电子秤报告

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测控技术与仪器专业

《传感器技术》课程设计任务书课题:电阻应变式电子秤

班级测控

学生姓名学号

指导教师张青春

淮阴工学院

电子与电气工程学院

2015年 6月

目录1.系统方案设计

1.1 概述

1.2 系统方案框图

2.工作原理

2.1 检测原理

2.2 传感器选择

2.3 测量电路介绍

2.4 误差分析与修正

(1)系统误差

(2)随机误差

3.系统软件设计

3.1 软件设计方法

3.2 测试系统流程图

3.3 系统软件

4.系统调试与验证

5.课程设计体会与总结

附录:1、参考资料 2、元器件表

基于电阻式应变片式传感器的电子秤设计

1.系统方案设计 1.1概述

电子秤作为现代生活中不可或缺的一部分,在各行各业显现出其测量准确,测量速度快,易于实时测量和监控的巨大优点,并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量秤,成为测量领域的主流产品。

本文设计的电子秤以单片机为核心控制部件,用C 语言作为编程语言来进行软件设计,以全桥压力传感器作为压力感受部件,制作出一套测量范围在0~1.999kg ,最小分度值为0.001kg 的电子秤。压力传感器输出的电量是模拟量,数值比较小达不到A/D 转换接收的电压范围。所以送A/D 转换之前要对其进行前端放大、整形滤波等处理。然后,A/D 转换的结果才能送单片机进行数据处理并显示。其数据显示部分采用LCD 显示,成本低且能很好地实现所要求的功能。 1.2系统原理框图

本高精度电子秤系统可分为单片机控制电路、A/D 转换电路、复位电路、传感器、时钟电路、LCD 显示、滤波电路等几部分,其系统组成如图1所示。

图1 系统组成框图

电子秤的测量过程是把重量这种非电参数转换电参数即电压,并通过信号调节电路进行放大,把微弱的电压信号,mV 级的转换成V 级的电压信号,再通过A/D 转换器将电信号转换成数字信号送给单片机处理,单片机实现软件清零,软件调整,软件控制等功能,对A/D 转换器发送的信息进行处理,送入LCD 显示电路,由显示电路输出测量结果。整个系统实现了用单片机来控制输出,在线性度的确定过程中,需要对程序进行反复的修改,最终实现设计的要求。 2.工作原理 2.1检测原理

电阻式应变片传感器是通过电阻的应变效应进行测量。

系统通过传感器将压力这种物理量转化为电信号,即传感器内部的电阻应变片感应到压力后,电阻发生微小变化,通过全桥测量电路将电阻的微小变化转化成电压的微小变化,ADC0832将信号调整到A/D 能采集的范围,然后由A/D 进行采集转换,接着把采集到的8位高低电平通过DOUT 送到单片机进行处理,单片机处理后,把数字信号输送到显示电路中,由显示电路输出测量结果。 2.2传感器的选择

本课题采用电阻式应变片传感器,因为其在小重量的测量上具有较好的线性关系。并且该传感器是我们最熟悉的一种,上课和实验都接触到,比较了解,

单片机

传感器

滤波电路

LCD 显示电路

复位电路

时钟电路

A/D 转换电路

设计起来比较容易。

我们选择具有过载保护的SP20C-G51,内部惠斯顿电桥具有抑制温度变化的影响,抑制干扰等特点。其工作原理图如下图所示:

图2全桥应变式传感器

其输出电压为:

E out =R

2

×R

4

/(R

2

+R

4

)×(△R

1

/R

1

+△R

2

/R

2

+△R

3

/R

3

+△R

4

/R

4

)×E

in

在传感器实验课上,我们研究了电阻应变式压力传感器的输入和输出关系。通过研究我们实验中测量的数据,我们发现:输入的重量和经放大器放大的电桥输出电压值成线性关系。其结果如下表所示:

表1-1应变片全桥特性实验数据

重量

(g)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

电压

(mv)

-11 -31 -33 -46 -59 -72 -85 -97 -110 -124

从实验数据可以看出重量和电压的线性关系,我们只需要通过调整电路、运算电路、显示电路将测量的重量和显示的数值的线性系数求出来,就可以在数码管上显示出物体的重量。

2.3测量电路介绍

2.3.1 STC89C52单片机性能介绍

STC89C52是一种低功耗、高性能8位微控制器,具有8K的可编程flash存储器[5]。使用高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。内512字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,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。最高运作频率35MHZ,6T/12T可选。片上flash允许程序存储器在线可编程,也适于常规编程器[6]。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统上可编程闪烁存储单元,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、有效的解决方案。

图3 STC89C52单片机复位、晶振电路图

2.3.2 STC89C52单片机引脚功能

VCC:电源。

P0口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。在闪烁编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻[6]。

P1口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。

P2口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时,P2口送出高八位地址。在这种应用中,P2口使用很强的内部上拉发送“1”。在使用8位地址访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。在闪烁编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口:P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。

RST:复位输入。当晶振工作时,RST引脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。

EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令,EA必须接GND。为了执行内部程序指令,EA应该接VCC。在闪烁编程期间,EA也接收12伏VPP电压。

XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

2.3.3 复位电路

单片机上电时,当振荡器正在运行时,只要持续给出RST引脚两个机器周期的高电平,便可完成系统复位。外部复位电路是为提供两个机器周期以上的高电平而设计的。系统采用上电自动复位,上电瞬间电容器上的电压不能突变,RST 上的电压是VCC上的电压与电容器上的电压之差,因而RST上的电压与VCC上的电压相同。随着充电的进行,电容器上的电压不断上升,RST上的电压就随着下降,RST脚上只要保持10ms以上高电平,系统就会有效复位。电容C1可取10-33μF,R取10KΩ,充电时间常数为10×10-6×10×103=100ms。

复位电路的实现可以有很多种方法,但是从功能上一般分为两种:一种是电源复位,即外部的复位电路在系统通上电源之后直接使单片机工作,单片机的起停通过电源控制;另一种方法是在复位电路中设计按键开关,通过按键开关触发复位电平,控制单片机的复位。本设计使用了第二种方法,其电路图如图3所示。

2.3.4 晶振电路

STC89C52单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器,XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入、输出端,外接石英晶体或陶瓷振荡器以及补偿电容C2、C3构成并联谐振电路。当外接石英晶体时,电容C2、C3选30pF±10pF;当外接陶瓷振荡器时,电容C2、C3选40pF±10pF。STC89C52系统中晶振频率一般在1.2-12MHz选择。外接电容C2、C3的大小会影响振荡器频率的高低、振荡频率的稳定度、起振时间及温度稳定性。在本系统中,选择了12MHz石英晶振,电容C1、C2为30pF。其电路图如图3所示。

将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号,在应用中一般采用电桥电路作为测量电路。电桥电路具有结构简单、灵敏度高,测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优点。

2.3.5 A/D转换芯片ADC0832接口电路

图4

ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片,其最高分辨可达256级,可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用,使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS,据有双数据输出可作为数据校验,以减少数据误差,转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入,使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端,可以轻易的实现通道功能的选择。正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线,分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的,所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。

2.3.6 A/D转换芯片ADC0832引脚说明

图5

2.3.7 电桥电路介绍

应变式传感器常用的测量电路有单臂电桥、差动半桥和差动全桥,其中差动全桥可提高电桥的灵敏度,消除电桥的非线性误差,并可消除温度误差等共模干扰。一般在测量中都使用4片应变片组成差动全桥,本设计所采用的传感器就是全桥测量电路。其电路图如图8所示。桥式测量电路有四个电阻,其中任何一个都可以是电阻应变片电阻,电桥的一个对角线接入工作电压U,另一个对角线位输出电压Uo。其特点是:当四个桥臂电阻达到相应关系时,电桥输出为零,否则就有电压输出,可用灵敏检流计来测量,所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。应变电阻作为桥臂电阻接在电桥电路中。无压力时,电桥平衡,输出电压为零;有压力时,电桥的桥臂电阻值发生变化,电桥失去平衡。全桥测量电路中,将受力性质相同的两片应变片接入电桥对边。其输出灵敏度比半桥提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到了改善。

图6 全桥测量电路

2.3.8 放大调整电路介绍

传感器输出的电压范围为0-20mV,而A/D转换器的输入电压要求为0-2V,因此放大器需要有100倍左右的增益。采用INA128放大器设计的调整电路如下

图7基于INA128的共模抑制放大电路

INA128的增益G=1+50KΩ/RG,确定RG的大小为500Ω左右。图1-2的放大电路中,前级采用运放A1和A2组成并联型差动放大器。阻容耦合电路放在前级放大器和后级放大器之间,这样可以为后级放大器提高增益,进而提高电路的共模抑制比。同时由于潜质放大器的输出阻抗很低,又采用共模抑制技术,避免了阻容耦合电路中的阻、容元件参数不对称导致的共模干扰的情况发生。后级电路采用价廉的仪器放大器,将双端信号转换为单端信号输出。由于阻容耦合电路的隔直作用,后级放大器可以做到很高的增益,进而得到很高的共模抑制比。

2.3.9 信号采集电路

本课题的信号采集电路是由电阻应变片传感器、信号调整电路(放大器电路)和ICL7109组成。传感器选择集成过载保护的SP20C-G501,内部含有电桥具有温度补偿的特点。放大器需要提供100倍左右的增益,所以选择INA128放大器

为500Ω。

设计电路,并设置R

G

物体的重量信号先被传感器采集并转换成电阻的变化,再通过电桥将电阻的变化转换成电压显示出来,因为传感器所产的电阻变化产生的电压信号微弱,需要经过放大才能达到A/D转换器的输入电压要求,经测量需要100倍左右的增益。

图8 信号采集电路中传感器和放大器

通过调节Rg的阻值来改变放大倍数。微弱信号Vi1和Vi2被分别放大后从INA128的第6脚输出。A/D转换器ICL7109的输入电压变化范围是-10V~+10V,传感器的输出电压信号在0~20mv左右,因此放大器的放大倍数在500~600左右。由于 ICL7109对高频干扰不敏感,所以滤波电路主要针对工频及其低次谐波引入的干扰。因为压力信号变化十分缓慢,所以滤波电路可以把频率做得很低。

2.3.10 LCD显示电路

1602液晶也叫1602字符型液晶,它是一种专门用来显示字母、数字、符号等点阵型液晶模块它有若干个5*7或者5*11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔,每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块(显示字符和数字)。目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的,控制原理是完全相同的,因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶[10]。

1602外围电路简单微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧,常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。因此,笔者在本设计中选用了该显示模块,其连接结构如图9示:

图9 液晶显示电路

2.4 误差分析

一个系统中必然存在误差,这是不可避免的,也是不可能消除的。误差分为系统误差和随机误差,系统误差是由系统本身的属性决定的,与周围环境无关。而随机误差跟周围环境有关,受其影响。

下面列举几个对误差的处理

(1)无效物理量的消除

在称重系统中,称重传感器输出的信号是秤台、支架和被测物之和的转换信号,实际所要测的是被测物的重量,因此,秤台、支架等是无效的物理量,在信号处理过程中要用软件方法来消除。

(2)零漂处理

零位稳定是影响电子秤精度非常重要的因素,因受温度或其它因素影响将引起零位不稳定,这种现象称为零漂。由于零漂的影响,零输入信号时,输出可能不为零,为消除这个零位漂移值,采用零位补偿技术,零位补偿就是把这

个零位漂移值储存起来,每一数据采集时减去这个数值,得到的数值就是消除零漂的有效信号。

(3)非线性补偿

在检测中,由于检测传感器的输入输出特性往往只在一定范围内近似呈线性,而在某些范围内则明显呈非线性,同时,传感器具有离散性,还可能有温漂、滞后等。在信号处理过程中也常用软件处理方法来补偿和校正以上误差。

(4)数字滤波技术

实际测量中,由于被测对象的环境比较恶劣,干扰源比较多,各种电子秤在称量过程中,来自传感器的有用信号往往混杂有各种频率的干扰信号。数字滤波就是在软件设计时采用一定的计算方法对输入的信号进行数学处理,减少干扰信号在有用信号中的比重,提高信号的真实性,它不需要增加硬件,只需根据预定的滤波算法编制相应的程序,即可达到信号滤波的目的。

3.系统软件设计

3.1软件设计方法

智能电子秤软件系统设计的基本思想是充分利用微机丰富的软件功能,实现称重过程一系列要求,提高系统可靠性,使得系统性能价格比达到最优。智能电子秤作为一种实时性要求不是很高系统,用软件代替部分硬件功能很合算。

首先,我们通过对软件进行分析,确定那些任务是由软件来完成的。在本系统中,从软件功能来看,其包括执行软件和监控软件两类。执行软件,完成各种实质性的功能,如采集数据,进行滤波处理,价格计算,中断处理,重量、价格的显示都利用软件来完成,不仅使得电子秤的性能提高,以达最高性能价格比;监控软件,用来协调各模块和操作者之间的关系,如本系统中A/D转换、数据处理各模块的工作。

其次,智能电子秤系统中有着大量的数据计算,各个模块之间进行信息传递,我们必须数据类型和结构进行规划,对系统内程序存储器、RAM、定时器/计数器和中断源的分配。

3.2软件流程图

开始

系统初始化

A/D采集

进制转换、零点标定

分离千、百、十及各位

数据显示

图10

3.3系统软件

#include

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define BUSY 0x80 //常量定义

#define DATAPORT P0

sbit ADCS =P3^5;

sbit ADDI =P3^7;

sbit ADDO =P3^7;

sbit ADCLK =P3^6;

sbit LCM_RS=P2^0;

sbit LCM_RW=P2^1;

sbit LCM_EN=P2^2;

uint x1,y1,z1=0,w1,temp1;

uchar ad_data; //采样值存储

sbit beep =P3^0;

char press_data; //标度变换存储单元unsigned char ad_alarm; //报警值存储单元unsigned char press_ge=0; //显示值个位

unsigned char press_shifen=0; //显示值十分位unsigned char press_baifen=0; //显示值百分位unsigned char press_qianfen=0; //显示值千分位

uchar code str0[]={"Weight: . Kg "};

void delay(uint);

void lcd_wait(void);

void delay_LCM(uint); //LCD延时子程序

void initLCM( void); //LCD初始化子程序

void lcd_wait(void);

//LCD检测忙子程序

Void WriteCommandLCM(uchar WCLCM,uchar BusyC); //写指令到ICM子函数

void WriteDataLCM(uchar WDLCM); //写数据到LCM子函数

void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData); //显示指定坐标的一个字符子函数

void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar code *DData);

//显示指定坐标的一串字符子函数

void display(void);

uchar Adc0832(unsigned char channel);

void alarm(void);

void data_pro(void);

/**********main funcation************/

void main(void)

{

delay(500); //系统延时500ms启动ad_data=0; //采样值存储单元初始化为0 initLCM( );

WriteCommandLCM(0x01,1); //清显示屏

DisplayListChar(0,0,str0);

while(1)

{

ad_data =Adc0832(0); //采样值存储单元初始化为0

alarm();

data_pro();

display();

}

}

/*********延时K*1ms,12.000mhz**********/

void delay(uint k)

{

uint i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j<100;j++);

}

/**********写指令到ICM子函数************/

void WriteCommandLCM(uchar WCLCM,uchar BusyC)

{

if(BusyC)

lcd_wait();

DATAPORT=WCLCM;

LCM_RS=0; // 选中指令寄存器

LCM_RW=0;

LCM_RW=0; // 写模式

LCM_EN=1;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

LCM_EN=0;

}

/**********写数据到LCM子函数************/

void WriteDataLCM(uchar WDLCM)

{

lcd_wait( ); //检测忙信号

DATAPORT=WDLCM;

LCM_RS=1; // 选中数据寄存器

LCM_RW=0; // 写模式

LCM_EN=1;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

LCM_EN=0;

}

/***********lcm内部等待函数*************/

void lcd_wait(void)

{

DATAPORT=0xff; //读LCD前若单片机输出低电平,而读出LCD 为高电平,则冲突,Proteus仿真会有显示逻辑黄色

LCM_EN=1;

LCM_RS=0;

LCM_RW=0;

LCM_RW=1;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

while(DATAPORT&BUSY)

{ LCM_EN=0;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

LCM_EN=1;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

}

LCM_EN=0;

}

/**********LCM初始化子函数***********/

void initLCM( )

{

LCM_EN=0;

DATAPORT=0;

delay(15);

WriteCommandLCM(0x38,0); //三次显示模式设置,不检测忙信号

delay(5);

WriteCommandLCM(0x38,0);

delay(5);

WriteCommandLCM(0x38,0);

delay(5);

WriteCommandLCM(0x38,1); //8bit数据传送,2行显示,5*7字型,检测忙信号

WriteCommandLCM(0x08,1); //关闭显示,检测忙信号

WriteCommandLCM(0x01,1); //清屏,检测忙信号

WriteCommandLCM(0x06,1); //显示光标右移设置,检测忙信号

WriteCommandLCM(0x0c,1); //显示屏打开,光标不显示,不闪烁,检测忙信号

TMOD=0x11;

EA=1;

ET1=1;

TR1=1;

x1=0;

y1=0;

z1=0;

}

/****显示指定坐标的一个字符子函数****/

void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData)

{

Y&=0x01;

X&=0x0f;

if(Y)

X|=0x40; //若y为1(显示第二行),地址码+0X40

X|=0x80; //指令码为地址码+0X80

WriteCommandLCM(X,1);

WriteDataLCM(DData);

}

/*******显示指定坐标的一串字符子函数*****/

void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar code *DData)

{

uchar ListLength=0;

Y&=0x01;

X&=0x0f;

while(X<16)

{

DisplayOneChar(X,Y,DData[ListLength]);

ListLength++;

X++;

}

}

/*****************系统显示子函数*****************/

void display(void)

{

WriteCommandLCM(0x0c,1); //显示屏打开,光标不显示,不闪烁,检测忙信号

DisplayListChar(0,0,str0);

DisplayOneChar(8,0,press_ge+0x30);

DisplayOneChar(10,0,press_shifen+0x30);

DisplayOneChar(11,0,press_baifen+0x30);

DisplayOneChar(12,0,press_qianfen+0x30);

delay(1000); //稳定显示

}

/************

读ADC0832函数

************/

uchar Adc0832(unsigned char channel) //AD转换,返回结果

{

uchar i=0;

uchar j;

uint dat=0;

uchar ndat=0;

if(channel==0)channel=2;

if(channel==1)channel=3;

ADDI=1;

_nop_();

_nop_();

ADCS=0;//拉低CS端

_nop_();

_nop_();

ADCLK=1;//拉高CLK端

_nop_();

_nop_();

ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿1 _nop_();

_nop_();

ADCLK=1;//拉高CLK端

ADDI=channel&0x1;

_nop_();

_nop_();

ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿2 _nop_();

_nop_();

ADCLK=1;//拉高CLK端

ADDI=(channel>>1)&0x1;

_nop_();

_nop_();

ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿3 ADDI=1;//控制命令结束

_nop_();

_nop_();

dat=0;

for(i=0;i<8;i++)

{

dat|=ADDO;//收数据

ADCLK=1;

_nop_();

_nop_();

ADCLK=0;//形成一次时钟脉冲

_nop_();

_nop_();

dat<<=1;

if(i==7)dat|=ADDO;

}

for(i=0;i<8;i++)

{

j=0;

j=j|ADDO;//收数据

ADCLK=1;

_nop_();

_nop_();

ADCLK=0;//形成一次时钟脉冲

_nop_();

_nop_();

j=j<<7;

ndat=ndat|j;

if(i<7)ndat>>=1;

}

ADCS=1;//拉低CS端

ADCLK=0;//拉低CLK端

ADDO=1;//拉高数据端,回到初始状态

dat<<=8;

dat|=ndat;

return(dat); //return ad k

}

void data_pro(void)

{

unsigned int;

float press;

if(0

{

int vary=ad_data;

press=(0.019531*vary);

temp1=(int)(press*1000); //放大1000倍,便于后面的计算

press_ge=temp1/1000; //取压力值百位

press_shifen=(temp1%1000)/100; //取压力值十分位

press_baifen=((temp1%1000)%100)/10; //取压力值百分位

press_qianfen=((temp1%1000)%100)%10; //取压力值千分位 }

}

/*****************报警子函数*******************/

void alarm(void)

{

if(ad_data>=256)

beep=0; //则启动报警

else

beep=1;

}

4.系统调试与验证

4.1调试过程

调试分为软件的调试和硬件的调试。软件的调试通过keil软件进行运行调

试,因为我们的程序是使用c语言进行的变成,用keil仿真可以检查语法错误等,并且可以生成hex文件方便硬件调试。硬件调试采用proteus软件进行仿真模拟,proteus功能十分强大,可以实现大部分的硬件仿真包括大部分的单片机,们可以导入hex文件进行单片机的仿真。

4.2仿真结果截图

晶振电路如上

测量电路如上

LCD1602显示电路如上

总体仿真设计如上

采用滑动变阻器代替电阻应变片式传感器。

5.课程设计体会与总结

一周的课程设计结束了,在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识,也培养了我动手能力。在设计过程中,与同学分工设计,和同学们相互探讨,相互学习,相互监督。

在设计制作高精度电子秤的过程中,我深切体会到理论与实践相结合的重要性。本系统的制作主要应用到了模拟电子技术、数字电子技术、单片机控制技术、电子工艺和C程序设计等多方面的知识,所设计的基于MCS-51单片机程序控制的高精度数字电子秤,达到了设计要求,同时也使我的动手能力和电子设计能力得到了极大锻炼。

我们在课堂中了解到各种传感器及其涉及的应用,而课程设计让我们有机会去使用传感器并利用传感器。让我们不只是知道,了解而是会熟练的应用。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,着是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不少的过程.”千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古名言的真正含义.我今天认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

附录

1.参考资料

[1] 宋文续,扬帆.传感器与检测技术.北京:高等教育出版社,2005.4

[2] 康华光.电子技术基础模拟电路部分(第五版).北京高等教育出版社[2] 康华光.电子技术基础数字电路部分(第五版).北京高等教育出版社[4] 丁元杰.单片微机原理及应用.北京:机械工业出版社,1999.8

2.元器件表

元器件数量

P89C52X2BN 1

喇叭 1

ADC8032 1

LCD1602 1

SP20C-G51 1

滑动变阻器若干

电容若干

电阻若干

排阻 1

晶振 1

IN128 1

简易电子称设计报告

摘要 本简易电子秤由数据采集、控制器和人机交互界面三部分构成。其中数据采集部分由测量电路、差动放大电路与电压采集电路组成;测量电路采用4片电阻应变片组成的全桥电路。差动放大把传感器输出的微弱模拟信号放大275倍,以满足A/D转换器对输入信号电平的要求;A/D转换器把模拟信号转变成数字信号,控制器把数字信号输送到显示电路中去。控制器选用IAP15F2K61S2单片机,用按键来选择、确定功能,最后所有结果由OLED进行显示。 电子秤自带电源,并具有称重、设置单价、金额累计、去皮、超量程报警与语音播报等功能。当电子秤称重围为5.00g~500g。当重量小于50g时,称重误差小于0.5g;重量在50g及以上,称重误差小于1g。整个系统稳定,界面友好,转换精度高,人性化。 关键词:电子秤传感器 A/D 控制器

目录 第1章方案比较论证与选择 (1) 1.1整体设计思路 (1) 1.2数据采集部分 (1) 1.2.1测量电路 (1) 1.2.2放大电路 (2) 1.2.3电压采集电路 (2) 1.3控制器部分 (2) 1.4人机交互界面 (3) 1.4.1按键 (3) 1.4.2显示界面 (3) 1.5系统设计框图 (4) 第2章系统模块电路设计 (4) 2.1数据采集部分 (4) 2.1.1测量电路 (4) 2.1.2放大电路 (5) 2.1.3电压采集电路 (6) 2.2控制器部分 (7) 2.3人机交互界面 (7) 2.3.1按键 (7) 2.3.2显示界面 (7) 2.4其他 (8)

2.4.1系统电源 (8) 2.4.2语音播报部分 (8) 2.4.3固件升级接口 (8) 第3章系统软件设计 (9) 3.1软件设计工具与平台 (9) 3.2软件设计思想 (9) 3.3软件设计流程图 (10) 第4章系统调试与测试 (10) 4.1调试与测试所用仪器 (10) 4.2调试过程 (10) 4.3测试过程 (11) 4.4测试结果 (13) 4.5结果分析 (13) 第5章设计总结 (14) 参考文献 (14) 附录 (15)

测控电路电子秤课设报告

《测控电路课程设计》报告题目人体电子秤设计 院系仪器科学与光电工程 专业测控技术与仪器 班级测控1102 学号 2011010652 学生姓名丁向友 指导老师刘国忠 实验时间 2014.06-2014.07 实验成绩

目录 一、课程设计目的及意义 (3) 二、系统设计的主要任务 (3) 三、总体方案设计 (3) 四、电路设计及调试 (4) 4.1称重传感器电路 (4) 4.2信号调理电路 (5) 4.2.1放大电路 (5) 4.2.2调零电路 (7) 4.3比较电路 (7) 4.4或非电路 (9) 4.5显示模块 (10) 4.6报警系统 (10) 五、电路调节 (10) 六、实验数据分析与处理 (11) 6.1准确性 (11) 6.2稳定性 (12) 6.3关键点电压 (13) 七、总结 (14) 八、参考文献 (14)

一、课程设计目的及意义 测控电路课程设计是测控电路课程体系的一个重要组成环节,独立实践教学环节是对《测控电路》理论部分的必要补充。 课程设计内容为典型测控系统电路设计,通过课程设计,使学生完成测控系统任务分析、电路总体设计、单元电路设计以及电路调试等各个环节。掌握有关传感器接口电路、信号处理电路、放大电路、滤波电路、运算电路、显示电路以及执行部件驱动电路等内容在测控系统中的使用方法。了解有关电子器件和集成电路的工作原理。 在课程设计中,做到理论联系实际,加深对理论知识的进一步理解,提高分析问题和解决问题的能力。本课程设计以AD620、LM741、LM339为核心,进行智能人体电子秤的设计,并详述该系统硬件的设计方法。该系统集称重、显示、报警于一体,功能齐全,实用性强,充分利用了电路分析、模拟电路、测控电路、信号分析与处理、传感器等课堂上学到的知识,有机的将所学到的知识融合在一起,投入到实际运用中,便于对知识的综合掌握及运用。 二、系统设计的主要任务 任务:设计一个人体电子秤测量系统。 要求: 1)基本要求 最大称重:150KG 用3位半数字显示表头显示体重,输入电压范围0-2V, 当体重大于W1时,点亮LED1,发出声音提示; 当体重小于W2时,点亮LED2,发出声音提示。 2)提高部分 提高线性度 可以设置W1和W2; 语音提示; 自由发挥 三、总体方案设计 本系统主要由称重传感器模块、滤波放大电路模块、调零模块、报警电路模块、LCD显示模块等部分组成。人体的体重信息由称重传感器转换成电信号,并通过测量电路进行滤波放大,通过显示电路进行显示,如体重超出设定范围系统还会报警。

电子秤设计报告

设计报告 实验名称:电子称设计 院(系):专业: 姓名:学号: 实验室:实验组别: 同组人员:实验时间:2016年12月02

评定成绩:审阅教师: 目录 1 设计要求··3 2 设计原理··3 3 系统框图··3 4 具体设计··4 4.1 称重传感器··4 4.2 放大电路和量程切换··5 4.3 A/D转换··7 4.4 显示器··8 5 实验小结··9

1设计要求 试设计10μg~10kg电子称,数字显示,精度为0.1%。 2设计原理 数字电子称通过传感器将被测物体的重量转换成模拟的电压信号,较小的电压信号通过应用放大系统进行准确、线性的放大,以满足模数转换器对输入信号电平的要求。 放大电路采用三运放数据放大器。仪表用放大器具备足够大的放大倍数、高输入电阻和高共模抑制比的特点。放大后的模拟电压信号经过模数转换电路变成数字量,模数转换电路采用模数转换芯片CC7107实现。然后把数字信号输送到显示电路中去,最后由显示电路显示出测量结果,显示电路采用四块分立的七段LED显示电路进行显示。本设计中通过改变放大电路的增益,从而达到转换量程的目的。由于被测物体的重量相差较大,根据不同的测重范围要求,需对量程进行切换。 3系统框图

图1 电子称设计框图 (1)利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物体的重量信号; (2)由放大器电路把传感器输出的微弱电压信号进行一定倍数的放大,放大后的电压信号送到模数转换电路中; (3)由模数转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号,传送到显示电路; (4)由显示电路显示数据。 4具体设计 4.1称重传感器 4.1.1 设计原理 图2 电阻应变式桥式测量电路

单片机课程设计报告书----电子秤

一、设计任务及要求: 设计任务: 完成一个简单的使用数字电子秤的硬件与软件部分的设计。 设计要求: 1.利用单片机实现对所设计的电子秤的各项功能的控制。 2.电子秤能够LCD液晶显示出商品的名称、价格,重量、总价等信息。 3.电子秤具有储存几种简单商品价格的功能。 4.电子秤的测量范围要求达到5KG,测量精度要求达到0.001。 5.电子秤能够自动完成商品的价格计算。 指导教师签名: 2010 年6月16 日二、指导教师评语: 指导教师签名: 2010 年7月3日三、成绩 验收盖章 2010 年7 月日

基于单片机的实用电子秤的设计 1 设计目的 单片机以其功能强,体积小,功耗低,易开发等很多优势被广泛应用。本 次数字电子秤的设计就是需要通过选择合适的单片机来进行主控,再结合A/D 转换、键盘、液晶显示、复位电路和蜂鸣器报警驱动电路的知识,同时在软件 的设计过程中用到键盘扫描、液晶显示驱动、模数转换程序及汉字库的的设计, 做到对我们所学数电、模电、单片机等知识的综合应用,最终实现所设计数字 电子秤的各项功能,达到“巩固知识,培养技能,学而用之”的实践目的。通过这次课程设计,不但要提高我们在工作中的学习能力、探究能力、应用能力和动 手能力,还要历练我们不畏艰难、不懂便学、有漏必补的认真严谨的工作态度,强化我们的社会适应力和社会竞争力,为走向社会提前试水,完善自我。 2 设计的主要内容及要求 本设计主要完成一个简单实用数字电子秤的硬件电路部分和软件部分的设计。硬件部分包括数据采集、最小系统板、人机交互界面三大部分。其中,数 据采集部分由压力传感器和A/D 转换部分组成;人机界面部分为键盘输入、 液晶显示。软件部分应用单片机 C 语言实现了本设计的全部控制功能。本设 计的数字电子秤要求能够显示商品的名称、价格、总量、总价等;能够自动完 成商品的价格计算;能够储存几种简单商品的价格;能够具有超重提醒功能, 一旦重量超出了自身重量的测量的范围,发出警报;同时对数字电子秤的测量 范围要达到5KG,测量精度要求达到0.001。 3 整体设计方案 整个数字电子秤电路由压力传感电路(ADC0832采样)、模数转换系统、单 片机主控制电路、LM4229显示电路、蜂鸣器报警电路和4*4键盘电路6 个部

数字电子秤数字电路课程设计说明书

数字电路课程设计说明书 题目:数字电子秤 学生姓名:李思标 学号: 8080514215 院(系):职业技术学院 专业:机械设计制造及其自动化 指导教师:郭文强 2010 年 7 月 2日

目录 第一节绪论 (3) 1.1本设计的任务和主要内容 (3) 1.2基本工作原理及原理框图………………………………… 第二节硬件电路的设计 (4) 2.1 电阻应变式传感器的选择 (4) 2.2 三运放大电路的设计 (6) 2.3 集成A/D转换器CC7106 (7) 2.4 LED显示电路的设计 (9) 2.5 总体工作电路原理图 (10) 第三节电路元件列表 (11) 第四节设计总结 (12)

数字电子秤设计 第一节绪论 本课程设计的电子秤以单片机为主要部件,利用全桥测量原理,通过对电路输出电压和标准重量的线性关系,建立具体的数学模型,将电压量纲(V)改为重量纲(g)即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种,本设计采用全桥测量电路,使系统产生的误差更小,输出的数据更精确。而三运放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大,以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。CC7106 A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号,进行模数转换,然后把数字信号输送到显示电路中去,最后由显示电路显示出测量结果。 1.1本设计的任务和主要内容 设计任务:设计一数字电子秤,其技术要求如下: 1)测量范围:0-1.999kg; 0-19.99kg; 0-199.9kg; 0-1999kg。 2)用数字显示被测重量,小数点位置对应不同量程显示。 3)具有自动切换量程功能。 1.2设计思路及原理框图 1.设计思路 1)用电子称称重的过程是把被测物体的重量通过传感器转换成电压信号。由于这一信号通常都非常小,需要进行放大,放大后的模拟信号经模/数变换转变成数字量,再通过译码显示器显示出重量。由于被测物体的重量相差很大,根据不同的测量范围要求,可由电路自由切换量程,同时,显示器的小数点数位对应不同量程而变化,即可实现电子称的要求。 2)称重的准确程度首先取决于传感器输出的信号,电子称的传感器通常使用电桥,它将应变电阻转变成电压信号或电流信号。 基本工作原理框图如下:

单片机电子秤设计报告

单片机电子秤设计报告 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0-40Kg,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0-40kg,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。单片机读取被测数据,进行计算转换,再液晶屏上显示出来。 矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后,用户可以通过矩阵键盘输入单价,电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。电源系统给单片机、HX711电路及传感器供电。 2、称重传感器 传感器是测量机构最重要的部件。称重传感器本身具有单调性,其主要参数指标是灵敏度、总误差和温度漂移。 (1) 灵敏度 称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值,典型值是

基于AT89C51的数字电子秤的设计_课程设计报告

综合课程设计报告 基于AT89C51的数字电子秤的设计

目录 1、设计目的 (2) 2、设计的主要内容和要求 (2) 3、整体设计方案 (2) 3.1设计方案 (2) 3.2工作原理 (2) 4、硬件电路的设计 (3) 5、软件设计 (5) 5.1主程序设计 (5) 5.2 LM4229液晶显示 (5) 5.3 ADC0832采样程序 (7) 5.4 4*4键盘程序 (8) 6、系统仿真 (8) 7、使用说明 (12) 8、设计总结 (13) 9、元器件 (13) 10、参考文献 (13) 附录A (14) 附录B (23)

基于AT89C51的数字电子秤的设计 1、设计目的 单片机以其功能强,体积小,功耗低,易开发等很多优势被广泛应用。但单片机不是万能的,也存在不适合的场合,我们要充分利用单片机的内部资源和选择合适的单片机来完成我们的设计。本数字电子秤的设计过程中需要用到A/D转换、键盘、液晶显示、复位电路和蜂鸣器报警驱动电路的知识,同时在软件的设计过程中需要用到键盘扫描、液晶显示驱动、模数转换程序及汉字库的的设计,可以很好的将数电、模电、单片机知识进行综合应用。在综合应用中进一步熟悉单片机设计的开发各个流程,最终达到"巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用"的目的。 2、设计的主要内容和要求 本文主要完成一个简单实用数字电子秤的硬件电路部分和软件部分的设计。在设计的过程学会使用单片机对数字电子秤的各种功能进行控制。本设计中的数字电子秤要求能够显示商品的名称、价格、总量、总价等;能够自动完成商品的价格计算;能够储存几种简单商品的价格;能够具有超重提醒功能,一旦重量超出了自身重量的测量的范围,发出警报;同时对数字电子秤的测量范围要达到5KG,测量精度要求达到0.001。 3、整体设计方案 3.1设计方案 整个数字电子秤电路由电源电路、单片机主控制电路、LM4229显示电路、蜂鸣器报警电路、4*4键盘电路和压力传感电路(ADC0832采样)6个部分组成。如图3.1所示。 3.2工作原理 打开电源开关,数字电子秤开始工作。接通电源时,数字电子秤进入欢迎界面“欢迎使用电子秤设计······”。此时数字电子秤上MCU开始工作,键盘不断进行扫描,同时通过ADC0832也不断进行外部称量数据采样,LCD上显示“实用电子秤名称单价······”。当载物台上放有物体时,ADC0832立即将数据收集送给单片机处理。此时工作人员只要输入对应商品的代码编号,在240*128的LCD上可以看到相应商品的名称,单价,总重,总价格等信息。在称量的过程中,一旦物体自身的重量超出电子秤的称量范围,蜂鸣器立即会发出“滴

电子秤课程设计实验报告

电 子 设 计 实 验 报 告 电子科技大学 设计题目:电子称姓名:

学生姓名 任务与要求 一、任务 使用电阻应变片称重传感器,实现电子秤。用砝码作称重比对。 二、要求 准确、稳定称重; 称重传感器的非线性校正,提高称重精度; 实现“去皮”、计价功能; 具备“休眠”与“唤醒”功能,以降低功耗。

电子秤 第一节绪论 摘要:随着科技的进步,在日常生活以及工业运用上,对电子秤的要求越来越高。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代,使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化,并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统,使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。影响其精度的因素主要有:机械结构、传感器和数显仪表。在机械结构方面,因材料结构强度和刚度的限制,会使力的传递出现误差,而传感器输出特性存在非线性,加上信号放大、模数转换等环节存在的非线性,使得整个系统的非线性误差变得不容忽视。因此,在高精度的称重场合,迫切需要电子秤能自动校正系统的非线性。此外,为了保证准确、稳定地显示,要求所采用的ADC具有足够的转换位数,而采用高精度的ADC,自然增加了系统的成本。基于电子秤的现状,本文提出了一种简单实用并且精度高的智能电子秤设计方案。通过运用很好的集成电路,使测量精度得到了大大提高,由于采用数字滤波技术,使稳态测量的稳定性和动态测量的跟随性都相当好。并取得了令人满意的效果。 关键词:压力传感器,AD620N放大电路,ADC模数转换,STM32单片机,OLED 显示屏,矩阵键盘,电子秤。 1.1引言 本课程设计的电子秤以单片机为主要部件,利用全桥测量原理,通过对电路输出电压和标准重量的线性关系,建立具体的数学模型,将电压量纲(V)改为重量纲(g)即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种,本设计采用全桥测量电路,是系统产生的误差更小。输出的数据更精确。而AD620N放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大,以满足A/D 转换器对输入信号电平的要求。A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号,进行模拟量转数字量转换,然后把数字信号输送到显示电路中去,最后由OLED

电子称课程设计

1.前言 电子称重技术是现代称重计量和控制系统工程的重要基础之一,电子衡器经过40年的不断改进和完善,从60年代的机电结合型发展到现在的全电子型和数字化智能型。由于它具有称量准确、快速,读取方便,环境适应性强,便于与电子计算机结合而实现称重计量与过程控制自动化等特点,在工商贸易、能源交通、轻工食品、医药卫生、航空航天等部门得到了广泛的应用。本课题本着电子秤向高精度、高可靠方向研究,讲述了用单片机控制A/D转换、键盘输入和数据显示,对如何实现键盘中断、A/D采样进行研究。设计特别适用于测量精度要求较高的场合, 具有较高的实用价值和推广价值。本文中第一章讲述了电子秤的发展情况及其工作原理,第二章讲述了电子秤的硬件电路组成部分,第三章介绍了电子秤各部分功能实现的软件设计。 1.1研究本文的意义 物料计量是工业生产和贸易流通中的重要环节。称重装置或衡器是不可缺少的计量工具。随着工农业生产的发展和商品流通的扩大,衡器的需求也日益增多,过去沿用的机械杠杆秤己不能适应生产自动化和管理现代化的要求。自六十年代以来,由于传感器技术和电子技术的迅速发展,电子称重技术日趋成熟,并逐步取代机械秤。尤其是七十年代初期,微处理机的出现使电子称重技术得到了进一步的发展。快速、准确、操作方便、消除人为误差、功能多样化等方面已成为现代称重技术的主要特点。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表,而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分,推进了工业生产的自动化和管理的现代化,它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域,取得了显著的经济效益。同时对称重仪表的要求也越来越高,要求仪表有更高抗干扰能力、更高的精度。 基于电子秤的现状,本文拟研究一种用单片机控制的高精度数字电子秤设计方案。这种高精度数字电子秤计量准确、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。 1.2 电子秤的发展 1.电子技术渗入衡器制造业 随着第二次世界大战后的经济繁荣,为了把称重技术引入生产工艺过程中去,对称重技术提出了新的要求,希望称重过程自动化,为此电子技术不断渗入衡器制造业。在1954年使用了带新式打印机的倾斜杠杆式秤,其输出信号能控制商用结算器,并且用电磁铁机构与代替人工操作的按键与办公机器联用。在1960年开发出了与衡器相联的专

全国大学生电子设计竞赛简易电子秤d题

2016年全国大学生电子设计竞赛 简易电子秤(D题) 高职组 摘要:系统以STC12LE5A60S2单片机为主控器,设计一款一个以电阻应变片为称重传感器的简易电子秤。该系统包括单片机主控模块、重量传感器模块、语音模块、键盘输入模块、显示模块、电源模块。重量传感器完成被测物体的重量信息采集;独立式按键设定被测物的单价;采用直流稳压输出电源5V和3V为系统提供工作电源。系统制作成本较低、工作性能稳定,能很好达到设计要求。 关键词:HX711、WTV020-SD语音模块。 目录 1设计任务与要求 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2技术指标 (1) 1.3题目评析 (1) 2方案比较与选择 (1) 2.1 单片机模块选择 (1) 2.2 压力传感器选择................................................... 错误!未定义书签。 2.3 PCA和AD转换模块的选取............................... 错误!未定义书签。 2.4 语音模块选择....................................................... 错误!未定义书签。 2.5 输入按键模块选择............................................... 错误!未定义书签。

2.6 电源模块选择....................................................... 错误!未定义书签。 2.7 显示模块选择....................................................... 错误!未定义书签。 3 电路系统与系统设计...................................................... 错误!未定义书签。 3.1 系统总体设计....................................................... 错误!未定义书签。 3.2 单片机最小系统设计........................................... 错误!未定义书签。 3.3 压力传感器模块设计........................................... 错误!未定义书签。 3.4 语言模块设计....................................................... 错误!未定义书签。 3.5 输入按键模块设计................................................................................ 3.6 电源模块设计....................................................... 错误!未定义书签。 3.7 显示模块设计....................................................... 错误!未定义书签。 3.8 程序设计............................................................... 错误!未定义书签。4系统测试........................................................................... 错误!未定义书签。5总结................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献.............................................................................. 错误!未定义书签。附录Ⅰ系统原理图.......................................................... 错误!未定义书签。

电子秤课程设计

【设计题目】:基于单片机的电子秤设计 【设计要求】: (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 【设计过程】 1.【方案设计】 1.1电子秤的组成 1.1.1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: (1)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。 (2) 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。 (3) 测量显示和数据输出的载荷测量装置 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)。 1.1.2电子秤的工作原理 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,传感器随之产生力一电效应,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、经滤波后再由模/数( A/D)器进行转换,数字信号再送到微处器的CPU处理,CPU不断扫描键盘和各功能开关,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。 1.2本设计思路 本设计的主要思路是: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,然后显示出来。主要技术指标为:称量围0~600g,分度值1kg,精度等级III级,电源AC220V。 2.【器件选择】 按照本设计功能的要求,系统由5个部分组成:控制器部分、测量部分、数据显示部分、键盘部分、语音提示部分和电路电源部分,系统设计总体方案框图如图1所示。

电子秤设计报告

电子秤设计报告-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

设计报告 实验名称:电子称设计 院(系):专业: 姓名:学号: 实验室:实验组别: 同组人员:实验时间:2016年12月02日

评定成绩:审阅教师: 目录 1 设计要求 (3) 2 设计原理 (3) 3 系统框图 (3) 4 具体设计 (4) 称重传感 器 (4) 放大电路和量程切 换 (5) A/D转 换 (7) 显示器 (8)

5 实验小结 (9) 1设计要求 试设计10μg~10kg电子称,数字显示,精度为%。 2设计原理 数字电子称通过传感器将被测物体的重量转换成模拟的电压信号,较小的电压信号通过应用放大系统进行准确、线性的放大,以满足模数转换器对输入信号电平的要求。放大电路采用三运放数据放大器。仪表用放大器具备足够大的放大倍数、高输入电阻和高共模抑制比的特点。放大后的模拟电压信号经过模数转换电路变成数字量,模数转换电路采用模数转换芯片CC7107实现。然后把数字信号输送到显示电路中去,

最后由显示电路显示出测量结果,显示电路采用四块分立的七段LED显示电路进行显示。本设计中通过改变放大电路的增益,从而达到转换量程的目的。由于被测物体的重量相差较大,根据不同的测重范围要求,需对量程进行切换。 3系统框图 图1 电子称设计框图 (1)利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物体的重量信号; (2)由放大器电路把传感器输出的微弱电压信号进行一定倍数的放大,放大后的电压信号送到模数转换电路中; (3)由模数转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号,传送到显示电路; (4)由显示电路显示数据。 4具体设计 4.1称重传感器 设计原理

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。INTEL 公司的8051和8751都可使用,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[1]。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压力传感器的选择 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键盘设定 阀值报警 LCD 显示器 AT89S52单片机 压力传感器 放大电路 A/D 转换器

电子秤的设计报告

电子秤的设计报告 一、设计要求 基于电子秤的现状,本项目拟研究一种用单片机控制的高精度智能电子秤设计方案。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。主要功能有去皮、计价、总计、单价设定、总量、单键、总计显示等。 基本要求: ①实时显示称重物体的重量,量程20kg ②分度值为5 ③超限报警 ④去皮功能 二、设计目的 1、能根据电子秤的用途,选择合适的显示器,并进行接口设计 2、能根据任务要求,选择合适的称重传感器 3、能根据电子秤的技术要求,选择合适的A/D转换器 4、能根据电子秤的功能要求,进行程序设计与调试 三、设计的具体实现 1、系统概述 1.1系统结构及工作原理 电子秤的基本结构:电子秤是利用物体的重力来确定物体质量的测量仪器,也可以来确定与质量有关的其他量的大小、参数或特性。不管根据

什么原理之称的电子秤,均由承重和传力复位系统、称重传感器和测量显示装置三部分组成。 ①承重和传力复位系统:它是被称物体与转换元件之间的机械、穿礼服为,又被称为电子秤的秤体,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震机构等。 ②称重传感器:即把非电量转换成电量的转换元件,它是把支撑力变换成电或其他形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。有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;稳定可靠等基本要求。 ③测量显示装置:即处理称重传感器信号的电子线路和指示部件,习惯上称它为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、滤波、运算、变换、计数、寄存、控制和驱动显示等环节。 电子秤的工作原理:当被称物体放在平台上时,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的电信号。此信号由放大电路进行放大、滤波后再由A/D器进行转换,数字信号在送到微处理器的CPU处理。CPU不断扫描键盘和各种功能开关,根据键盘输入的内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。运算结果送到内存储器,需要显示时,CPU发出指令,从内存储器中读出数据送到显示器进行显示。电子测量系统的结构如图1所示。 图1 电子秤测量系统的结构图

课程设计电子秤

电子信息与电气工程系课程设计报告

课程设计任务书

目录 1 摘要: (4) 关键字 2 方案论证及选择: (5) 2.1输入模块 (5) 2.2显示模块 (5) 3 系统硬件及功能: (5) 3.1 单片机控制电路功能及介绍 (5) 3.2 A\D转换 (6) 3.3 3×4键盘 (7) 3.4 LCD显示 (7) 4 设计思路及程序流程图: (8) 5 结果仿真: (9) 6 总结与心得体会: (10) 7 参考文献 (10) 附录

1:摘要 现代社会的发展,对称重技术提出了更高的要求。目前,台式电了秤在商业贸易中的使用已相当普遍,但存在较大的局限性:体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。现有的便携秤为杆秤或以弹簧压缩、拉伸变形来实现计量的弹簧秤,居民用户使用的是国家已经明令淘汰的丰卜秤。多年来,人们一直期待测量准确、携带方便、价格低廉的便携式电子秤投放市场。木文设计了一种便携式电子秤,论述了仪器的工作原理,介绍了仪器的误差来源与误差分配,给出了仪器电路设计与软件流程,探讨了仪器的工程设计技术。针对电容式称重传感器非线性影响大的问题,提出并建立了电容式称重传感器的非线性影响模型与校正模型,为便携式电子秤的低成本准确称量奠定了理论基础。便携式电子秤主要由电源、称重传感器、单片机、键盘/开关、LCD显示器等部分构成。主要技术指标为:称量范围0^- lOkg;分度值O.Olkg; 精度等级m级;电源DC 1.5V。 关键字:电子秤,A T89C51, LCD

2:方案论证及选择: 2.1: 输入模块 方案一:采用独立式按键作为输入模块,其特点:直接用I/O口构成单个按键电路,接口电路配置灵活、软件结构简单,但是当键数较多时,占用I/O口较多; 方案二:采用矩阵式键盘作为输入电路,其特点:电路和软件稍复杂,但相比之下,当键数越多时越节约I/O口。 本设计使用键盘输入价格值,若采用独立按键,对数值进行递增递减需频繁按键,为软件设计增加负担,且操作界面不友好。若采用矩阵式按键,可以方便地输入一个价格值,节约了宝贵的I/O口资源。通过对比,故采用方案二作为系统输入模块。 2.2:显示模块 方案一:用LCD显示,液晶显示屏具有低耗电量,无辐射危险,以及影像不闪烁等优势,可视面积大,画面效果好,分辨率高,抗干扰能力强等特点。 方案二:采用LED数码管并行动态显示,电路简单,同样的功率驱动下,显示亮度不及静态显示,且占用I/O口较多。 综上所述,我们采用方案一使用了1602型号的的LCD进行显示,能显示出更多的重量值以及显示更大的总额从而扩大了称量范围。 3 系统硬件及功能: 3.1单片机控制电路功能及介绍 本设计中单片机控制电路是由AT89C51组成,它是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89C51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes

电子秤报告

测控技术与仪器专业 《传感器技术》课程设计任务书课题:电阻应变式电子秤 班级测控 学生姓名学号 指导教师张青春 淮阴工学院 电子与电气工程学院 2015年 6月

目录1.系统方案设计 1.1 概述 1.2 系统方案框图 2.工作原理 2.1 检测原理 2.2 传感器选择 2.3 测量电路介绍 2.4 误差分析与修正 (1)系统误差 (2)随机误差 3.系统软件设计 3.1 软件设计方法 3.2 测试系统流程图 3.3 系统软件 4.系统调试与验证 5.课程设计体会与总结 附录:1、参考资料 2、元器件表

基于电阻式应变片式传感器的电子秤设计 1.系统方案设计 1.1概述 电子秤作为现代生活中不可或缺的一部分,在各行各业显现出其测量准确,测量速度快,易于实时测量和监控的巨大优点,并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量秤,成为测量领域的主流产品。 本文设计的电子秤以单片机为核心控制部件,用C 语言作为编程语言来进行软件设计,以全桥压力传感器作为压力感受部件,制作出一套测量范围在0~1.999kg ,最小分度值为0.001kg 的电子秤。压力传感器输出的电量是模拟量,数值比较小达不到A/D 转换接收的电压范围。所以送A/D 转换之前要对其进行前端放大、整形滤波等处理。然后,A/D 转换的结果才能送单片机进行数据处理并显示。其数据显示部分采用LCD 显示,成本低且能很好地实现所要求的功能。 1.2系统原理框图 本高精度电子秤系统可分为单片机控制电路、A/D 转换电路、复位电路、传感器、时钟电路、LCD 显示、滤波电路等几部分,其系统组成如图1所示。 图1 系统组成框图 电子秤的测量过程是把重量这种非电参数转换电参数即电压,并通过信号调节电路进行放大,把微弱的电压信号,mV 级的转换成V 级的电压信号,再通过A/D 转换器将电信号转换成数字信号送给单片机处理,单片机实现软件清零,软件调整,软件控制等功能,对A/D 转换器发送的信息进行处理,送入LCD 显示电路,由显示电路输出测量结果。整个系统实现了用单片机来控制输出,在线性度的确定过程中,需要对程序进行反复的修改,最终实现设计的要求。 2.工作原理 2.1检测原理 电阻式应变片传感器是通过电阻的应变效应进行测量。 系统通过传感器将压力这种物理量转化为电信号,即传感器内部的电阻应变片感应到压力后,电阻发生微小变化,通过全桥测量电路将电阻的微小变化转化成电压的微小变化,ADC0832将信号调整到A/D 能采集的范围,然后由A/D 进行采集转换,接着把采集到的8位高低电平通过DOUT 送到单片机进行处理,单片机处理后,把数字信号输送到显示电路中,由显示电路输出测量结果。 2.2传感器的选择 本课题采用电阻式应变片传感器,因为其在小重量的测量上具有较好的线性关系。并且该传感器是我们最熟悉的一种,上课和实验都接触到,比较了解, 单片机 传感器 滤波电路 LCD 显示电路 复位电路 时钟电路 A/D 转换电路

单片机电子秤设计报告

基于单片机的电子秤 单片机电子秤设计报告 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

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