畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 系 別: 機(jī)電工程系 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng): 自動(dòng)化 學(xué) 號(hào): 26100101072 學(xué)生姓名: 黃金榕 指導(dǎo)教師: 劉保軍 指導(dǎo)單位: 電子科技大學(xué)中山學(xué)院機(jī)電工程系 完成時(shí)間: 2010 年 5 月 8 日 電子科技大學(xué)中山學(xué)院教務(wù)處制發(fā) 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 摘 要 電子秤是將檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理、數(shù)字技術(shù)等技術(shù)綜合一體的 現(xiàn)代新型稱(chēng)重儀器。它與我們?nèi)粘Ｉ罹o密結(jié)合成為一種方便、快捷、稱(chēng)量精確的工具， 廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工廠生廠、集貿(mào)市場(chǎng)、超市、大型商場(chǎng)、及零售業(yè)等公共場(chǎng)所的信息 顯示和

2、重量計(jì)算。 電子稱(chēng)主要以單片機(jī)作為中心控制單元，通過(guò)稱(chēng)重傳感器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，在配 以鍵盤(pán)、顯示電路及強(qiáng)大軟件來(lái)組成。電子稱(chēng)不但計(jì)量準(zhǔn)確、快速方便，更重要的自動(dòng) 稱(chēng)重、數(shù)字顯示，對(duì)人們生活的影響越來(lái)越大，廣受歡迎。 本系統(tǒng)針對(duì)電子稱(chēng)的自動(dòng)稱(chēng)重、數(shù)據(jù)處理等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和制作。為了闡明用單片機(jī) 是如何對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換、計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行了研究，討論了單片 機(jī)控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的計(jì)算問(wèn)題。本文在給出智能電子稱(chēng)硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了 電子稱(chēng)的軟件控制方法。單片機(jī)控制的電子稱(chēng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，深受人們的喜愛(ài)， 本文將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)討論。 關(guān)鍵詞：電子稱(chēng)；單片機(jī)；稱(chēng)重傳感器 electr

3、noic scale design based on mcu abstract intelligent electronic scale is the detection and conversion technology, computer technology, information processing, digital technology, an integrated modern technology of new weighing equipment. it is closely integrated with our daily lives into a convenient

4、, fast, precision weighing instrument, widely used in commercial, plant health plant, country markets, supermarkets, shopping malls, and retail and other public places, information display and weight. intelligent electronics said the key to scm as the central control unit, through the weighing senso

5、r analog-digital conversion unit, in the accompanied keyboard, display circuit and powerful software to component. said not only accurate measurement of the electronic, fast and convenient, more importantly, automatic weighing, statistics show that by the majority of users. intelligent electronics s

6、aid that as easy to carry, easy to use, the impact on peoples lives more and more. this system is known for the electronic automatic weighing and data processing of research. to illustrate how to use the mcu is sampling data processing, data acquisition and conversion, computational problems studied

7、. discuss the key scm system calculation. this paper presented the hardware design of intelligent electronics that, based on detailed analysis of the electronic control, said the software. as the structure of microprocessor controlled electronics that simple, low cost and very popular, this will be

8、discussed in detail. keywords: electronic scale; mcu; load sensor 目錄 1 緒 論 .1 1.1 稱(chēng)重技術(shù)和衡器的發(fā)展.1 1.2 電子秤的組成.2 1.2.1 電子秤的基本結(jié)構(gòu) .2 1.2.2 電子秤的工作原理 .2 1.2.3 電子秤的計(jì)量性能 .2 1.3 本設(shè)計(jì)思路 .3 2 系統(tǒng)方案論證與選型.5 2.1 控制器部分 .5 2.2 數(shù)據(jù)采集部分 .7 2.2.1 傳感器的選擇 .7 2.2.2 放大電路選擇 .8 3 硬件設(shè)計(jì).10 3.1 總體規(guī)劃.10 3.2 主控制器電路.10 3.3 傳感器放大電路.11 3

9、.4 顯示電路.11 4 軟件設(shè)計(jì) .14 4.1 系統(tǒng)應(yīng)用程序組成.14 4.2 主程序流程圖.15 4.3 ad 采樣程序塊 .15 4.4 液晶顯示程序塊.16 4.5 稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)處理技術(shù).21 5 總結(jié)與展望 .23 致 謝 .25 參考文獻(xiàn) .26 附錄一 電路原理圖 .27 附錄二 系統(tǒng)實(shí)物圖 .28 1 1 緒緒 論論 1.1 稱(chēng)重技術(shù)和衡器的發(fā)展 稱(chēng)重技術(shù)自古以來(lái)就被人們所重視，作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、 交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子秤是電子衡器中的一種，衡 器是國(guó)家法定計(jì)量器具，是國(guó)計(jì)民生、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)量 設(shè)備

10、，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的 提高。 電子秤的發(fā)展過(guò)程與其它事物一樣，也經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由粗糙到精密、由機(jī) 械到機(jī)電結(jié)合再到全電子化、由單一功能到多功能的過(guò)程。特別是近 30 年以來(lái)，工藝流 程中的現(xiàn)場(chǎng)稱(chēng)重、配料定量稱(chēng)重、以及產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測(cè)等工作，都離不開(kāi)能輸出電信號(hào) 的電子衡器。這是由于電子衡器不僅能給出質(zhì)量或重量信號(hào)，而且也能作為總系統(tǒng)中的 一個(gè)單元承擔(dān)著控制和檢驗(yàn)功能，從而推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易交往的自動(dòng)化和合理化。 近年來(lái)，電子秤已愈來(lái)愈多地參與到數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制中。現(xiàn)代稱(chēng)重技術(shù)和數(shù)據(jù) 系統(tǒng)已經(jīng)成為工藝技術(shù)、儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、預(yù)包裝技術(shù)、收貨業(yè)務(wù)及

11、商業(yè)銷(xiāo)售領(lǐng)域中不可缺少 的組成部分。隨著稱(chēng)重傳感器各項(xiàng)性能的不斷突破，為電子秤的發(fā)展奠定了其礎(chǔ)，國(guó)外 如美國(guó)、西歐等一些國(guó)家在 2 0 世紀(jì) 6 0 年代就出現(xiàn)了 0 .1%稱(chēng)量準(zhǔn)確度的電子秤，并在 7 0 年代中期約對(duì) 75%的機(jī)械秤進(jìn)行了機(jī)電結(jié)合式的電子化改造。 稱(chēng)重裝置不儀是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng) 的一個(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時(shí)間、 改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營(yíng)管 理等多方面的作用。稱(chēng)重裝置的應(yīng)用已遍及到圍民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 因此，稱(chēng)重技術(shù)的研究和

12、衡器工業(yè)的發(fā)展各國(guó)都非常重視。50 年代中期電子技術(shù)的 滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60 年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電了衡器以來(lái)，經(jīng)過(guò) 40 多年 的不斷改進(jìn)與完善，我國(guó)電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智 能型?，F(xiàn)今電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱(chēng)重技術(shù)從靜態(tài)稱(chēng)重向動(dòng)態(tài)稱(chēng) 重發(fā)展：計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā) 展，特別是對(duì)快速稱(chēng)重和動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的研究與應(yīng)用。通過(guò)分析近年來(lái)電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展 情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、模塊化、集成化、智能化； 其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向

13、是稱(chēng)重計(jì)量的 控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。電 子秤是電了衡器中的一種，衡器是國(guó)家法定計(jì)量器具，是圍計(jì)民生、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研 究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的 現(xiàn)代化水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高。 1.2 電子秤的組成 1.2.1 電子秤的基本結(jié)構(gòu) 電子秤是利用物體的重力作用來(lái)確定物體質(zhì)量（重量）的測(cè)量?jī)x器，也可用來(lái)確定 與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。不管根據(jù)什么原理制成的電了秤均由以下三 部分組成： (1) 承重、傳力復(fù)位系統(tǒng) 它是被稱(chēng)物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱(chēng)電子秤的秤體，一般包

14、括接受被稱(chēng)物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等。 (2) 稱(chēng)重傳感器 即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電的或其 它形式的適合于計(jì)量求值的信號(hào)所用的一種輔助手段。 按照稱(chēng)重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位 計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、盧表面諧振式）或是利 用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。 對(duì)稱(chēng)重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對(duì)應(yīng)，并有良好的線性 關(guān)系；有較高的靈敏度；對(duì)被稱(chēng)物體的狀態(tài)的影響要??；能在較差的工作條件下工作； 有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。 (3) 測(cè)

15、量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測(cè)量裝置 即處理稱(chēng)重傳感器信號(hào)的電子線路（包括放人器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、調(diào) 節(jié)器、補(bǔ)嘗元件、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存貯器件等） 。 這部分習(xí)慣上稱(chēng)載荷測(cè)量裝置或二次儀表。在數(shù)字式的測(cè)量電路中，通常包括前置放大、 濾濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。 1.2.2 電子秤的工作原理 當(dāng)被稱(chēng)物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，其重量便通過(guò)秤體傳遞到稱(chēng)重傳感器，傳感器 隨之產(chǎn)生力一電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱(chēng)物體重量成一定函數(shù)關(guān)系（一般成正 比關(guān)系）的電信號(hào)（電壓或電流等） 。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模數(shù)( a/d)器進(jìn)行

16、轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的 cpu 處理，cpu 不斷掃描鍵盤(pán)和各功能開(kāi)關(guān)， 根據(jù)鍵盤(pán)輸入內(nèi)容和各種功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來(lái)控制 各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，cpu 發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送 到顯示器顯示，或送打印機(jī)打印。一般地信號(hào)的放大、濾波、a/d 轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算 處理都在儀表中完成。 1.2.3 電子秤的計(jì)量性能 電子秤的計(jì)量性能涉及的主要技術(shù)指標(biāo)有：量程、分度值、分度數(shù)、準(zhǔn)確度等級(jí)等。 (1) 量程：電子衡器的最大稱(chēng)量 max，即電子秤在正常工作情況下，所能稱(chēng)量的最大 值。 (2) 分度值：電子秤的測(cè)量范圍被分成若干等份，每份值即為

17、分度值。用 e 或 d 來(lái)表 示。 (3) 分度數(shù)：衡器的測(cè)量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用 n 表示。 電子衡器的最大稱(chēng)量 max 可以用總分度數(shù) n 與分度值 d 的乘積來(lái)表示，即 max=nd (4) 準(zhǔn)確度等級(jí) 國(guó)際法制計(jì)量組織把電子秤按不同的分度數(shù)分成 t、ii、iii、四類(lèi)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng) 不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù) n 的范圍，如表 1 所示： 表 1 不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù) 1.3 本設(shè)計(jì)思路 目前，臺(tái)式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)普遍，但存在較大的局限性：體積大、 成本高、攜帶不便、應(yīng)用場(chǎng)所受到制約?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來(lái)實(shí) 現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤，居民用

18、戶(hù)使用的基本是桿秤。彈簧盤(pán)秤制造工藝要求較高，彈簧的疲 勞問(wèn)題無(wú)法徹底解決，一旦超過(guò)彈簧彈性限度，彈簧秤就會(huì)產(chǎn)生很大誤差，以至損壞， 影響到稱(chēng)重的準(zhǔn)確性和可靠性，只是一種暫時(shí)的代用品，也被列入逐漸取消的行列。 微控制器技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子產(chǎn)品的更新速度達(dá) 到了日新月異的地步。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能外，還增加了 打印和通訊功能，可以實(shí)現(xiàn)和其他機(jī)器或設(shè)備（包括上位 pc 機(jī)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備）交換數(shù) 據(jù)，除此之外，系統(tǒng)的微控制器部分選擇了兼容性比較好的 51 系列單片機(jī)，在系統(tǒng)更新 換代的時(shí)候，只需要增加很少的硬件電路，甚至僅僅刪改系統(tǒng)控制程序就能夠

19、實(shí)現(xiàn)。 另外由于實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，稱(chēng)可以有一定量的過(guò)載，但不能超出要求的范圍，為此還設(shè) 計(jì)了過(guò)載提示。 綜上所述，本設(shè)計(jì)的主要思路是：利用壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電壓信號(hào)， 標(biāo)志及等級(jí)電子秤分類(lèi)分度數(shù)范圍 特種準(zhǔn)確度基準(zhǔn)衡器 n 100000 高準(zhǔn)確度精密衡器 10000 n100000 中準(zhǔn)確度商業(yè)衡器 1000 n10000 普通準(zhǔn)確度粗衡器 100n1000 經(jīng)過(guò)電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后把數(shù)字信號(hào)送入 單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理后，得出當(dāng)前所稱(chēng)物品的重量及總額，然后再顯示出來(lái)。 主要技術(shù)指標(biāo)為：稱(chēng)量范圍 0600g，分度值 1kg，精度等級(jí) iii

20、級(jí)，電源 ac220v。 這種高精度智能電子秤體積小、計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便，能夠滿(mǎn)足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭 的使用需求。 2 2 系統(tǒng)方案論證與選型系統(tǒng)方案論證與選型 按照本設(shè)計(jì)功能的要求，系統(tǒng)由 5 個(gè)部分組成：控制器部分、測(cè)量部分、數(shù)據(jù)顯示部 分、鍵盤(pán)部分、和電路電源部分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖如圖 1 所示。 圖 1 設(shè)計(jì)思路框圖 測(cè)量部分是利用稱(chēng)重傳感器檢測(cè)壓力信號(hào)，得到微弱的電信號(hào)（本設(shè)計(jì)為電壓信號(hào)） ， 而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動(dòng)放大電路， ）處理后，送單片機(jī)中的 a/d 轉(zhuǎn)換器，將 模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，控制器接受來(lái)自 a/d 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn) 算，將數(shù)寧信號(hào)轉(zhuǎn)

21、換為物體的實(shí)際重量信號(hào)，并將其送到顯示單元中。 2.1 控制器部分 本設(shè)計(jì)由于要求必須使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器，而且以單片機(jī)為主控制器的 設(shè)計(jì)，可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新型的只需要改變軟 件程序就可以更新?lián)Q代的“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)” 。這種新型的智能儀表在測(cè)量過(guò)程自動(dòng) 化、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展。再則由于系統(tǒng) 沒(méi)有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，又考慮到本設(shè)計(jì)中程序部分比較大，根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)的分析， 設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的的系統(tǒng)，可以選用帶 a/d 轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，由于應(yīng)用程序不大，應(yīng) 用程序直接存儲(chǔ)存片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器，這樣電路也可

22、簡(jiǎn)化。stc 公司的 12 系 列的單片機(jī)都可使用，在這里選用 stc 生產(chǎn)的 stc12c5a60s2 單片機(jī)。stc12c5a60s2 與 mcs-51 相比有如下優(yōu)勢(shì)： 第一， 指令集與 mcs-51 系列單片機(jī)完全兼容 第二， 片內(nèi)存儲(chǔ)器采用閃速存儲(chǔ)器，并且支持 spi-isp 在線編程，使程序?qū)懭敫?方便，提高了調(diào)試效率，縮短了開(kāi)發(fā)周期； 第三， 提供了更小尺寸的芯片，使整個(gè)硬件電路體積更小。此外價(jià)格低廉、性能比 較穩(wěn)定的 mpu，具有 64k8rom、1ram、2 個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器、5 個(gè) 8 位 i/o 接口。這些配 置能夠很好地實(shí)現(xiàn)本儀器的測(cè)量和控制要求。 第四， 單指

23、令周期，運(yùn)行速度高。 第五， 自帶上電復(fù)位電路，可減低單片機(jī)外圍電路的復(fù)雜程度。 第六， 內(nèi)置 8 路 10 位高速 a/d 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度 25 萬(wàn)次/秒。 經(jīng)過(guò)放大電路的信號(hào)是模擬信號(hào)即模擬量，需要把它變成數(shù)字量才能送入單片機(jī)控 制系統(tǒng)受理，所以需要有 a/d 轉(zhuǎn)換電路?？紤]到其他部分所帶來(lái)的干擾 ,8 位 a/d 無(wú)法 滿(mǎn)足系統(tǒng)精度要求。作為一般小商品稱(chēng)重需求，我們只需要選擇 10 位的 a/d 轉(zhuǎn)換器就可 以了。 最后我選擇了 stc12c5a60s2 這個(gè)比較常用的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。 stc12c5a60s2 內(nèi)部帶有 60kb 的程序存儲(chǔ)器，并且?guī)в?8 路 10 位精度

24、的 a/d 轉(zhuǎn)換器，基 本上已經(jīng)能夠滿(mǎn)足我們的需要。stc12c5a60s2 單片機(jī)的引腳圖如圖 2 所示。 圖 2 stc12c5a60s2 單片機(jī)的引腳圖 2.2 數(shù)據(jù)采集部分 電子秤的數(shù)據(jù)采集部分主要包括稱(chēng)重傳感器、處理電路電路，因此對(duì)于這部分的論 證主要分兩方面。 2.2.1 傳感器的選擇 在設(shè)計(jì)中，傳感器是一個(gè)十分重要的元件，因此對(duì)傳感器的選擇也顯的特別的重要， 不僅要注意其量程和參數(shù)，還有考慮到與其相配置的各種電路的設(shè)計(jì)的難以程度和設(shè)計(jì) 性?xún)r(jià)比等等。 傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱(chēng)量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能 產(chǎn)生的最人偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，傳感器

25、的量程越接近分配到 每個(gè)傳感器的載荷，其稱(chēng)量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載 荷除被稱(chēng)物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量 程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。傳感器量程的計(jì)算公式是在 充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。本設(shè)計(jì)要求稱(chēng)重范圍 0- 600g，重量誤差不大于 0.1kg。 為保證電子秤稱(chēng)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，克服傳感器在低量程段線性度差的缺點(diǎn)。傳感器 的量程應(yīng)根據(jù)皮帶秤的最大流量來(lái)選擇。在實(shí)際工作中，要求稱(chēng)重傳感器的有效量程在 20%80%之間線性好，精度高。重量誤差應(yīng)控制存0.oikg，又考慮到秤

26、臺(tái)自重、振 動(dòng)和沖擊分量，還要避免超重?fù)p壞傳感器，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，確定傳感器的額定載荷為 1kg，允許過(guò)載為 150%f.s，精度為 0.05%，最大量程時(shí)誤差0.1kg，可以滿(mǎn)足本系統(tǒng)的 精度要求。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用 sp20c-g501 電阻應(yīng)變式傳感器，其最人量程為 1kg.稱(chēng)重傳感 器由組合式 s 型梁結(jié)構(gòu)及金屬箔式應(yīng)變計(jì)構(gòu)成，具有過(guò)載保護(hù)裝置。由于惠斯登電橋具 諸如抑制溫度變化的影響，抑制干擾，補(bǔ)償方便等優(yōu)點(diǎn)，所以該傳感器測(cè)量精度高、溫 度特性好、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種結(jié)構(gòu)的動(dòng)、靜態(tài)測(cè)量及各種電子稈的一次儀 表。該稱(chēng)重傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，其工作原理如圖

27、 3 所示。 rdra rcrb res bridge ein eout 圖 3 稱(chēng)重傳感器原理圖 本設(shè)計(jì)的測(cè)量電路采用最常見(jiàn)的橋式測(cè)量電路，用到的是電阻應(yīng)變傳感器半橋式測(cè) 量電路。它的兩只應(yīng)變片和兩只電阻貼在彈性梁上，測(cè)量電阻隨重力變化導(dǎo)致彈性梁應(yīng) 變而產(chǎn)生的變化。其測(cè)量原理：用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)，將其粘貼在彈性體上。當(dāng)彈性體受力 變形時(shí)，應(yīng)變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電 壓或電流的變化。由于內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，輸出 信號(hào)電壓可由下式給出： 上式說(shuō)明電橋的輸出電壓 v 和四個(gè)橋臂的應(yīng)變片感受的應(yīng)變量的代數(shù)和成正比。 2.2.2 放

28、大電路選擇 稱(chēng)重傳感器輸出電壓振幅范圍 020mv。而 a/d 轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求為 02v，因 此放大環(huán)節(jié)要有 100 倍左右的增益。對(duì)放大環(huán)節(jié)的要求是增益可調(diào)的（70150 倍） ，根 據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況增益設(shè)為 100 倍即可，零點(diǎn)和增益的溫度漂移和時(shí)間漂移極小。按 照輸入電壓 20mv，分辨率 20000 碼的情況，漂移要小于 1 舊。由于其具有極低的失調(diào)電 壓的溫漂和時(shí)漂（li.lv） ，從而保證了放大環(huán)節(jié)對(duì)零點(diǎn)漂移的要求。殘余的一點(diǎn)漂移依 靠軟件的自動(dòng)零點(diǎn)跟蹤來(lái)徹底解決。穩(wěn)定的增益量可以保證其負(fù)反饋回路的穩(wěn)定性，并 且最好選用高阻值的電阻和多圈電位器。 由稱(chēng)重傳感器的稱(chēng)量原理可知，

29、電阻應(yīng)變片組成的傳感器是把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成 r/r，而應(yīng)變電阻的變化一般都很微小，例如傳感器的應(yīng)變片電阻值 120，靈敏系數(shù) k=2，彈性體存額定載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?l000，應(yīng)變電阻相對(duì)變化量為： r/r=k=2100010-6 =0. 002 由上式可以看出電阻變化只有 0.24，其電阻變化率只有 0.2%。這樣小的電阻變化 既難以直接精確測(cè)量，又不便直接處理。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計(jì)的r/r 變 化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化，但是這個(gè)電壓或電流信號(hào)很小，需要增加增益放大電路來(lái)把 這個(gè)電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以被 a/d 轉(zhuǎn)換器接收的信號(hào)。在前級(jí)處理電路部分，我們 考慮可以采用以下幾種方

30、案： 方案一：利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成前級(jí)處理電路； 普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。由于 a/d 轉(zhuǎn)換器需要很高 的精度，所以幾毫伏的干擾信號(hào)就會(huì)直接影響最后的測(cè)量精度。所以，此種方案不宜采 用。 方案二：主要由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器，而構(gòu)成的前級(jí)處理電路； 差動(dòng)放人器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放(如 op07)做成一個(gè)差動(dòng) 放大器。 一般說(shuō)來(lái)，集成化儀用放大器具有很高的共模抑制比和輸入阻抗，因而在傳統(tǒng)的電 路設(shè)計(jì)中都是把集成化儀器放人器作為前置放人器。然而，絕人多數(shù)的集成化儀器放大 器，特別是集成化儀器放大器，它們的共模抑制比與增益相關(guān)

31、：增益越高，共模抑制比 越大。而集成化儀器放大器作為心電前置放大器時(shí)，由于極化電壓的存在，前置放大器 的增益只能在幾十倍以?xún)?nèi)，這就使得集成化儀器放大器作為前置放大器時(shí)的共模抑制比 不可能很高。有同學(xué)試圖在前置放大器的輸入端加上隔直電容（高通網(wǎng)絡(luò)）來(lái)避免極化 電壓使高增益的前置放大器進(jìn)入飽和狀態(tài)，但由于信號(hào)源的內(nèi)阻高，且兩輸入端不平衡， 隔直電容（高通網(wǎng)絡(luò)）使等共模干擾轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅８蓴_，結(jié)果適得其反，嚴(yán)重地?fù)p害了放 人器的性能。 為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放人，其設(shè)計(jì)電路如圖 4 所示： 圖 4 利用高精度低漂移運(yùn)放設(shè)計(jì)的差動(dòng)放大器 1 前級(jí)采用運(yùn)放 al 和 a2 組成并聯(lián)型差動(dòng)放大器。理論上不難證明，存運(yùn)

32、算放大 器為理想的情況下，并聯(lián)型差動(dòng)放人器的輸入阻抗為無(wú)窮人，共模抑制比也為無(wú)窮人。 更值得一提的是，在理論上并聯(lián)型差動(dòng)放人器的共模抑制比與電路的外圍電阻的精度和 阻值無(wú)關(guān)。 2 阻容耦合電路放存由并聯(lián)型差動(dòng)放大器構(gòu)成的前級(jí)放大器和由儀器放大器構(gòu)成 的后級(jí)放大器之間，這樣可為后級(jí)儀器放大器提高增益，進(jìn)而提高電路的共模抑制比提 供了條件。同時(shí)，南于前置放大器的輸出阻抗很低，同時(shí)又采用共模驅(qū)動(dòng)技術(shù)，避免了 阻容耦合電路中的阻、容元件參數(shù)不對(duì)稱(chēng)（匹配）導(dǎo)致的共模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾的情 況發(fā)生。 3 后級(jí)電路采用廉價(jià)的儀器放大器，將雙端信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)輸出。由于阻容 耦合電路的隔直作用，后級(jí)的儀器放

33、大器可以做到很高的增益，進(jìn)而得到很高的共模抑 制比。 3 3 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) 3.1 總體規(guī)劃 該系統(tǒng)采用應(yīng)變片式傳感器進(jìn)行測(cè)量，得出模擬信號(hào)；再進(jìn)行放大，然后送入單片機(jī) 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理和數(shù)據(jù)處理。由傳感器模塊、主機(jī)接口模塊、按鍵與顯示模塊組成。 3.2 主控制器電路 主控制器是 stc12c5a60s2 單片機(jī)，其外圍電路簡(jiǎn)單，只需要加上晶振電路和電源就 可以工作。主控制器電路如圖 5 所示。 圖 5 主控制系統(tǒng) 3.3 傳感器放大電路 傳感器放大電路由兩級(jí)組成，前級(jí)由兩個(gè)同相比例運(yùn)算電路組成，后級(jí)是一個(gè)差動(dòng) 比例運(yùn)算電路。傳感器信號(hào)首先進(jìn)過(guò)前級(jí)進(jìn)行初步放大，接著進(jìn)入后級(jí)。由于前級(jí)的對(duì)

34、稱(chēng)性直接影響后級(jí)的共模抑制比，考慮到元件阻值的誤差，r2,r4 選用多圈精密可調(diào)電阻。 為了提高后級(jí)對(duì)共模信號(hào)的抑制，反饋電阻 r3 也采用精密多圈可調(diào)電阻。傳感器放大電 路如圖 6 所示。 圖 6 傳感器放大電路 3.4 顯示電路 1602 液晶模塊的引腳連線如圖 7。其中，第 1、2 腳為液晶的驅(qū)動(dòng)電源；第三腳 vl 為液晶的對(duì)比度調(diào)節(jié)，通過(guò)在 vcc 和 gnd 之間接一個(gè) 10k 多圈可調(diào)電阻，中間抽頭接 vl，可實(shí)現(xiàn)液晶對(duì)比度的調(diào)節(jié)；液晶的控制線 rs、r/w、e 分別接單片機(jī)的 p0.5、p0.6、p0.7；數(shù)據(jù)口接在單片機(jī)的 p2 口；bl+、bl-為液晶背光電源。 圖 7 16

35、02 液晶模塊的接線圖 1602 液晶模塊的初始化過(guò)程： 延遲 15ms 寫(xiě)指令 38h（不檢測(cè)忙信號(hào)） 延遲 5ms 寫(xiě)指令 38h（不檢測(cè)忙信號(hào)） 延遲 5ms 寫(xiě)指令 38h（不檢測(cè)忙信號(hào)） （以后每次寫(xiě)指令、讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)操作之前均需檢測(cè)忙信號(hào)） 寫(xiě)指令 38h：顯示模式設(shè)置 寫(xiě)指令 08h：顯示關(guān)閉 寫(xiě)指令 01h：顯示清屏 寫(xiě)指令 06h：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 寫(xiě)指令 0ch：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置 1602 液晶模塊的讀操作時(shí)序如圖 8 所示。 圖 8 1602 液晶模塊的讀操作時(shí)序 1602 液晶模塊的寫(xiě)操作時(shí)序如圖 9 所示。 圖 9 1602 液晶模塊的寫(xiě)操作時(shí)序 4 4 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)

36、計(jì) 4.1 系統(tǒng)應(yīng)用程序組成 本設(shè)計(jì)采用 c 語(yǔ)言編程，編譯環(huán)境為 keil uv3。 keil c51 是美國(guó)keil software 公司出品的51 系列兼容單片機(jī)c 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系 統(tǒng)，和匯編相比，c 在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué) 易用。 keil c51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全windows 界面。 另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到keil c51 生成的目標(biāo) 代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更 能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 keil c51 可以完成編輯、編譯、

37、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用 ide 本身或其它編輯器編輯c 或匯編源文件，然后分別有c51 及a51 編輯器編譯連接生 成單片機(jī)可執(zhí)行的二進(jìn)制文件（.hex），然后通過(guò)單片機(jī)的燒寫(xiě)軟件將hex 文件燒入單 片機(jī)內(nèi)。 軟件主要三個(gè)方面：一是初始化系統(tǒng)；二是按鍵檢測(cè)；三是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理并 進(jìn)行顯示。這三個(gè)方面的操作分別在主程序中來(lái)進(jìn)行。程序采用模塊化的結(jié)構(gòu)，這樣程 序結(jié)構(gòu)清楚，易編程和易讀性好，也便于調(diào)試和修改。程序結(jié)構(gòu)如圖10所示。 圖 10 程序結(jié)構(gòu) 4.2 主程序流程圖 系統(tǒng)程序固化在stc12c5a60s2內(nèi)部的flash存儲(chǔ)器中，分為主程序和若干子程序。主 程序的功

38、能是系統(tǒng)初始化，管理和調(diào)用各個(gè)子程序。本設(shè)計(jì)的程序流程圖如圖11所示。 圖 11 程序流程圖 4.3 ad 采樣程序塊 本文設(shè)計(jì)的 stc12c5a60s2 片內(nèi) ad 程序如下： #include config.h /- / speed1 speed0 a/d 轉(zhuǎn)換所需時(shí)間 #define ad_speed 0 x60 / 0110,0000 1 1 90 個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次, / cpu 工作頻率 21mhz 時(shí) a/d 轉(zhuǎn)換速度約 300khz /#define ad_speed 0 x40 /0100,0000 1 0 140 個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次 /#define ad_speed 0

39、 x20 /0010,0000 0 1 280 個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次 /#define ad_speed 0 x00 /0000,0000 0 0 420 個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次 /- unsigned int get_ad_result(unsigned char channel) unsigned char ad_finished=0; /存儲(chǔ) a/d 轉(zhuǎn)換標(biāo)志 adc_res = 0; /a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)果高 8 位 adc_resl = 0; /a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)果低 2 位 channel /0000,0111 清 0 高 5 位 adc_contr = ad_speed; _nop_(); a

40、dc_contr|=0 xe0; /1110,0000 清 adc_flag，adc_start 位和低三位 adc_contr |= channel; /選擇 a/d 當(dāng)前通道 _nop_(); adc_contr |= 0 x80; /啟動(dòng) a/d 電源 delay(1); /使輸入電壓達(dá)到穩(wěn)定 adc_contr |= 0 x08; /0000,1000 令 adcs = 1, 啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換 ad_finished = 0; while (ad_finished = 0 ) /等待 a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)束 ad_finished = (adc_contr /0001,0000 測(cè)試 a/

41、d 轉(zhuǎn)換結(jié)束否 adc_contr /1111,0111 清 adc_flag 位, 關(guān)閉 a/d 轉(zhuǎn)換 return (adc_res2|adc_resl);/返回轉(zhuǎn)換后的結(jié)果 4.4 液晶顯示程序塊 本文設(shè)計(jì)的 1602 液晶操作程序如下： /* 函 數(shù) 名：writedatalcd() 功 能：向 1602 寫(xiě)數(shù)據(jù) 說(shuō) 明： 入口參數(shù)：wdlcd 返 回 值：無(wú) */ void writedatalcd(unsigned char wdlcd) readstatuslcd(); /檢測(cè)忙 lcd_data = wdlcd; lcd_rs = 1; lcd_rw = 0; lcd_e =

42、0; /若晶振速度太高可以在這后加小的延時(shí) lcd_e = 0; lcd_e = 0; /延時(shí) lcd_e = 1; /* 函 數(shù) 名：writecommandlcd() 功 能：向 1602 寫(xiě)指令 說(shuō) 明： 入口參數(shù)：wdlcd，buysc 返 回 值：無(wú) */ void writecommandlcd(unsigned char wclcd,buysc) /buysc 為 0 時(shí)忽略忙檢測(cè) if (buysc) readstatuslcd(); /根據(jù)需要檢測(cè)忙 lcd_data = wclcd; lcd_rs = 0; lcd_rw = 0; lcd_e = 0; lcd_e = 0;

43、 lcd_e = 0; lcd_e = 1; /* 函 數(shù) 名：readdatalcd() 功 能：從 1602 讀數(shù)據(jù) 說(shuō) 明： 入口參數(shù)：無(wú) 返 回 值：lcd_data */ unsigned char readdatalcd(void) lcd_rs = 1; lcd_rw = 1; lcd_e = 0; lcd_e = 0; lcd_e = 0; lcd_e = 1; return(lcd_data); /* 函 數(shù) 名：readstatuslcd() 功 能：讀取 1602 狀態(tài) 說(shuō) 明：如果為忙，則一直等到非忙為止 入口參數(shù)：無(wú) 返 回 值：lcd_data */ unsigne

44、d char readstatuslcd(void) lcd_data = 0 xff; lcd_rs = 0; lcd_rw = 1; lcd_e = 0; lcd_e = 0; lcd_e = 0; lcd_e = 1; delay_18b20(200); / delay5ms(); /檢測(cè)忙信號(hào) proteus 仿真時(shí)，延遲 5ms，關(guān)閉 while 循 環(huán) while (lcd_data /* 函 數(shù) 名：lcdinit() 功 能：1602 初始化 說(shuō) 明： 入口參數(shù)：無(wú) 返 回 值：無(wú) */ void lcdinit(void) lcd_data = 0; writecommand

45、lcd(0 x38,0); /三次顯示模式設(shè)置，不檢測(cè)忙信號(hào) delay5ms(); writecommandlcd(0 x38,0); delay5ms(); writecommandlcd(0 x38,0); delay5ms(); writecommandlcd(0 x38,1); /顯示模式設(shè)置,開(kāi)始要求每次檢測(cè)忙信號(hào) writecommandlcd(0 x08,1); /關(guān)閉顯示 writecommandlcd(0 x01,1); /顯示清屏 writecommandlcd(0 x06,1); / 顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 writecommandlcd(0 x0c,1); / 顯示開(kāi)及光標(biāo)

46、設(shè)置 /* 函 數(shù) 名：displayonechar() 功 能：按指定位置在 1602 顯示一個(gè)字符 說(shuō) 明：x 為列，y 為行，ddata 為字符 入口參數(shù)：x，y，ddata 返 回 值：無(wú) */ /按指定位置顯示一個(gè)字符 void displayonechar(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char ddata) y x /限制 x 不能大于 15，y 不能大于 1 if (y) x |= 0 x40; /當(dāng)要顯示第二行時(shí)地址碼+0 x40; x |= 0 x80; /算出指令碼 writecommandlcd(x, 0); /這

47、里不檢測(cè)忙信號(hào)，發(fā)送地址碼 writedatalcd(ddata); /* 函 數(shù) 名：displaylistchar() 功 能：按指定位置在 1602 顯示一串字符 說(shuō) 明：x 為列，y 為行，*ddata 為字符串 入口參數(shù)：x，y，ddata 返 回 值：無(wú) */ void displaylistchar(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char code *ddata) unsigned char listlength; listlength = 0; y x /限制 x 不能大于 15，y 不能大于 1 while (ddata

48、listlength!=0) /若到達(dá)字串尾則退出 if (x = 0 xf) /x 坐標(biāo)應(yīng)小于 0 xf displayonechar(x, y, ddatalistlength); /顯示單個(gè)字符 listlength+; x+; /* 函 數(shù) 名：delay5ms() 功 能：5ms 延時(shí) 說(shuō) 明： 入口參數(shù)：無(wú) 返 回 值：無(wú) */ void delay5ms(void) unsigned int tempcyc = 5552; while(tempcyc-); /* 函 數(shù) 名：delay400ms() 功 能：400ms 延時(shí) 說(shuō) 明： 入口參數(shù)：無(wú) 返 回 值：無(wú) */ void

49、 delay400ms(void) unsigned char tempcyca = 5; unsigned int tempcycb; while(tempcyca-) tempcycb=7269; while(tempcycb-); 4.5 稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)處理技術(shù) 測(cè)量精度和可靠性是電子秤設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，引入軟件數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以克服或彌補(bǔ) 包括傳感器在內(nèi)的各測(cè)量環(huán)節(jié)硬件本身的缺陷或弱點(diǎn)，使原來(lái)靠硬件電路難以實(shí)現(xiàn)的信 號(hào)處理可以得到解決，提高電子秤的綜合性能。在電子稱(chēng)重系統(tǒng)中，主要的數(shù)據(jù)處理技 術(shù)有：無(wú)效物理量的消除、零漂處理、標(biāo)度變換技術(shù)、非線性補(bǔ)償技術(shù)、數(shù)字濾波技術(shù) 等。 (1)無(wú)效物理量的消除

50、 在稱(chēng)重系統(tǒng)中，稱(chēng)重傳感器輸出的信號(hào)是秤臺(tái)、支架和被測(cè)物之和的轉(zhuǎn)換信號(hào)，實(shí)際 所要測(cè)的是被測(cè)物的重量，因此，秤臺(tái)、支架等是無(wú)效的物理量，在信號(hào)處理過(guò)程中要 用軟件方法來(lái)消除。 (2)零漂處理 零位穩(wěn)定是影響電子秤精度非常重要的因素，因受溫度或其它因素影響將引起零位不 穩(wěn)定，這種現(xiàn)象稱(chēng)為零漂。由于零漂的影響，零輸入信號(hào)時(shí)，輸出可能不為零，為消除 這個(gè)零位漂移值，采用零位補(bǔ)償技術(shù)，零位補(bǔ)償就是把這個(gè)零位漂移值儲(chǔ)存起來(lái)，每一 數(shù)據(jù)采集時(shí)減去這個(gè)數(shù)值，得到的數(shù)值就是消除零漂的有效信號(hào)。 (3)標(biāo)度變換 在實(shí)際測(cè)量中，被測(cè)模擬信號(hào)被檢測(cè)出來(lái)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，需要轉(zhuǎn)換成操作人員所 熟悉的工程量。因?yàn)?，被測(cè)

51、對(duì)象經(jīng)傳感器、a/d 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量是一系列的數(shù)碼，這 些數(shù)碼值并不等于原來(lái)帶有量綱的參數(shù)值，它僅僅對(duì)應(yīng)于參數(shù)的大小，因此，必須把它 轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能顯示或打印輸出，這種轉(zhuǎn)換就是工程量變換，又稱(chēng)標(biāo)度變 換。 (4)非線性補(bǔ)償 在檢測(cè)中，由于檢測(cè)傳感器的輸入輸出特性往往只在一定范圍內(nèi)近似呈線性，而在某 些范圍內(nèi)則明顯呈非線性，同時(shí)，傳感器具有離散性，還可能有溫漂、滯后等。在信號(hào) 處理過(guò)程中也常用軟件處理方法來(lái)補(bǔ)償和校正以上誤差。常用的非線性補(bǔ)償處理的方法 有三種：分段線性插值法、曲線擬合法、查表法。對(duì)于不太彎曲的輸入輸出曲線，可采 用線性插值法，對(duì)于很彎曲的輸入輸出曲線，可采用二次

52、拋物線插值法，對(duì)于不規(guī)則的 輸入輸出曲線，可采用分段曲線擬合法。對(duì)于用應(yīng)變稱(chēng)重傳感器的稱(chēng)重系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于 其非線性度不是很大，所以常采用分段線性插值法。 (5)數(shù)字濾波技術(shù) 實(shí)際測(cè)量中，由于被測(cè)對(duì)象的環(huán)境比較惡劣，干擾源比較多，各種電子秤在稱(chēng)量過(guò)程 中，來(lái)自傳感器的有用信號(hào)往往混雜有各種頻率的干擾信號(hào)。為了抑制某些干擾信號(hào)， 通常在稱(chēng)重儀表的信號(hào)入口處采用 rc 低通濾波器，該種濾波器能抵制高頻干擾信號(hào)，但 對(duì)低頻干擾信號(hào)的濾波效果差，而數(shù)字濾波卻可以對(duì)極低頻率的干擾信號(hào)迸行濾波。數(shù) 字濾波就是在軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用一定的計(jì)算方法對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，減少干擾信 號(hào)在有用信號(hào)中的比重，提高信號(hào)的

53、真實(shí)性，它不需要增加硬件，只需根據(jù)預(yù)定的濾波 算法編制相應(yīng)的程序，即可達(dá)到信號(hào)濾波的目的。數(shù)字濾波可以對(duì)各種干擾信號(hào)進(jìn)行濾 波，其穩(wěn)定性高，濾波參數(shù)修改方便，一種濾波程序可供多個(gè)通道共用。在稱(chēng)重系統(tǒng)中 常用的數(shù)濾波技術(shù)有：程序判斷濾波法、平滑濾波法、中位值濾波法等。實(shí)際應(yīng)用中可 根據(jù)情況選擇其中一種或幾種濾波方法的組合，對(duì)采集信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波。 本設(shè)計(jì)對(duì)五種數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合運(yùn)用。 5 5 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 智能電子秤以具有良好的可靠性、準(zhǔn)確性、技術(shù)先進(jìn)性和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，受到廣 大用戶(hù)的青睞。在商業(yè)活動(dòng)中用途越來(lái)越廣，給人們的經(jīng)濟(jì)生活帶來(lái)了便利。 本文采用 stc12c5a60s2

54、單片機(jī)計(jì)的電子計(jì)重秤, 無(wú)論是計(jì)量精度, 還是穩(wěn)定性都滿(mǎn) 足國(guó)家對(duì) a 級(jí)電子秤的要求, 它具有較好的標(biāo)定校準(zhǔn)方法, 性能穩(wěn)定, 操作簡(jiǎn)單, 價(jià)格 低廉。該電子秤集傳感器技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)于一體、其反應(yīng)靈敏、準(zhǔn) 確度高、顯示直觀，便于使用。通過(guò)硬件的少量擴(kuò)展和軟件的修改, 能設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越 的計(jì)價(jià)秤、電子臺(tái)秤等, 滿(mǎn)足各行各業(yè)對(duì)現(xiàn)代電子衡器的需求。另外稍加擴(kuò)展，該電子 秤還可與其它生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)項(xiàng)連接，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。 電子秤不僅要向高精度、高可靠方向發(fā)展, 而且更需向多種功能的方向發(fā)展。據(jù)悉, 目前電子秤的附加功能主要有以下幾種: （1） 電子秤附加了處理機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)信息補(bǔ)償

55、裝置, 可以進(jìn)行自診斷、自校正和多種補(bǔ) 償計(jì)算和處理。 （2）具有皮重、凈重顯示等特種功能。電子秤有些已具備了動(dòng)物稱(chēng)量模式, 即通過(guò)進(jìn)行 算術(shù)平均、積分處理和自動(dòng)調(diào)零等方法, 消除上述的誤差。 （3）附加特殊的數(shù)據(jù)處理功能。目前的電子秤有附加多種計(jì)算和數(shù)據(jù)處理功能, 以滿(mǎn)足 多種使用的要求。 下面就電子秤軟件組成部分展望一下它的發(fā)展： （1） 智能化：本系統(tǒng)中雖然利用單片軟件實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的功能，我們可以將其與電子計(jì) 算機(jī)組合，開(kāi)發(fā)稱(chēng)重用計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)功能使電子秤具有推理、判斷、自診斷、自 適應(yīng)、自組織等功能。 （2） 綜合性：本系統(tǒng)中雖然利用軟件實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重顯示，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，電子稱(chēng)重技術(shù)發(fā)展規(guī)

56、 律就是不斷的加強(qiáng)基礎(chǔ)擴(kuò)大應(yīng)用，擴(kuò)展新技術(shù)領(lǐng)域，向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透，綜合各種 技術(shù)去解決稱(chēng)重計(jì)量、自動(dòng)控制、信息處理，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組合可以顯示很多商業(yè)信息， 構(gòu)成一個(gè)完整的綜合控制系統(tǒng)。 （3） 組合性：未來(lái)稱(chēng)重系統(tǒng)會(huì)大量應(yīng)用在工業(yè)計(jì)量過(guò)程和工藝流程中，其要求組合性， 即測(cè)量范圍可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)一定的工作條件和環(huán)境作某些調(diào)整；軟件能按 一定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語(yǔ)言和條形碼，并能 與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行通信。 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解，尤 其是對(duì)本課題所用到的單片機(jī)及其相關(guān)知識(shí)有了進(jìn)一步的掌握，對(duì)利

57、用單片機(jī)進(jìn)行控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)又及對(duì)系統(tǒng)的分析和問(wèn)題的解決有了切身的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，正所謂學(xué)以 致用，在此實(shí)踐過(guò)程中增長(zhǎng)了知識(shí)、豐富了經(jīng)驗(yàn)，提高了解決問(wèn)題的能力。系統(tǒng)的分析 與設(shè)計(jì)過(guò)程是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過(guò)程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的過(guò)程?？刂葡到y(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì) 是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào) 試的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)是項(xiàng)很辛苦的工作，同時(shí)也是一個(gè)充滿(mǎn)樂(lè)趣的過(guò)程， 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要邊學(xué)習(xí)，邊實(shí)踐，遇到新問(wèn)題就不斷探索和努力即可使問(wèn)題得到解決。 理論和實(shí)際必須緊密結(jié)合，在設(shè)計(jì)中要針對(duì)不同的系統(tǒng)根據(jù)理論給與不同的方案， 綜合考慮各方面的因素和需要，選擇出最

58、佳的方案與結(jié)論。要大量廣泛的收集資料，然 后認(rèn)真地研究其思路，和指導(dǎo)老師保持聯(lián)系，和同學(xué)共同研究遇到的問(wèn)題，堅(jiān)持笑到最 后。 致致 謝謝 本課題在選題及研究過(guò)程中得到劉保軍老師的悉心指導(dǎo)。劉老師多次詢(xún)問(wèn)研究進(jìn)程， 并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。劉老師一絲不茍的作風(fēng)， 嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不儀授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)三載，卻給 以終生受益無(wú)窮之道。對(duì)劉老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能分析和解決問(wèn)題全面系 統(tǒng)的鍛煉。使我在傳感器的基本原理、傳感器的實(shí)際應(yīng)用，以及在常用傳感器設(shè)計(jì)思路 技巧的掌握方面都

59、能向前邁了一人步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。 我在劉老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識(shí)，極大地提高了實(shí)踐能力， 并對(duì)當(dāng)前電了領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)傳感 器方面的知識(shí)有極人的幫助。在此，我衷心感謝劉保軍老師的指導(dǎo)和支持。在未來(lái)的工 作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績(jī)來(lái)回報(bào)老師。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過(guò)人學(xué)生生活的機(jī)電工程系全體老師和同學(xué)門(mén)， 正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有 多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我

60、無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！最后我 還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們！ 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 宋文續(xù)，揚(yáng)帆.傳感器與檢測(cè)技術(shù).北京：高等教育出版社，2005.4 2 常健生.檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.6 3 凌志浩.智能儀表原理與設(shè)計(jì)技術(shù).上海：華東理工大學(xué)出版社，2003.8 4 于永權(quán).89 系列（mcs-51 兼容）flash 單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，1997 5 李朝清.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996.8 6 丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.8 7 周航慈.單片機(jī)應(yīng)用程序