待机功能;4、4位数码显示不能使用集成一体化压力传感器;5、成本控制在100元人民币以下;发挥部分:1尽量延长工作时间(大于一年);2、提高测量精度(≤±5%);3、采用交直流两种设计, 交流优先。
1.2 方案论证与设计方案设计1.2.1称重传感器方案方案一:采用分立式电阻应变片重物使电阻应变片产生弹性形变从而改变其阻值,通过阻值的变化即可得到重量的变化.分立式应变片的优点是价格较低廉,选择范围灵活.但是现有条件下难以得到能和应变片阻抗相匹配的桥臂电阻,并且温度系数也无法匹配,而且安装十分复杂.方案二:采用集成称重传感器称重传感器实际上也是用分立应变片制成,但是厂商已经将其配成平衡电桥,作为使用者就免去了粘贴,安装,和电桥平衡的调整等极其复杂的过程.对于以上两种方案,考虑到方案一在现有条件下可实现性很低,故采用第二种方案,即集成称重传感器.1.2.2 电阻变换方案方案一:采用恒流源应变片的电阻变化并不能直接测量,必须转化为电压等可测量的量,此方案采用恒流源驱动应变片,由于电流恒定,因此电阻的变化将直接导致电阻上的压降的变化.缺点是恒流源的显著的温度漂移,成本高.方案二:采用不平衡电桥由图可知,电桥简单的将电阻的变化转化为电压的变化.并且通过匹配桥臂电阻,可以使温度漂移相互抵销.综合考虑两种方案,第二种方案更加简洁精确,容易制作成本低廉,故采用电桥变换方案.1.2.3 信号放大方案方案一:由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器差动放大器具有高输入阻抗,增益高的特点,可以利用普通运放(如OP07)做成一个差动放大器。
基于单片机的电子秤设计报告

五邑大学信息工程学院课程设计报告课程名称:电子系统设计技术专业:______ 通信工程_______ 班级:AP10057班学号:_________ 11 _________ 姓名:___________ 李绍杰指导教师:周开利设计时间:2013年1月2日评定成绩: _____________________设计课题题目:电子秤一、设计任务与要求1. 本次的课程设计任务是设计一个电子秤,首先我们来了解一下电子秤的基本的背景和设计意义。
电子秤在很早以前就开始被被人们广泛运用。
它是一个现代化的称重仪器,结合了计算机技术,信息处理,数字技术等等的很多的高科技技术。
电子秤,属于衡器的一种,是利用胡克定律或力的杠杆平衡原理测定物体质量的工具。
电子秤主要由承重系统(如秤盘、秤体)、传力转换系统(如杠杆传力系统、传感器)和示值系统(如刻度盘、电子显示仪表)3部分组成。
按结构原理可分为机械秤、电子秤、机电结合秤三大类。
[电子秤拥有许多过去的简单的机械化的称重技术所没有的优点。
例如,第一方面:电子秤的重量轻,体积小,容易携带,并且容易维修;第二方面:因为电子秤是运用了以单片机为中心控制单元,通过称重传感器进行模数转换单元,再通过配合键盘、显示电路及强大软件来组成,所以电子秤的准确率高,并且很快速,能够让人们很直观地看到称重的结果,这样更加深受人们的喜欢。
第三方面:电子秤不仅仅只是客观的物体,它通过了压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。
然后通过前端信号处理电路进行准确的线性放大最后把放大后的模拟电压信号经A/D转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中,再经过单片机控制译码显示器,从而显示出被测物体的重量。
这是一个很高端,很人性化的发展,能够实现人机的信息转换。
第四方面:电子秤不再像过去的机械称重器那样功能局限,如今的电子秤更是能够广泛应用在商业,工农业,科技,交通等等很多方面。
并且对人们日常生活的影响越来越大。
单片机课程设计报告 基于单片机的电子秤设计

基于单片机的电子秤设计一、【设计题目】基于单片机的电子秤设计二、【设计要求】设计要求如下:(1)设计一款电子秤,用LCD液晶显示器显示被称物体的质量(2)可以设定该秤所称的上限(3)当物体超重时,能自动报警。
三、【设计过程】1.【方案设计】微控制器技术、传感器技术的发展和计算机技术的广泛应用,电子产品的更新速度达到了日新月异的地步。
本系统在设计过程中,除了能实现系统的基本功能外,还增加了打印和通讯功能,可以实现和其他机器或设备(包括上位PC机和数据存储设备)交换数据.除此之外,系统的微控制器部分选择了兼容性比较好的AT89系列单片机,在系统更新换代的时候,只需要增加很少的硬件电路,甚至仅仅删改系统控制程序就能够实现。
另外由于实际应用当中,称可以有一定量的过载,但不能超出要求的范围,为此本设计提供了过载提示和声光报警功能。
综上所述,本课题的主要设计方案是: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及总额,然后再显示出来。
此外,还可通过键盘设定所称物品的价格。
主要技术指标为:称量范围0~5kg;分度值0.01kg;精度等级Ⅲ级;电源DC1.5V(一节5号电池供电)。
其设计框图如图3.1所示。
这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便,集质量称量功能与价格计算功能于一体,能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。
图3.1 系统设计框图2.【器件选择】2.1单片机选择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”。
考虑到本设计中程序部分比较大,根据总体方案设计的分析,设计这样一个简单的的系统,可以选用带EPROM 的单片机,由于应用程序不大,应用程序直接存储在片内,不用在外部扩展存储器,这样电路也可简化。
单片机智能电子秤设计说明书

单片机电子秤说明书秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。
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。
和传统秤相比较,电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现,具有精度高、功能强等特点。
本课题设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。
该电子秤的测量范围为0-10Kg,测量精度达到5g,有高精度,低成本,易携带的特点。
电子秤采用液晶显示汉字和测量记过,比传统秤具有更高的准确性和直观性。
另外,该电子秤电路简单,使用寿命长,应用范围广,可以应用于商场、超市、家庭等场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。
一、功能描述1、采用高精度电阻应变式压力传感器,测量量程0-10kg,测量精度可达5g。
2、采用电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换,HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术,是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片。
3、采用STC89C52单片机作为主控芯片,实现称重、计算价格等主控功能。
4、采用128*64汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。
5、采用4*4矩阵键盘进行人机交互,键盘容量大,操作便捷。
6、具有超量程报警功能,可以通过蜂鸣器和LED灯报警。
7、系统通过USB电源供电,单片机程序也可通过USB线串行下载。
二、硬件设计1、硬件方案单片机电子秤硬件方案如图1所示:图1 单片机电子秤硬件方案称重传感器感应被测重力,输出微弱的毫伏级电压信号。
该电压信号经过电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。
HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术,是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片,内置增益控制,精度高,性能稳定。
HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。
单片机智能电子秤设计说明书

单片机电子秤说明书秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。
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。
和传统秤相比较,电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现,具有精度高、功能强等特点。
本课题设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。
该电子秤的测量范围为0-10Kg,测量精度达到5g,有高精度,低成本,易携带的特点。
电子秤采用液晶显示汉字和测量记过,比传统秤具有更高的准确性和直观性。
另外,该电子秤电路简单,使用寿命长,应用范围广,可以应用于商场、超市、家庭等场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。
一、功能描述1、采用高精度电阻应变式压力传感器,测量量程0-10kg,测量精度可达5g。
2、采用电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换,HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术,是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片。
3、采用STC89C52单片机作为主控芯片,实现称重、计算价格等主控功能。
4、采用128*64汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。
5、采用4*4矩阵键盘进行人机交互,键盘容量大,操作便捷。
6、具有超量程报警功能,可以通过蜂鸣器和LED灯报警。
7、系统通过USB电源供电,单片机程序也可通过USB线串行下载。
二、硬件设计1、硬件方案单片机电子秤硬件方案如图1所示:图1 单片机电子秤硬件方案称重传感器感应被测重力,输出微弱的毫伏级电压信号。
该电压信号经过电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。
HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术,是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片,内置增益控制,精度高,性能稳定。
HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。
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课程设计说明书基于单片机的电子秤设计摘要本系统针对电子称的自动称重、数据处理等进行了设计和制作。
为了阐明用单片机是如何对采样数据进行处理,对数据的采集和转换、计算问题进行了研究,讨论了单片机控制系统中关键的计算问题。
本文在给出智能电子称硬件设计的基础上,详细分析了电子称的软件控制方法。
单片机控制的电子称结构简单,成本低廉,深受人们的喜爱,本文将对此进行详细讨论。
关键词:电子称,AT89S52单片机,称重传感器目录1绪论 (4)1.1选题背景与意义 (4)1.2基本工作原理及框图 (4)2系统方案论证与选型 (4)2.1控制器部分 (5)2.2数据采集部分 (5)2.2.1传感器的选择 (5)2.2.2放大电路的选择方案 (6)2.2.3 A/D转换器的选择 (6)2.3键盘处理部分方案论证 (8)2.4显示器部分的选择 (8)2.5超量程报警部分选择 (8)3硬件电路设计 (8)3.1AT89S52介绍 (9)3.1.1 单片机管脚说明 (10)3.1.2 AT89S52的最小系统电路构成 (12)3.2A/D转换器与AT89S52单片机接口电路设计 (13)3.3显示电路与AT89S52单片机的接口电路设计 (15)3.4键盘电路与AT89S52单片机接口电路设计 (17)3.5报警电路的设计 (18)4系统软件设计 (19)4.1主程序设计 (19)4.2子程序设计 (20)4.2.1 A/D转换启动及数据读取程序设计 (20)4.2.2显示子程序设计 (20)4.2.3 键盘输入控制程序的设计 (21)4.2.4报警子程序设计 (21)总结 (23)致谢 (23)参考文献 (24)附录1 程序清单 (25)附录2 系统总图 (31)1绪论1.1选题背景与意义电子秤是日常生活中常用的电子衡器,广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。
电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。
相比传统的机械式称量工具,电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点,在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。
电子秤的设计首先是通过称重传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。
输出电压信号通常很小,需要通过高精度高增益AD芯片HX711的信号放大与AD转换,转换成数字量被送入到主控电路的单片机中处理,再经过单片机控制显示器,从而显示出被测物体的重量。
1.2 基本工作原理及框图电子秤的工作原理如下: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及总额,然后再显示出来。
此外,还可通过键盘设定所称物品的价格。
主要技术指标为:称量范围0~5kg;分度值0.01kg;精度等级Ⅲ级;电源DC1.5V(一节5号电池供电)。
图1 系统工作原理框图2系统方案论证与选型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,在这里选用ATMENL生产的AT89SXX系列单片机。
AT89SXX系列与MCS-51相比有两大优势:第一,片内存储器采用闪速存储器,使程序写入更加方便;第二,提供了更小尺寸的芯片,使整个硬件电路体积更小。
此外价格低廉、性能比较稳定的MCPU,具有8K×8ROM、256×8RAM、2个16位定时计数器、4个8位I/O 接口。
这些配置能够很好地实现本仪器的测量和控制要求。
最后我们最终选择了AT89S52这个比较常用的单片机来实现系统的功能要求。
AT89S52内部带有8KB的程序存储器,基本上已经能够满足我们的需要。
2.2数据采集部分电子秤的数据采集部分主要包括称重传感器、信号放大电路和A/D转换电路,因此对于这部分的论证主要分三方面。
2.2.1传感器的选择在本设计中,传感器是个十分重要的元件,因此对传感器的选择也显得十分重要。
不仅要注意其量程和参数,还要考虑与其相配置的各种电路的设计的难易程度和设计性价比等等。
综合考虑,本设计采用SP20C-G501电阻应变式传感器,其最大量程为7.5 Kg.称重传感器由组合式S型梁结构及金属箔式应变计构成,具有过载保护装置。
其工作原理如图2所示。
图2传感器工作原理图其工作原理:用应变片测量时,将其粘贴在弹性体上。
当弹性体受力变形时,应变片的的敏感栅也随之变形,其阻值发生相应的变化,通过转换电路转换为电压或电流的变化。
由于内部线路采用惠更斯电桥,当弹性体承受载荷产生变形时,输出信号电压可由下式2-2给出。
E i n R4R4R3R3R2R2R1R1)42(42E ⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+++⨯+⨯=△△△△R R R R out 2.2.2放大电路的选择方案称重传感器输出电压振幅范围0~2mV 。
而A/D 转换的输入电压要求为0~2V ,因此放大环节要有1000倍左右的增益。
对放大环节的要求是增益可调的(700~1500倍),根据本设计的实际情况增益设为1000倍即可,零点和增益的温度漂移和时间漂移极小。
按照输入电压2mV ,分辨率20000码的情况,漂移要小于1µV 。
由于其具有极低的失调电压的温漂和时漂(±1µV ),从而保证了放大环节对零点漂移的要求。
残余的一点漂移依靠软件的自动零点跟踪来彻底解决。
稳定的增益量可以保证其负反馈回路的稳定性,并且最好选用高阻值的电阻和多圈电位器。
主要由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器,而构成的前级处理电路差动放大器具有高输入阻抗,增益高的特点,可以利用普通运放做成一个差动放大器。
其设计电路如图3所示。
图3 利用普通运放设计的差动放大器电路图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。
1、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,因此并行比较式A/D只适合于数字示波器等转换速度较快的仪器中,不适合本系统。
2、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。
3、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,在此时间间隔内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。
4、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,根据系统的精度要求以及综合的分析,本设计采用了12位逐次逼近型A/D转换器AD574。
2.3键盘处理部分方案论证由于电子秤需要设置单价(十个数字键),还具有确认、删除等功能,总共需设置17个键(包括一个复位键)。
键盘的扩展有使用以下方案:采用矩阵式键盘:矩阵式键盘的特点是把检测线分成两组,一组为行线,一组列线,按键放在行线和列线的交叉点上。
图2-4给出了一个4×4的矩阵键盘结构的键盘接口电路,图中的每一个按键都通过不同的行线和列线与主机相连这。
4×4矩阵式键盘共可以安装16个键,但只需要8条测试线。
当键盘的数量大于8时,一般都采用矩阵式键盘。
结合本设计的实际要求,16个按键使用4×4矩阵式键盘,另外一个复位键使用独立式按键实现。
2.4显示器部分的选择显示器是人机交换的主要部分,他可以将测量电路测得的数据经过cpu处理后直观的显示出来。
数据显示有两种方案:LED数码显示和LCD液晶显示。
LCD 液晶显示器是一种极低功耗显示器,从电子表到计算器,从袖珍仪表到便携式微型计算机以及一些文字处理机都用到了液晶显示器。
考虑到液晶显示器的直观方便,这次设计选择了LCD液晶显示器。
2.5超量程报警部分选择智能仪器一般都具有报警和通讯功能,报警主要用于系统运行出错、当测量的数据超过仪表量程或者是超过用户设置的上下限时为提醒用户而设置。
在本系统中,设置报警的目的就是在超出电子秤测量范围时,发出声光报警信号,提示用户,防止损坏仪器。
超限报警电路是由单片机的I/O口来控制的,当称重物体重量超过系统设计所允许的重量时,通过程序使单片机的I/O值为高电平,从而三极管导通,使蜂鸣器SPEAKER发出报警声,同时使报警灯D1发光。
3硬件电路设计根据设计要求与设计思路,此电路由一块AT89S52单片机、复位电路、时钟电路、12864LCD显示器、蜂鸣器及LED灯报警电路、CZAF-602压力传感电路。
在本系统中,硬件电路的构成主要有以下几部分:AT89S52的最小系统构成、数据采集、人-机交换电路等。
硬件设计框图如下。
图4 硬件电路设计框图在本系统中用于称量的主要器件是称重传感器(一次变换元件),称重传感器在受到压力或拉力时会产生电信号,受到不同压力或拉力是产生的电信号也随着变化,而且力与电信号的关系一般为线性关系。