電阻應(yīng)變片測重量MC

1、2008級(jí)測試技術(shù)課程設(shè)計(jì)測試技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書姓 名李馬超學(xué) 號(hào)20086606院、系、部電氣系專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化目 錄1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12 概述22.1 系統(tǒng)組成框圖32.2 電阻應(yīng)變片重力測試原理33 電阻應(yīng)變片重力測試系統(tǒng)的單元電路介紹33.1 電阻應(yīng)變片傳感器選型及介紹43.2 電阻應(yīng)變器傳感器測量電路53.3 A/D轉(zhuǎn)換器53.3.1 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)63.3.2引腳結(jié)構(gòu)64 基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)64.1 單片機(jī)的硬件電路圖74.2 程序設(shè)計(jì)8設(shè)計(jì)總結(jié)9參考文獻(xiàn)101 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目電阻應(yīng)變片重力測試學(xué)生姓名李馬超學(xué)號(hào)20086606班級(jí)0810-6專業(yè)電氣工程及

2、其自動(dòng)化承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位指導(dǎo)教師姓名張飛雄是否制作實(shí)物是一、主要內(nèi)容 利用兩組電阻應(yīng)變片傳感器制作一個(gè)可以測量物體重量的裝置。二、基本要求1. 實(shí)現(xiàn)基本功能2畫出相應(yīng)的測量電路和測試程序。3. 完成3000字設(shè)計(jì)報(bào)告三、主要技術(shù)指標(biāo)（或研究方法）工作電壓 220v電阻應(yīng)變片傳感器的原理應(yīng)用等臂直流電橋（雙差動(dòng)） 教研室主任簽字時(shí)間2011 年12 月 25 日2 概述2.1 系統(tǒng)組成框圖電阻應(yīng)變式傳感器是應(yīng)用廣泛的傳感器之一。將電阻應(yīng)變片粘貼到各種彈性敏感元件上，可構(gòu)成測量位移、加速度、力、力矩、壓力等各種參數(shù)的電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，性能穩(wěn)定、可靠，易于實(shí)現(xiàn)

3、測試過程自動(dòng)化和多點(diǎn)同步測量、遠(yuǎn)距測量和遙測，靈敏度高，測量速度快，適合靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測量，可以測量多種物理量等諸多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空、機(jī)械、電力、化工、建筑等領(lǐng)域。本課題采用的是以8051系列的AT89C2051單片機(jī)為核心開發(fā)電阻應(yīng)變片重力測試的系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件原理框圖如圖1-1：A/D轉(zhuǎn)換四位數(shù)碼管顯示電路電阻應(yīng)變式傳感器LM324集成運(yùn)算放大器圖2-1系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖如圖2-1所示，電阻應(yīng)變式傳感器采集到重力信號(hào)傳送給LM324集成運(yùn)算放大器， LM324集成運(yùn)算放大器是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立

4、。經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)發(fā)給顯示電路顯示，顯示電路是由四位獨(dú)立數(shù)碼管組成。2.2 電阻應(yīng)變片重力測試原理電阻應(yīng)變片簡介：電阻應(yīng)變片作為傳感元件，將其牢固地粘貼在構(gòu)件的測點(diǎn)上，構(gòu)件受力后由于測點(diǎn)發(fā)生應(yīng)變，應(yīng)變片也隨之變形而使應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化。電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件是電阻應(yīng)變片，其工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變片的測量原理為：金屬絲的電阻值除了與材料的性質(zhì)有關(guān)之外，還與金屬絲的長度，橫截面積有關(guān)。將金屬絲粘貼在構(gòu)件上，當(dāng)構(gòu)件受力變形時(shí)，金屬絲長度和橫截面積也隨著構(gòu)件一起變化，進(jìn)而發(fā)生電阻變化。dR/R=Ks*其中，Ks為材料的靈敏系數(shù)，其物理意義是單位應(yīng)變的電阻變化率，標(biāo)志

5、著該類絲材電阻應(yīng)變片效應(yīng)顯著與否。為測點(diǎn)處應(yīng)變，為無量綱的量，但習(xí)慣上仍給以單位微應(yīng)變，常用符號(hào)表示。由此可知，金屬絲在產(chǎn)生應(yīng)變效應(yīng)時(shí)，應(yīng)變與電阻變化率dR/R成線性關(guān)系，這就是利用金屬應(yīng)變片來測量構(gòu)件應(yīng)變的理論基礎(chǔ)。3 電阻應(yīng)變式傳感器重力測試系統(tǒng)的單元電路介紹3.1 電阻應(yīng)變式傳感器的介紹、結(jié)構(gòu)和類型電阻應(yīng)變式傳感器（straingauge type transducer ）以電阻應(yīng)變計(jì)為轉(zhuǎn)換元件的電阻式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件、電阻應(yīng)變計(jì)、補(bǔ)償電阻和外殼組成，可根據(jù)具體測量要求設(shè)計(jì)成多種結(jié)構(gòu)形式。彈性敏感元件受到所測量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計(jì)一起變形。電阻應(yīng)

6、變計(jì)再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而可以測量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。圖3-1 電阻應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)1-基底;2-敏感柵;3-覆蓋層;4-引線3.2 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0.00010.001.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)變片傳感器中做常用的是橋式測量電路。橋式測量電路有四個(gè)電阻，其中任何一個(gè)都可以是電阻應(yīng)變片電阻，電橋的一個(gè)對(duì)角線接入工作電壓U，另一個(gè)對(duì)角線為輸出電壓U0，。起特點(diǎn)是：當(dāng)四個(gè)橋臂電阻達(dá)到相應(yīng)的關(guān)系時(shí)，電橋輸出為零，或則就有

7、電壓輸出，可利用靈敏檢流計(jì)來測量，所以電橋能夠精確的測量微小的電阻變化。電路圖如下圖所示：其中R1=R2=R3=R4=3503.3 A/D轉(zhuǎn)化器(ADC0809)A/D0809是一個(gè)帶有8路=位A/D轉(zhuǎn)換器，8路多路開關(guān)以及微處理兼容的控制邏輯CMOS組件。DC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu):引腳結(jié)構(gòu):3.3.3 ADC0809應(yīng)用說明1）ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與8051直接相連。2）初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。3）送要轉(zhuǎn)換的哪一個(gè)通道的地址到A,B,C端口上。4）在ST端給出一個(gè)至少有100ms寬的正脈沖信號(hào)。5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來判斷。6）當(dāng)EOC變?yōu)楦唠?/p>

8、平時(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)被輸出給單片機(jī)。4基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)41單片機(jī)硬件電路圖4.2程序設(shè)計(jì)AD0809通道IN0地址 7FF8H8255 PA口地址 7F01H PB口地址 7F02H FLAG BITORG 0000HAJMP MAINORG 0013HAJMP INT1MAIN:SETB IT1SETB EASETB EX1LCALL AD_SORTLCALL BCD_SORTLCALL DISLEDLCALL DELAY_L0AJMP MAINAD_SORT:MOV R0,#60H SETB FLAG MOVX DPTR,7FF8H MOVX DPTR,AWAIT:JB F

9、LAG,WAIT RETINT1:MOVX A,DPTRMOV R0,ACLR FLAGRETIDLSLED:MOV R3,#01H MOV A,R3LOOP:MOV DPTR,#7F01HMOVX DPTR,AINC DPTRMOV A,R0ADD A,#0DHMOVC A,A+PCDIR1: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:

10、MOV A,R0RL AMOV B,#10HDIV ABMOV R0,BRETDELAY_L0:PUSH 0 PUSH 1 PUSH 2 MOV 0,#01HDELAY_L01:MOV 1,#00HDELAY_L02:MOV 2,#0B2H DJNZ 2,$ DJNZ DELAY_L02 DJNZ DELAY_L01 POP 2POP 1POP 0RET END設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)由以下四部分組成：電阻應(yīng)變傳感器，信號(hào)放大系統(tǒng)，模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，顯示器。采用全橋測量電路，經(jīng)過三運(yùn)放大電路進(jìn)行信號(hào)放大，具有精度高，性能穩(wěn)定，測量精確，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。測量過程是把被測物體重量通過傳感器將重量信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出，放大系統(tǒng)把來自傳感器且微弱的信號(hào)放大，放大后的電壓信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量通過數(shù)字顯示器顯示重量。通過這次設(shè)計(jì)的體驗(yàn)，讓我明白了親手實(shí)際操作的重要性，在實(shí)際設(shè)計(jì)電路的過程中，我們會(huì)遇到一些失誤與錯(cuò)誤，才能認(rèn)真檢驗(yàn)并找出問題所在，這樣便在不斷的糾錯(cuò)中提高了自己的動(dòng)手能力。當(dāng)然，可能還各種各樣的問題，在以后的實(shí)際制作中可以加以改進(jìn)改善。參考文獻(xiàn)1 河道清，張禾，諶海云，傳感器與傳感器技術(shù).科學(xué)出版社.2008年6月2 張毅剛，彭喜元.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M.