單片機(jī)課程設(shè)計(jì)（論文）-數(shù)字電子稱設(shè)計(jì).doc

目錄第一章、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介01設(shè)計(jì)內(nèi)容01設(shè)計(jì)要求01實(shí)驗(yàn)流程圖01第二章、測(cè)量系統(tǒng)的電路分析04傳感器系統(tǒng)04放大系統(tǒng)04模數(shù)轉(zhuǎn)換06顯示系統(tǒng)08第三章、單片機(jī)的主控程序09單片機(jī)89C2051芯片09電子秤工作流程10第四章、設(shè)計(jì)結(jié)果15電子秤工作流程15電子秤原理圖16第五章、設(shè)計(jì)評(píng)述17心得體會(huì)17第六章、參考文獻(xiàn)18參考相關(guān)資料18第七章、元器件清單181第一章設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介數(shù)字電子稱通過(guò)傳感器將被測(cè)物體的重量轉(zhuǎn)換成模擬的電壓信號(hào)，較小的電壓信號(hào)通過(guò)應(yīng)用放大系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確、線性的放大，以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求。放大電路采用四運(yùn)放集成電路LM324中的三個(gè)運(yùn)放組成的儀表用放大電路。儀表用放大器具備足夠大的放大倍數(shù)、高輸入電阻和高共模抑制比的特點(diǎn)。放大后的模擬電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路變成數(shù)字量，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片7107實(shí)現(xiàn)。然后把數(shù)字信號(hào)輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測(cè)量結(jié)果，顯示電路采用四塊分立的七段LED顯示電路進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)中通過(guò)改變放大電路的增益，從而達(dá)到轉(zhuǎn)換量程的目的。由于被測(cè)物體的重量相差較大，根據(jù)不同的側(cè)重范圍要求，需對(duì)量程進(jìn)行切換。1、設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）制作一個(gè)具有數(shù)字顯示功能的數(shù)字電子稱；（2）調(diào)試數(shù)字電子稱的歌單元電路及系統(tǒng)電路；（3）掌握數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法；（4）熟悉集成電路7107的使用方法；（5）采用電阻應(yīng)變式傳感器；2、設(shè)計(jì)要求（5）(1)測(cè)量范圍：019.99kg（6）(2)用數(shù)字顯示被測(cè)重量，小數(shù)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)不同的量程顯示。3、實(shí)驗(yàn)流程圖2圖20小型電子秤的系統(tǒng)構(gòu)成（7）本系統(tǒng)采用了低功能單片機(jī)89C2051作為測(cè)量?jī)x表的核心，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，性價(jià)比高。（8）電子秤測(cè)量系統(tǒng)的工作原理:（9）儀表通電后，在秤重過(guò)程中由貨物重量經(jīng)荷重傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換，輸出相應(yīng)的毫伏電壓，這個(gè)微弱信號(hào)通過(guò)運(yùn)算放大器放大和標(biāo)度變換轉(zhuǎn)送A/D轉(zhuǎn)換器。本系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器采用了V/F型積分轉(zhuǎn)換器，它將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的以脈沖序列方式的頻率輸出。單片機(jī)89C2051嚴(yán)格控制每一次采樣時(shí)間，保持每一次計(jì)數(shù)的閘門(mén)時(shí)間間隔的一致性。單片機(jī)通過(guò)應(yīng)用程序,把當(dāng)次的采樣頻率f進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)換形成顯示器可使用的串行代碼數(shù)據(jù)。在測(cè)量荷重期間，系統(tǒng)可隨時(shí)接受人機(jī)對(duì)話請(qǐng)求。人機(jī)對(duì)話僅通過(guò)鍵盤(pán)接受校正值。校正有兩個(gè)內(nèi)容，其一，“零點(diǎn)校正”，按“設(shè)置”鍵，將空負(fù)荷下的采樣值記錄下來(lái)存入EEPROM型號(hào)為24LC02B；其二，“斜率校正”，將標(biāo)準(zhǔn)重量（砝碼）作為秤重對(duì)象放入托盤(pán)，按“校正”鍵，單片機(jī)將采樣值記錄下來(lái)并通過(guò)計(jì)算將新的斜率存入EEPROM型號(hào)為感器荷傳感器放大器A/D轉(zhuǎn)換數(shù)碼顯示器單片機(jī)微控制器調(diào)零電路324LC02B。這兩種校正的方法如下：（10）（1）零點(diǎn)校正：電子秤的長(zhǎng)期使用，由于傳感器，放大器的零點(diǎn)漂移，使得出廠時(shí)調(diào)整好的零點(diǎn)發(fā)生偏移而導(dǎo)致秤重時(shí)引起恒定誤差，經(jīng)過(guò)“設(shè)置”鍵校正，實(shí)際上把零漂值存儲(chǔ)起來(lái)，以后每次側(cè)重時(shí)采樣值調(diào)整：Xy=Xi-去除零漂誤差。（11）（2）斜率校正：系統(tǒng)除了零點(diǎn)漂移不可避免外，秤重機(jī)構(gòu)的靈敏度，放大器的增益也會(huì)受到使用時(shí)間的影響而發(fā)生變化，斜率校正實(shí)際上是滿度調(diào)整。（12）（13）關(guān)系式：K=f/Xy（14）其中，可K為斜率，f為采樣頻率，Xy荷重。（15）圖21斜率校正4第二章測(cè)量系統(tǒng)的電路分析1、傳感器（16）電子秤傳感器的測(cè)量電路通常使用電橋測(cè)量電路，它將應(yīng)變阻值的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，這就是可用的輸出信號(hào)。（17）電橋電路有四個(gè)電阻組成，如下圖所示：（18）（19）電子秤的傳感器在不加負(fù)荷時(shí)，橋路的電阻應(yīng)平衡，也就是電橋初始平衡狀態(tài)輸出應(yīng)為零。但實(shí)際上橋路各臂阻值不可能絕對(duì)相同，接觸電阻及導(dǎo)線電阻也有差異，致使輸出不為零。因此必須設(shè)置調(diào)零電路使初始狀態(tài)達(dá)到平衡，即輸出為零。2、放大器（20）絕大多數(shù)的電子秤都采應(yīng)變式傳感器作為荷重變換器。這是因?yàn)閼?yīng)變式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，精度高，非線性誤差小，量程調(diào)整容易等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)采用的是平行梁式，這是一種根據(jù)彈性材料受到壓力后變形產(chǎn)生應(yīng)變，使粘貼在彈性材料上的應(yīng)變?cè)驂嚎s或拉伸，引起應(yīng)變?cè)碾娮柘鄳?yīng)變化。為了提高靈敏度，一般采用54個(gè)性能完全相同應(yīng)變?cè)?gòu)成全臂差動(dòng)電橋，電橋的輸出關(guān)系式：（21）ERRV(3-2)（22）標(biāo)稱值：R=120，E=6V，額定輸出:1.3mV/V,實(shí)際滿度輸出7.8mV/6V（23）顯然,由應(yīng)變?cè)?gòu)成全臂差動(dòng)電橋的輸出信是微弱的,必須通過(guò)信號(hào)放大才有讀數(shù)意義。應(yīng)變傳感器放大器6A/D轉(zhuǎn)換器圖22一次與二次儀表本系統(tǒng)采用單電源工作的三運(yùn)算放大器與電橋電路連接成反向放大電路。3、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換器用的是ADC08094A/D轉(zhuǎn)換器，它是8路8位逐次逼近式轉(zhuǎn)換器，結(jié)果為8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換時(shí)間短（一般在級(jí)），滿足題目要RDWRQU0U01234567844%55%64%81%32184U1:A145856784U1:B145832184U2:A1458+12R210kR110k-5-5-5+5+5+5+88.8ACVolts48%VIN+6