單片機(jī)課程設(shè)計數(shù)字電子秤

1、數(shù)字電子秤設(shè)計第一節(jié) 緒論本課程設(shè)計的電子秤以單片機(jī)為主要部件，利用全橋測量原理，通過對電路輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)重量的線性關(guān)系，建立具體的數(shù)學(xué)模型，將電壓量綱（v）改為重量綱（g）即成為一臺原始電子秤。其中測量電路中最主要的元器件就是電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器是傳感器中應(yīng)用最多的一種，本設(shè)計采用全橋測量電路，使系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差更小，輸出的數(shù)據(jù)更精確。而三運(yùn)放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱的模擬信號進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，以滿足a/d轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求。adc0809 a/d轉(zhuǎn)換的作用是把模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后把數(shù)字信號輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測量結(jié)果

2、。1.1本設(shè)計的任務(wù)和主要內(nèi)容設(shè)計的主要內(nèi)容如下：1) 運(yùn)用電阻應(yīng)變式傳感器并采用全橋測量電路2) 設(shè)計一款電子秤，用led液晶顯示器顯示被稱物體的質(zhì)量3) 電路由全橋測量電橋，三運(yùn)放大電路，a/d轉(zhuǎn)換電路，led顯示電路4) 寫出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報告1.2基本工作原理及原理框圖基本工作原理框圖如下：傳感器三運(yùn)放大器adc0809 a/d轉(zhuǎn)換器80318155led顯示器圖 1.2-1 基本工作原理框圖電路方框圖如下：電阻應(yīng)變式傳感器輸出信號三運(yùn)放大電路放大信號顯示電路a/d轉(zhuǎn)換電路圖1.2-2 電路方框圖第二節(jié) 硬件的設(shè)計2.1 傳感器的選擇2.1.1 電阻應(yīng)變式傳感器的組成以及原理電阻應(yīng)變式傳感

3、器是將被測量的力，通過它產(chǎn)生的金屬彈性變形轉(zhuǎn)換成電阻變化的元件。由電阻應(yīng)變片和測量線路兩部分組成。常用的電阻應(yīng)變片有兩種：電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片，本設(shè)計中采用的是電阻絲應(yīng)變片，為獲得高電阻值，電阻絲排成網(wǎng)狀，并貼在絕緣的基片上，電阻絲兩端引出導(dǎo)線，線柵上面粘有覆蓋層，起保護(hù)作用。電阻應(yīng)變片也會有誤差，產(chǎn)生的因素很多，所以測量時我們一定要注意，其中溫度的影響最重要，環(huán)境溫度影響電阻值變化的原因主要是：a. 電阻絲溫度系數(shù)引起的。b. 電阻絲與被測元件材料的線膨脹系數(shù)的不同引起的。對于因溫度變化對橋接零點(diǎn)和輸出，靈敏度的影響，即使采用同一批應(yīng)變片，也會因應(yīng)變片之間稍有溫度特性之差而引起誤差，所

4、以對要求精度較高的傳感器，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償，解決的方法是在被粘貼的基片上采用適當(dāng)溫度系數(shù)的自動補(bǔ)償片，并從外部對它加以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。非線性誤差是傳感器特性中最重要的一點(diǎn)。產(chǎn)生非線性誤差的原因很多，一般來說主要是由結(jié)構(gòu)設(shè)計決定，通過線性補(bǔ)償，也可得到改善。 滯后和蠕變是關(guān)于應(yīng)變片及粘合劑的誤差。由于粘合劑為高分子材料，其特性隨溫度變化較大，所以稱重傳感器必須在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用。圖1.2-3應(yīng)變式傳感器安裝示意圖全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)叄?dāng)應(yīng)變片初始阻值：r1r2r3r4，其變化值r1r2r3r4時，其橋路輸出電壓uoutke。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍

5、，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。2.1.2 電阻應(yīng)變式傳感器的測量電路常規(guī)的電阻應(yīng)變片k值很小，約為2，機(jī)械應(yīng)變度約為0.0000010.001，所以，電阻應(yīng)變片的電阻變化范圍為0.00050.1歐姆。所以測量電路應(yīng)當(dāng)能精確測量出很小的電阻變化，在電阻應(yīng)變傳感器中做常用的是橋式測量電路。 橋式測量電路有四個電阻，其中任何一個都可以是電阻應(yīng)變片電阻，電橋的一個對角線接入工作電壓u，另一個對角線為輸出電壓uo。其特點(diǎn)是：當(dāng)四個橋臂電阻達(dá)到相應(yīng)的關(guān)系時，電橋輸出為零，或則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計來測量，所以電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。 測量電路是電子秤設(shè)計電路中是一個重要的環(huán)節(jié)，我們在

6、制作的過程中應(yīng)盡量選擇好元件，調(diào)整好測量的范圍的精確度，以避免減小測量數(shù)據(jù)的誤差。rw1圖 1.2-4 全橋測量電橋圖 圖 1.2-5 三運(yùn)放大電路結(jié)構(gòu)圖它由電阻應(yīng)變片電阻r1、r2、r3、r4組成測量電橋，r1r2r3r4350，加熱絲阻值為50左右，測量電橋的電源由穩(wěn)壓電源uin供給。將差動放大器調(diào)零，合上電源開關(guān)，調(diào)節(jié)電橋平衡電位rw1，使數(shù)顯表顯示0.00v。將10只標(biāo)準(zhǔn)砝碼全部置于傳感器的托盤上，調(diào)節(jié)電位器rw3（增益即滿量程調(diào)節(jié)）使數(shù)顯表顯示為0.200v(2v檔測量)或0.200v。拿去托盤上的所有砝碼，調(diào)節(jié)電位器r w4（零位調(diào)節(jié)）使數(shù)顯表顯示為0.0000v。重復(fù)2、3步驟的

7、標(biāo)定過程，一直到精確為止，把電壓量綱v改為重量綱g，就可以稱重。成為一臺原始的電子秤。2.2 三運(yùn)放大電路本次課程設(shè)計中，需要一個放大電路，我們將采用三運(yùn)放大電路，主要的元件就是三運(yùn)放大器。在許多需要用a/d轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足a/d轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。 圖 1.2-6 三運(yùn)放大電路結(jié)構(gòu)圖2.3 adc0809 a/d轉(zhuǎn)換器adc0809是帶有8位a/d轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的cmos組件。它是逐次逼近式a/d轉(zhuǎn)換

8、器，可以和單片機(jī)直接接口。 2.3.1 adc0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)：由上圖可知，adc0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個a/d轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存a/d轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)oe端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 2.3.2 引腳結(jié)構(gòu)：in0in7：8條模擬量輸入通道 adc0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05v，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址

9、輸入和控制線：4條 ale為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ale線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將a，b，c三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。a，b和c為地址輸入線，用于選通in0in7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。 cba選擇的通道000in0001in1010in2011in3100in4101in5110in6111in7數(shù)字量輸出及控制線：11條 st為轉(zhuǎn)換啟動信號：當(dāng)st上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，st應(yīng)保持低電平。eoc為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)eoc為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在

10、進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。oe為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。oe1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；oe0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。d7d0為數(shù)字量輸出線。 clk為時鐘輸入信號線：因adc0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500khz， vref（），vref（）為參考電壓輸入。 2.3.3 adc0809應(yīng)用說明：1) adc0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與8031直接相連。 2) 初始化時，使st和oe信號全為低電平。 3) 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到a，b，c端口上。 4) 在st端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。 5) 是否轉(zhuǎn)

11、換完畢，我們根據(jù)eoc信號來判斷。 6) 當(dāng)eoc變?yōu)楦唠娖綍r，這時給oe為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)就輸出給單片機(jī)了。 2.4 led顯示電路設(shè)計2.4.1 led顯示器結(jié)構(gòu)與原理led顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段led。這種顯示塊有共陰極與共陽極兩種。共陰極led顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽極led顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接。2.4.2 led顯示器與顯示方式在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用led顯示塊構(gòu)成n位led顯示器。n位led顯示器有n根位選線和8*n根段選線。根據(jù)顯示方式不同，位選線與段選線的連接方法

12、不同。段選線控制字符選擇，位選線控制顯示位的亮，暗。led顯示器有靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示兩種方式。我們使用的為動態(tài)顯示 led動態(tài)顯示方式。 在多位led顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個8位i/o口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由響應(yīng)的i/o口線控制。圖 2.4-1led顯示電路圖2.4 總體工作電路原理圖 第三節(jié) 軟件的設(shè)計;adc0809通道in0地址 7ff8h;8155 pa口地址 7f01h; pb口地址 7f02h flag bit 7fh org 0000h ajmp main org 0013h ajmp int1main： setb it1 se

13、tb ea setb ex1 lcall ad_sort lcall bcd_sort lcall disled lcall delay_lo ajmp mainad_sort: mov r0,#60h setr flag movx dptr,#7ff8h movx dptr,await: jb flag,wait retint1: movx a,dptr mov r0,a clr flag ret1dlsled: mov r3,#01h mov a,r3loop: mov dptr,#7f01h movx dptr,a inc dptr mov a,r0 add a,#0dh movc a,

14、a+pcdir1: movx dptr,a lcall tim2 inc r0 mov a,r3 jb acc.1,loop1 rl a mov r3,a ajmp looploop1: rettim2: mov r7,#04hdlt1: mov r6,#ffhdlt2: djnz r6,dlt2 djnz r7,dlt1 retbcd_sort: mov a,r0 rl a mov b,#10h div ab mov r0,b inc r0 mov r0,aretdelay_lo:push 0push 1push 2mov 0,#01h;delay_lo1:mov 1,#00hdelay_l

15、o2:mov 2,#0b2h; djnz 2,$ djnz 1,delay_lo2 djnz 0,delay_lo1 pop 2 pop 1 pop 0 ret end 第四節(jié) 設(shè)計總結(jié) 過為期一個星期的課程設(shè)計，通過去圖書館查找翻閱有關(guān)檢測和單片機(jī)等相關(guān)圖書和在網(wǎng)上查找資料，并結(jié)合自己已學(xué)的知識，同時在遇到疑問時和同學(xué)們討論，終于把這次課程設(shè)計完成了，這時，心里有一種喜悅和充實(shí)的感覺。 這次課程設(shè)計，不僅讓我了解了電子秤的構(gòu)造和工作原理，而且還鞏固了我已學(xué)的知識，讓我更進(jìn)一步的掌握理解檢測和單片機(jī)，等科學(xué)知識，回顧這幾天的課程設(shè)計，并進(jìn)行總結(jié)思考，我得到以下幾點(diǎn)收獲；第一：讓我明白我們在學(xué)校里接受的科學(xué)知識不是那么的抽象。它其實(shí)是跟實(shí)際緊密聯(lián)系的。像市場上買的一些電子產(chǎn)品，其實(shí)我們自己也可以做一個，只要我們肯多花心思去想，平時多思考多動手，經(jīng)常參加一些實(shí)踐性活動，將我們學(xué)的科學(xué)知識與實(shí)際相結(jié)合，那么科學(xué)技術(shù)就是生產(chǎn)力，這