重量测量电路课程设计x
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。
电子体重秤课程设计

电子体重秤课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解电子体重秤的工作原理,掌握其基本组成部分及功能。
2. 学生能运用所学的电学知识,分析电子体重秤的电路原理和传感器应用。
3. 学生了解电子体重秤在生活中的应用,认识到其在健康监测中的重要性。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,正确操作电子体重秤,进行简单的体重测量。
2. 学生能通过小组合作,分析并解决电子体重秤使用过程中可能出现的问题。
3. 学生能运用图表、报告等形式,展示电子体重秤的使用方法和测量结果。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子体重秤的兴趣,激发探索科学技术的热情。
2. 学生认识到科技发展对生活的影响,增强对科技创新的信心。
3. 学生通过小组合作,培养团队协作能力和沟通表达能力。
4. 学生在实践操作中,体验科学探究的乐趣,提高问题解决能力。
课程性质:本课程为电子技术及应用领域的一节实践性课程,结合学生特点和教学要求,注重理论与实践相结合,培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点:本课程针对初中年级学生,他们对电子技术有一定的基础知识,好奇心强,喜欢动手实践。
教学要求:课程要求教师引导学生主动参与,注重启发式教学,鼓励学生提问和思考,提高学生的实践操作能力。
同时,关注学生的个体差异,因材施教,使每位学生都能在课程中取得进步。
通过本课程的学习,使学生达到上述课程目标,为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 电子体重秤的原理与结构- 介绍电子体重秤的工作原理,包括传感器、A/D转换器等组成部分。
- 分析电子体重秤的电路原理,理解其测量体重的基本过程。
2. 电子体重秤的使用与操作- 讲解电子体重秤的正确使用方法,包括校准、测量、读取数据等。
- 学生动手操作电子体重秤,体验实际测量过程。
3. 电子体重秤的维护与故障排除- 介绍电子体重秤的日常维护方法,确保其准确性和使用寿命。
- 分析常见故障原因,学会简单的故障排除方法。
4. 电子体重秤在实际生活中的应用- 探讨电子体重秤在健康监测、运动健身等领域的应用。
电子秤电路课程设计

电子秤电路课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握电子秤电路的基本组成和工作原理;2. 了解电子秤传感器的工作方式及其在电路中的作用;3. 掌握电子秤显示和控制模块的功能及相互关系。
技能目标:1. 培养学生能够正确组装和调试电子秤电路的能力;2. 培养学生运用基本电子元件和电路知识解决实际问题的能力;3. 提高学生分析电路图、进行电路设计和改进的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子技术的兴趣和爱好,激发他们探索科学技术的热情;2. 培养学生严谨、细致的学习态度,养成良好的实验操作习惯;3. 增强学生的团队协作意识,培养他们合作解决问题的能力。
课程性质:本课程为实践性较强的电子技术课程,注重理论联系实际,强调学生的动手操作能力。
学生特点:学生具备一定的物理和数学基础,对电子技术有一定了解,喜欢动手实践,但可能对电子秤电路的细节掌握不足。
教学要求:教师应结合学生特点,采用启发式教学,引导学生主动探究,注重实践操作,确保学生能够达到课程目标。
同时,关注学生的个体差异,提供个性化指导,使他们在课程中学有所得。
通过课程学习,使学生能够将所学知识应用于实际电子秤电路的设计和制作中,提高他们的综合能力。
二、教学内容本课程依据课程目标,结合教材内容,制定以下教学大纲:1. 电子秤电路概述- 介绍电子秤的基本组成和分类;- 简述电子秤的工作原理。
2. 电子秤传感器- 传感器原理及在电子秤中的应用;- 不同类型传感器的优缺点对比。
3. 电子秤显示和控制模块- 显示模块的原理及种类;- 控制模块的功能及实现方式。
4. 电子秤电路分析与设计- 分析典型电子秤电路图;- 电路元件的选型和参数计算。
5. 电子秤电路制作与调试- 电路制作过程中的注意事项;- 调试方法及常见问题解决。
6. 电路改进与创新- 电子秤电路的优化方案;- 创新设计电子秤电路的思路。
教学内容安排与进度:1-2课时:电子秤概述及传感器原理;3-4课时:显示和控制模块;5-6课时:电路分析与设计;7-8课时:电路制作与调试;9-10课时:电路改进与创新。
电子秤电路设计

电子秤电路设计电子秤是现代社会中广泛应用的一种衡量物品重量的设备,它具有高精度、稳定性强、易于读数等优点。
电子秤的核心部件是压电式传感器,传感器通过受力形变产生电信号,再经过信号处理器处理并转化为显示重量的数字。
因此,电子秤电路设计中压电式传感器与信号处理器是核心考虑因素。
一、压电式传感器的电路设计压电式传感器是通过物理变化产生电压信号,进而检测物体重量的设备。
根据工作原理,压电式传感器可分为电荷式和压力式两种。
电荷式传感器通过物理变化产生电荷,进而产生电压信号。
压力式传感器则是通过物理体积变化,产生电信号。
以下仅讨论压力式传感器的电路设计。
1.电路原理压力传感器主要由桥式电路、信号放大电路和滤波电路三部分组成。
(1)桥式电路:桥式电路分为有源桥式电路和无源桥式电路。
目前多采用无源桥式电路,因为它不需要外部电源,便于实现多点测量等多台组合共同测量。
(2)信号放大电路:传感器产生的电信号相当小,需通过信号放大器放大后才能有效的进行传输和处理。
(3)滤波电路:滤波器用于去除杂波、信号噪声等,保证电路稳定性和准确性。
常用的滤波器有低通滤波器和带通滤波器等。
2.电路参数(1)灵敏度:传感器允许工作范围内,重量变化所引起的电路输出变化量,常用的单位是mv/kg,kg/mv。
(2)非线性度:指传感器输出与实际值之间的误差,一般用±%来表示。
(3)零点漂移:指在重量不变的情况下,电路输出随时间漂移的程度,常用的单位是mV/h或%FS/h。
(4)灵敏度温漂:指在温度变化的情况下,灵敏度相对变化的情况,常用的单位是%RS/℃。
二、信号处理器的电路设计信号处理器是将传感器输出的电信号传输和处理的部分,主要问题是如何提高信号精度和稳定性。
1.放大电路设计放大电路是放大传感器输出信号的重要组成部分,合理的设计可以使信号精度和信噪比大大提高。
在放大电路中,需要考虑的几个问题:(1)增益大小:增益大小是决定信号放大倍数的关键因素,合理选择增益大小可以使信号精确到小数点后几位。
电子秤电路设计课程设计

电子秤电路设计课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握电子秤电路设计的基本原理和方法,通过学习使学生能够运用电子秤电路知识解决实际问题。
具体的教学目标如下:1.知识目标:(1)了解电子秤的原理和结构;(2)掌握电子秤电路的基本组成部分及工作原理;(3)熟悉常用电子秤电路的设计方法。
2.技能目标:(1)能够分析电子秤电路图,理解各个部分的功能;(2)能够运用所学知识设计简单的电子秤电路;(3)具备调试和优化电子秤电路的能力。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对科学探究的兴趣和热情;(2)培养学生团队协作、积极进取的精神;(3)培养学生关注社会热点,将所学知识应用于实际生活的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.电子秤概述:介绍电子秤的定义、分类和应用领域;2.电子秤电路原理:讲解电子秤电路的基本原理和组成部分,如传感器、放大器、滤波器等;3.电子秤电路设计:介绍电子秤电路的设计方法,包括硬件选型、电路图绘制等;4.电子秤电路调试与优化:讲解如何对电子秤电路进行调试和优化,以提高其性能和稳定性;5.实例分析:分析实际应用中的电子秤电路,让学生更好地理解所学知识。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学:1.讲授法:教师讲解电子秤电路的基本原理、设计方法和注意事项;2.讨论法:学生分组讨论电子秤电路设计中的问题,培养学生的团队协作能力;3.案例分析法:分析实际应用中的电子秤电路,让学生更好地理解所学知识;4.实验法:学生动手搭建和调试电子秤电路,提高学生的实践操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用《电子秤电路设计》教材,为学生提供系统性的理论知识;2.参考书:提供电子秤电路设计相关的参考书籍,丰富学生的知识储备;3.多媒体资料:制作课件、视频等多媒体资料,帮助学生更好地理解电子秤电路的设计过程;4.实验设备:准备电子秤电路实验套件,让学生能够动手实践,提高实际操作能力。
单片机体重计

设计要求四位数码管显示,精度为 0.1kg,因此转换分辨率为 1/1000 。这里采用 10 位 模数转换芯片 AD7810。
AD7810 是美国模拟器件公司(Analog Devices)生产的一种低功耗 10 位高速串行 A/D 转换器。该产品有 8 脚 DIP 和 SOIC 两种封装形式,并带有内部时钟。它的外围接线极其 简单,AD7810 的转换时间为 2μs,采用标准 SPI 同步串行接口输出和单一电源(2.7V~5.5V) 供电。在自动低功耗模式下,该器件在转换吞吐率为 1kSPS 时的功耗仅为 27μW,因此特 点适合于便携式仪表及各种电池供电的应用场合使用。
;商小于 10,以二进制的形式存于 R4
中
MOV A,R1
MOV R5,A
;余数存于 R5R4 中,准备下一次计算
MOV A,R0
MOV
R4,A
MOV MOV
R3,#00H R2,#64H
;求百位
LCALL MOV MOV MOV MOV MOV
DIV2BY2 52H,R4 A,R1
R5,A A,R0
RET
;*************************************************
;计算程序 50H~53H 分别存个、十、百、千位
WORK:
MOV R3,#03H
MOV R2,#0E8H
;求千位,R3R2=1000
LCALL DIV2BY2
;R5R4/1000
MOV
53H,R4
0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,88H,0BFH "0 ","1 ","2 ","3 ","4","5","6","7 ","8","9","不亮","A","-"
(完整版)传感器课程设计_称重传感器应用电路设计
东北石油大学课程设计2012年6 月25任务书课程传感器课程设计题目称重传感器应用电路设计专业测控技术与仪器姓名黄俊学号0906********主要内容:使用称重传感器,设计一台电子称电路,可称重5千克,精度10克。
设计开始先查阅相关资料,如元器件资料、方案选择等,可以使用单片机方案,也可以使用模拟电路方案,设计显示电路时显示**.**千克,并有相应的手动校正电路。
基本要求:1.设计以测量显示部分电路为主;2.要绘制原理框图;3.绘制原理电路;4.要有必要的计算及元件选择说明;5.提供元件清单;6.如果采用单片机,必需绘制软件流程图主要参考资料:[1]黄贤武,郑筱霞.传感器原理与应用[M].电子科技大学出版社,2004[2] 王琦.电阻应变式称重传感器的设计[J].木材加工机械.2005(3)[3] 缪少勇.浅谈称重传感器工作原理及故障排除[J].科学之友.2010(14)[4] 施昌彦.称重传感器计量规程[J].试验技术与试验机.1987(4)[5]张国维.测控电路[M].机械工业出版社,2007完成期限2012.6.25—2012.6.29指导教师专业负责人2012年6 月25 日摘要在我们生活中经常都需要测量物体的重量,于是就用到秤,但是随着社会的进步、科学的发展,我们对其要求操作方便、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。
电阻应变式传感器具有测量范围广、精度高、误差小和线性度好等优点,且能在恶劣环境下工作,在力、压力和重量测试中有非常广泛的应用,力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。
所以电阻应变式力传感器制作的数显电子秤具有准确度高易于制作,简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。
关键词:称重传感器、电阻应变计、精度、显示目录一、设计要求 (1)二、方案设计 (1)1、方案说明 (1)2、方案论证 (2)三、传感器工作原理 (2)四、电路的工作原理 (4)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (6)1、测量电路 (6)2、差动放大电路 (7)3、A/D转换 (8)4、显示电路设计 (9)5、系统需要的元器件清单 (10)六、总结 (11)称重传感器应用电路设计一 、设计要求使用称重传感器,设计一台电子称电路,可称重5千克,精度10克。
测控电路课设电子称设计
XX大学课程设计说明书学生姓名:学号:学院:专业:题目:指导教师:年月日课程设计任务书1.设计目的:针对电子线路课程要求,对学生进行实用型电子线路设计、安装、调试等各环节的综合性训练,培养学生运用课程中所学的理论与实践紧密结合,独立地解决实际问题的能力。
2.设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):设计内容:设计一个数字电子秤,组装及调试各单元电路及系统电路,用数字表显示称重结果。
设计要求及技术指标:①测量范围:0~1.999kg、0~19.99kg、0~199.9kg;②用数字显示被测重量,小数点位置对应不同的量程显示。
3.设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕:1 电路原理图.2 仿真结果.3 课程设计说明书.目录一、设计方案简介 (06)设计内容、设计要求、软件学习、实验流程图、电路系统概述、实验电路结构及分块原理二、设计条件及主要参数表 (09)传感器系统、放大系统、模数转换及显示系统三、设计主要参数计算 (10)各部分工作原理图四、设计结果 (12)五、设计评述 (13)心得体会六、参考文献 (14)参考相关资料一、设计方案简介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。
放大电路采用四运放集成电路LM324中的三个运放组成的仪表用放大电路。
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7107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,根据不同的侧重范围要求,需对量程进行切换。
电子行业课程设计电子秤
电子行业课程设计电子秤1. 引言电子秤是一种利用电子技术来测量物体质量的仪器。
在电子行业课程设计中,设计和制作一个电子秤是一个常见的任务。
本文将介绍电子秤的基本原理、设计要求以及实现过程。
2. 基本原理电子秤通过测量物体所产生的重力来确定物体的质量。
其基本原理如下:1.电子秤采用压力传感器来测量物体对秤盘的压力。
2.压力传感器将压力转换为电信号。
3.电信号经过放大和滤波后,被微处理器处理。
4.微处理器根据压力信号的大小计算出物体的质量。
5.最后,将质量数值显示在数码显示屏上。
3. 设计要求设计一个电子秤需要满足以下要求:1.精度要求:电子秤的测量精度应满足工业或商业应用的要求,一般为0.1g或更高。
2.承重能力:电子秤的设计应根据使用场景和物体的质量范围确定合适的承重能力。
3.可靠性:电子秤的设计应考虑系统的稳定性和可靠性,包括传感器的精度、放大电路的稳定性等。
4.功耗:电子秤的设计应考虑尽可能降低功耗,延长电池寿命。
5.显示和操作:电子秤应提供直观的显示屏和简单的操作方式,以方便用户使用。
6.价格和成本:电子秤的设计应考虑成本控制,尽量降低生产成本和售价。
4. 实现过程电子秤的实现过程可以分为以下几个步骤:4.1 传感器选择选择合适的传感器是设计电子秤的关键步骤。
常用的传感器有压力传感器和应变传感器。
根据设计要求,选择合适的传感器,同时考虑成本和可获得性。
4.2 电路设计电路设计包括放大电路、滤波电路、模数转换和微处理器接口。
通过放大电路和滤波电路,将传感器输出的低电压信号放大和去除干扰信号。
然后,进行模数转换将模拟信号转换为数字信号。
最后,将数字信号通过微处理器进行处理和计算。
4.3 软件开发软件开发主要包括数据处理和显示。
微处理器通过编程对传感器产生的模拟信号进行处理和计算,得到物体的质量数值。
然后,将质量数值通过数码显示屏显示出来。
4.4 调试和优化完成硬件和软件的设计后,进行调试和优化是非常重要的一步。
测控电路课程设计之电子称设计
测控电路课程设计之电子秤的设计一、设计任务1、题目:电子秤的设计1.确定结构电子秤由传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等五部分组成,其原理框图如指导书图4所示。
2.设计技术指标如下:1)量程为0~1.999Kg ,2)传感器可采用悬臂梁式的称重传感器(悬臂梁上贴有应变片)。
3) 显示电路采用213为A/D 转换电路、共阴级数码管。
2、设计任务1)选择传感器2)设计传感器测量电路:通常用电桥测量电路。
3)放大电路设计由于传感器测量范围是0~2Kg ,假定选择的某款传感器的灵敏度为1mV/V 、工作电压为10V ,那么其输出信号只有0-10mV 左右;而A/D 转换的输入应为0-1.999Kg ,当量为1mV/g ,因此要求放大倍数约为200倍,一般采用两级放大器。
另外,在电路设计过程,应考虑电路抗干扰环节、稳定性。
选择低失调电压、低漂移、高稳定、经济性的芯片。
最后,电路中还应有调零和调增益的环节,才能保证电子秤没有称重时显示零读数,称重时读数正确反映被秤重量。
4)模数转换及显示系统A/D 转换器可选择MC14433,也可另选。
4)供电电源:设计一个可满足本设计需求的电源。
二、设计方案1、电子秤的主要组成电子秤由传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等五部分组成,其原理框图如图4所示。
图4电子秤组成框图传感器将被测物体的重量转换成电压信号输出,放大系统把来自传感器的微弱信号放大,放大后的信号经过模数转换把模拟数字量,数字量通过数字显示器显示重量。
2、方案的选用方案一:采用应变式电阻称重传感器,将被测物体的重量转换成电压信号输出,然后采用AD620差动电路放大器把来自传感器的微弱信号放大,然后将放大后的信号经过MC14433模数转换器转换成数字量,最后经过动态扫描将数字量通过数码管显示出来,显示出来的数字就是被测物体的重量。
方案二:设计以51系列单片机AT89S52为控制核心,实现电子秤的基本控制功能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
重量测量电路课程设计班级:***专业:***学生姓名:***指导老师:***日期:****年**月**日目录第一节绪论 (2)1.1本设计的任务和主要内容 (2)1.2基本工作原理及原理框图 (3)第二节硬件电路的设计 (3)2.1 电阻应变式传感器的选择(了解) (3)2.2 三运放大电路的设计 (7)2.3 ADC0809 A/D转换器(了解) (8)2.4 LED显示电路的设计(了解) (11)2.5 总体工作电路原理图 (12)第三节软件的设计(选做) (13)第四节设计总结 (15)参考书籍 (16)附图 (17)重量测量电路设计第一节绪论本课程设计的重量测量电路是电子称的主要部分。
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。
其中重量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,但由于传感器的成本较高,我们就只对其性能以及工作原理进行了解,而不做具体操作的要求。
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。
ADC0809 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,此部分也只做了解。
1.1本设计的任务和主要内容设计的主要内容如下:1)运用电阻应变式传感器并采用全桥测量电路2)设计一款简易的重量测量电路,用LED液晶显示器显示被称物体的质量3)电路由全桥测量电桥,三运放大电路,A/D转换电路,LED显示电路4)写出详细的实验报告1.2基本工作原理及原理框图基本工作原理框图如下:图 1.2-1 基本工作原理框图电路方框图如下:图1.2-2 电路方框图第二节硬件的设计2.1 传感器的选择(只做了解)2.1.1 电阻应变式传感器的组成以及原理电阻应变式传感器是将被测量的力,通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。
由电阻应变片和测量线路两部分组成。
常用的电阻应变片有两种:电阻丝应变片和半导体应变片,本设计中采用的是电阻丝应变片,为获得高电阻值,电阻丝排成网状,并贴在绝缘的基片上,电阻丝两端引出导线,线栅上面粘有覆盖层,起保护作用。
电阻应变片也会有误差,产生的因素很多,所以测量时我们一定要注意,其中温度的影响最重要,环境温度影响电阻值变化的原因主要是:A.电阻丝温度系数引起的。
B.电阻丝与被测元件材料的线膨胀系数的不同引起的。
对于因温度变化对桥接零点和输出,灵敏度的影响,即使采用同一批应变片,也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差,所以对要求精度较高的传感器,必须进行温度补偿,解决的方法是在被粘贴的基片上采用适当温度系数的自动补偿片,并从外部对它加以适当的补偿。
非线性误差是传感器特性中最重要的一点。
产生非线性误差的原因很多,一般来说主要是由结构设计决定,通过线性补偿,也可得到改善。
滞后和蠕变是关于应变片及粘合剂的误差。
由于粘合剂为高分子材料,其特性随温度变化较大,所以称重传感器必须在规定的温度范围内使用。
图1.2-3应变式传感器安装示意图全桥测量电路中,将受力性质相同的两应变片接入电桥对边,当应变片初始阻值:R1=R2=R3=R4,其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,其桥路输出电压U out=KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到改善。
2.1.2 电阻应变式传感器的测量电路常规的电阻应变片K值很小,约为2,机械应变度约为0.000001—0.001,所以,电阻应变片的电阻变化范围为0.0005—0.1欧姆。
所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化,在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。
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,另一个对角线为输出电压Uo。
其特点是:当四个桥臂电阻达到相应的关系时,电桥输出为零,或则就有电压输出,可利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。
测量电路是重量测量电路中的一个重要的环节,我们在制作的过程中应尽量选择好元件,调整好测量的范围的精确度,以避免减小测量数据的误差。
图 1.2-4 全桥测量电桥图图 1.2-5 三运放大电路结构图它由电阻应变片电阻R1、R2、R3、R4组成测量电桥,R 1=R 2=R 3=R 4=350Ω,加热丝阻值为50Ω左右,测量电桥的电源由稳压电源U in供给。
将差动放大器调零,合上电源开关,调节电桥平衡电位RW1,使数显表显示0.00V。
将10只标准砝码全部置于传感器的托盘上,调节电位器RW3(增益即满量程调节)使数显表显示为0.200V(2V档测量)或-0.200V。
拿去托盘上的所有砝码,调节电位器R W4(零位调节)使数显表显示为0.0000V。
重复2、3步骤的标定过程,一直到精确为止,把电压量纲V改为重量纲g,就可以称重。
成为一台原始的电子秤。
2.2 三运放大电路本次课程设计中,需要一个放大电路,我们将采用三运放大电路,主要的元件就是三运放大器。
在许多需要用A/D转换和数字采集的单片机系统中,多数情况下,传感器输出的模拟信号都很微弱,必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大,才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求,在此情况下,就必须选择一种符合要求的放大器。
图 1.2-6 三运放大电路结构图2.3 ADC0809 A/D转换器(只做了解)ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。
它是逐次逼近式A/D转换器,可以和单片机直接接口。
2.3.1A DC0809的内部逻辑结构:由上图可知,ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。
多路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量,当OE端为高电平时,才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
2.3.2引脚结构:IN0-IN7:8条模拟量输入通道ADC0809对输入模拟量要求:信号单极性,电压范围是0-5V,若信号太小,必须进行放大;输入的模拟量在转换过程中应该保持不变,如若模拟量变化太快,则需在输入前增加采样保持电路。
地址输入和控制线:4条ALE为地址锁存允许输入线,高电平有效。
当ALE线为高电平时,地址锁存与译码器将A,B,C三条地址线的地址信号进行锁存,经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。
A,B和C为地址输入线,用于选通IN0-IN7上的一路模拟量输入。
通道选择表如下表所示。
数字量输出及控制线:11条ST为转换启动信号:当ST上跳沿时,所有内部寄存器清零;下跳沿时,开始进行A/D转换;在转换期间,ST应保持低电平。
EOC为转换结束信号。
当EOC为高电平时,表明转换结束;否则,表明正在进行A/D转换。
OE为输出允许信号,用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。
OE=1,输出转换得到的数据;OE=0,输出数据线呈高阻状态。
D7-D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线:因ADC0809的内部没有时钟电路,所需时钟信号必须由外界提供,通常使用频率为500KHZ,VREF(+),VREF(-)为参考电压输入。
2.3.3 ADC0809应用说明:1)ADC0809内部带有输出锁存器,可以与8031直接相连。
2)初始化时,使ST和OE信号全为低电平。
3)送要转换的哪一通道的地址到A,B,C端口上。
4)在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。
5)是否转换完毕,我们根据EOC信号来判断。
6)当EOC变为高电平时,这时给OE为高电平,转换的数据就输出给单片机了。
2.4 LED显示电路设计(只做了解)2.4.1 LED显示器结构与原理LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。
在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。
这种显示块有共阴极与共阳极两种。
共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地。
当某个发光二极管的阳极为高电平时,发光二极管点亮;共阳极LED显示块的发光二极管阳极并接。
2.4.2 LED显示器与显示方式在单片机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器。
N 位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线。
根据显示方式不同,位选线与段选线的连接方法不同。
段选线控制字符选择,位选线控制显示位的亮,暗。
LED显示器有静态显示与动态显示两种方式。
我们使用的为动态显示LED动态显示方式。
在多位LED显示时,为了简化电路,降低成本,将所有位的段选线并联在一起,由一个8位I/O口控制,而共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制。
图 2.4-1LED显示电路图2.5总体工作电路原理图第三节软件的设计(选做)(程序设计自行选作,以下程序仅供参考);ADC0809通道IN0地址7FF8H;8155 PA口地址7F01H; PB口地址7F02HFLAG BIT 7FHORG 0000HAJMP MAINORG 0013HAJMP INT1MAIN:SETB IT1SETB EASETB EX1LCALL AD_SORTLCALL BCD_SORTLCALL DISLEDLCALL DELAY_LOAJMP MAINAD_SORT:MOV R0,#60HSETR FLAGMOVX DPTR,#7FF8HMOVX @DPTR,A WAIT:JB FLAG,WAITRETINT1:MOVX A,@DPTRMOV @R0,ACLR FLAGRET1DLSLED:MOV R3,#01HMOV A,R3 LOOP:MOV DPTR,#7F01HMOVX @DPTR,AINC DPTRMOV A,@R0ADD A,#0DHMOVC A,@A+PC DIR1:MOVX @DPTR,ALCALL TIM2INC R0MOV A,R3JB ACC.1,LOOP1RL AMOV R3,AAJMP LOOPLOOP1:RETTIM2:MOV R7,#04HDLT1:MOV R6,#FFHDLT2:DJNZ R6,DLT2DJNZ R7,DLT1RETBCD_SORT:MOV A,@R0RL AMOV B,#10HDIV ABMOV @R0,BINC R0MOV @R0,ARETDELAY_LO:PUSH 0PUSH 1PUSH 2MOV 0,#01H;DELAY_LO1:MOV 1,#00HDELAY_LO2:MOV 2,#0B2H;DJNZ 2,$DJNZ 1,DELAY_LO2DJNZ 0,DELAY_LO1POP 2POP 1POP 0RETEND第四节设计总结本设计由以下四部分组成:电阻应变传感器、信号放大系统、模数转换系统、显示器。