電子秤畢業(yè)論文

1、麗水學(xué)院2011屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電子秤電路的設(shè)計(jì)專業(yè)：自動(dòng)化 班級：自動(dòng)化071本 姓名：孫杰 指導(dǎo)教師：徐淑明摘要：現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，對稱重技術(shù)提出了更高的要求。目前，電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)普遍。它具有測量準(zhǔn)確、攜帶方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。 本電子秤設(shè)計(jì)是基于stc89c52單片機(jī)，量程為010千克。其電路構(gòu)成主要有稱重電路，放大電路，a/d轉(zhuǎn)換，單片機(jī)控制電路，顯示電路。稱重電路利用電阻式應(yīng)變傳感器將物體重量信號轉(zhuǎn)換相應(yīng)大小的電信號，通過hx711芯片里的放大電路和ad轉(zhuǎn)換從而將電信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號送給單片機(jī)處理，最終在數(shù)碼管上顯示物體重量。關(guān)鍵詞： 稱重傳感器 hx711

2、 單片機(jī) 數(shù)碼管 the circuit design of electronic scale abstract: there are higher requirements for the weighing technology with the development of modern society. at present, the electronic scale has been quite common in the commercial trade. it has measuring accuracy,easy to carry, cheap price and so on.t

3、he electronic scales range is 0 10 kilograms.it is based on mcu stc89c52.the circuit composed by weighing circuit, amplifier circuit, a/d conversion, mcu control circuit and display circuit. weighing circuit using resistance strain sensors will object weight signal converted into electrical signal.t

4、he electrical signal is amplified and converted into digital signal by the hx711.and the digital signal be send to the mcu .mcu processes the digital signal and sends to led to display,keywords: weighing transducer hx711 mcu led display目錄摘要1abstract2第一章 緒論51.1引言51.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與方案論證6第二章 主要器件介紹72.1 stc89c52

5、單片機(jī)簡介72.2稱重傳感器簡介82.3 hx711芯片的簡介82.4 數(shù)碼管的簡介10第三章 硬件部分113.1設(shè)計(jì)概述113.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)113.3 稱重傳感器電路133.4信號放大與ad轉(zhuǎn)換電路143.5顯示電路153.6電源電路15第四章 軟件部分174.1程序主框圖174.2 a/d數(shù)據(jù)采集框圖184.3重量顯示框圖184.4按鍵處理框圖184.5 數(shù)碼管顯示框圖19結(jié)束語20參考文獻(xiàn)21致 謝22附錄1：原理圖23附錄2：pcb圖24附錄3：實(shí)物圖25附錄4：元器件清單26附錄5：源程序27第一章 緒論 1.1引言 稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用各

6、個(gè)領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等等領(lǐng)域，與人民的生活，工作緊密相關(guān)。據(jù)考證,世界上最古老的計(jì)量器出土于中東和埃及，最古老的衡器和砝碼出自于埃及。秤在歷史的發(fā)展中永遠(yuǎn)是最普通，最方便，最普及的計(jì)量工具。進(jìn)入新時(shí)代，微電子領(lǐng)域也發(fā)生巨大的發(fā)展，單片機(jī)便是其中最顯著的?；趩纹瑱C(jī)設(shè)計(jì)的電子秤也代替了傳統(tǒng)的稱量工具。 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器cpu隨機(jī)存儲(chǔ)器ram，只讀存儲(chǔ)器rom，多種i/o口和中斷系統(tǒng)，定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 隨著單片機(jī)的長足發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越豐富，給人們帶來了很多方

7、便，其中電子秤也成為了人們生活中不可缺少的一部分。電子秤也和其他產(chǎn)品一樣，經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展的過程，同樣也經(jīng)歷了由簡單到復(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程。電子秤的發(fā)展在朝著個(gè)性化以及多元化的同時(shí)，也越來越符合人們對于稱重技術(shù)的要求。 現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，生活的節(jié)奏日益加快，讓高效工作的觀念深入人心，人們開始追求的不僅僅是能夠完成目的，而是如何高效的完成，如何提高工作效率的方式，在這其中，各種高科技的生產(chǎn)生活工具應(yīng)運(yùn)而生，以其高效可靠，為人們的生產(chǎn)生活提供了極大的便利。 目前電子秤已經(jīng)廣泛運(yùn)用于超市，各大中型商場，物流中心。人們也正從電子秤的便利中獲得方便。

8、 電子秤設(shè)計(jì)核心流程基本是稱重傳感器產(chǎn)生的電壓信號通過放大電路傳送到a/d轉(zhuǎn)換電路后傳入單片機(jī)，經(jīng)過處理在液晶屏幕上顯示。 雖然電子秤相對于傳統(tǒng)的稱量工具已經(jīng)具備不可替代的功能與優(yōu)勢，但是目前的電子秤還是存在不足。目前的電子秤市場整體水平不高，一方面由于技術(shù)團(tuán)隊(duì)的研發(fā)能力不足，產(chǎn)品更新緩慢。一方面是電子秤的質(zhì)量不高，其中包括精度穩(wěn)定性不好，維修困難。因此，改善電子秤系統(tǒng)在實(shí)踐應(yīng)用中的不足具有現(xiàn)實(shí)的意義。 當(dāng)前的電子秤不僅要向高精度，小巧化，高穩(wěn)定性的方向發(fā)展，而且需要向多功能方向發(fā)展。電子秤可以具有皮重，凈重顯示等功能，電子秤可以通過算術(shù)平均，積分處理等方法，盡量消除誤差。 1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與

9、方案論證 本電子秤主要功能就是能準(zhǔn)確地測出物體的重量。系統(tǒng)主要可分為單片機(jī)控制電路、a/d轉(zhuǎn)換電路、傳感器電路、顯示電路等幾部分。方案一通過秤重電橋產(chǎn)生電壓信號，經(jīng)放大電路把信號放大后輸入a/d轉(zhuǎn)換芯片tcl2543進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，由于此芯片可直接用于數(shù)字顯示，故轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量直接用數(shù)碼顯示器進(jìn)行顯示。此方案的優(yōu)點(diǎn)是外部電路非常簡單，能實(shí)現(xiàn)較高的精度。缺點(diǎn)是無法對a/d轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)采集 放大 電路 顯示 電路 a/d 轉(zhuǎn)換圖1-1 方案一框圖方案二橋式電路 ad轉(zhuǎn)換 顯示電路 單片機(jī)電路信號放大電路通過稱重電橋產(chǎn)生電壓信號，經(jīng)放大電路把信號放大后輸入a/d轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，再將得到的

10、數(shù)字信號送至單片機(jī)進(jìn)行處理并送入數(shù)碼管顯示。此方案的優(yōu)點(diǎn)是可控制性好，電路簡單，原理思路清晰，而且單片機(jī)的價(jià)錢也不算昂貴，在設(shè)計(jì)組所能承受的范圍之內(nèi)。所以綜合各方面條件我們選擇方案二作為最終設(shè)計(jì)方案。圖1-2 方案二框圖第二章 主要器件介紹2.1 stc89c52單片機(jī)簡介圖2-1 stc89c52單片機(jī)引腳圖2-1 stc89c52rc單片機(jī)引腳 stc89c52rc單片機(jī)是宏晶公司推出的一款完全兼容mcs51的單片機(jī)，單片機(jī)片內(nèi)集成了8k的flash程序存儲(chǔ)器，512字節(jié)的ram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，至少1k的e2prom，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，1個(gè)uart，8個(gè)中斷源，4個(gè)中斷優(yōu)先級，3個(gè)定時(shí)器。單片機(jī)可

11、通過32個(gè)io口與外部電路連接。單片機(jī)采用5v電源供電。stc89c52rc單片機(jī)引腳如圖2-1：vcc：供電電壓。 gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流

12、，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入，并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。i/o口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器。只

13、有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。2.2稱重傳感器簡介稱重傳感器是由一塊應(yīng)變片，上面黏合4塊應(yīng)變電阻構(gòu)成橋式應(yīng)變電阻傳感器，其內(nèi)部示意如圖2-2所

14、示： 圖2-2 稱重傳感器內(nèi)部示意技術(shù)參數(shù)表如圖2-3： 圖2-3 稱重傳感器參數(shù) 電阻應(yīng)變片k值很小，約為1.73.6，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(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)對角線接入工作電壓u，另一個(gè)對角線為輸出電壓uo。其特點(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，或則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計(jì)來測量，所以電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。2.3 hx711芯片的簡介 圖2-

15、4 hx711 管腳 hx711 采用了海芯科技集成電路專利技術(shù)，是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的 24 位 a/d 轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。降低了電子秤的整 圖2-4 hx711 管腳 機(jī)成本，提高了整機(jī)的性能和可靠性。 該芯片與后端 mcu 芯片的接口和編程非常簡單，所有控制信號由管腳驅(qū)動(dòng)，無需對芯片內(nèi)部的寄存器編程。輸入選擇開關(guān)可任意選取通道 a 或通道 b，與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。通道 a 的可編程增益為 128 或 64，對應(yīng)的滿額度差分輸入信號幅值

16、分別為20mv或40mv。通道 b 則為固定的 64 增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的 a/d 轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器不需要任何外接器件。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡化了開機(jī)的初始化過程。hx711管腳如圖2-4所示。hx711特點(diǎn)如下：1.兩路可選擇差分輸入。2.上電自動(dòng)復(fù)位電路。 3.可選擇 10hz或80hz 的輸出數(shù)據(jù)速率。 4.同步抑制 50hz 和60hz的電源干擾。5.工作電壓范圍：2.6 5.5v。 6.工作溫度范圍：-20 +85。 7.片內(nèi)低噪聲可編程放大器，可選增益為64 和128。 8.簡單的數(shù)字控

17、制和串口通訊：所有控制由管腳輸入，芯片內(nèi)寄存器無需編程。9.片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器無需任何外接器件，必要時(shí)也可使用外接晶振或時(shí)鐘。 10.片內(nèi)穩(wěn)壓電路可直接向外部傳感器和芯片內(nèi)a/d 轉(zhuǎn)換器提供電源。11.耗電量（含穩(wěn)壓電源電路）： 典型工作電流： 1.7ma, 斷電電流： 1a。 12.16 管腳的 sop-16 封裝。hx711內(nèi)部框圖2-5所示：圖2-5 hx711 內(nèi)部框圖 橋式電流輸出的電信號輸入到hx711芯片的通道a，經(jīng)過增益128的放大后被送到24位的ad轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成24位的二進(jìn)制數(shù)，最后通過dout,pd_sck兩管腳送到單片機(jī)處理。2.4 數(shù)碼管的簡介本設(shè)計(jì)采用共陽極led顯示器，

18、led顯示器采用發(fā)光二極管顯示字段。單片機(jī)系統(tǒng)中經(jīng)常采用的是7段顯示器，即led顯示器中有8個(gè)發(fā)光二極管，代表“a.b.c.d.e.f.g.”7個(gè)字段和一個(gè)全小數(shù)點(diǎn)“dp”。共陽極led顯示器的發(fā)光二極管負(fù)極接入單片機(jī)各管腳位，發(fā)光二極管的正極接上高電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。使用led顯示器時(shí)，工作電流一般為5-10ma/段，當(dāng)led處于全亮狀態(tài)時(shí)，工作電流約為40-80ma左右，通常將控制led顯示字符的8位數(shù)據(jù)稱之為段選碼。設(shè)計(jì)中用到的是hsn-5642s型號的四位共陽數(shù)碼管。四位共陽數(shù)碼管引腳如圖2-6所示： 圖2-6（a） 四位共陽數(shù)碼管引腳圖 （b） 共陽極第三章 硬件部分3.1設(shè)計(jì)

19、概述本系統(tǒng)是以stc89c52rc單片機(jī)作為信息處理核心的智能電子稱重及計(jì)價(jià)裝置，適用于商場商店等稱量交易場所。本系統(tǒng)的核心部件stc89c52rc單片機(jī)，當(dāng)被稱物體通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨機(jī)會(huì)有力-電反應(yīng)，此反應(yīng)通過放大電路放大，再經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳入單片機(jī)處理，再通過單片機(jī)重量在數(shù)碼管上顯示。系統(tǒng)原理框圖如圖3-1所示： 放大器ad轉(zhuǎn)換器 mcustc89c52 顯示器稱重傳感器 圖3-1 系統(tǒng)的整體框圖 模擬部分電路分析：首先在選擇電阻的時(shí)候，我們要選擇可以更大的輸出電壓的橋式稱重傳感器。當(dāng)被稱量物體放在電子秤稱量臺(tái)上時(shí)，稱重傳感器因物體向下的重力而產(chǎn)生形變，貼合

20、在稱重傳感器上下兩側(cè)的電阻應(yīng)變片同時(shí)產(chǎn)生形變，導(dǎo)致電阻值發(fā)生改變，從而導(dǎo)致相應(yīng)的電壓變化。由于稱重時(shí)傳感器的形變是微弱的，從而使相應(yīng)變化的電阻與電壓的變化同樣是微小。由于電壓仍是十分微弱，不容易被分辨，此時(shí)就需要系統(tǒng)當(dāng)中加入一個(gè)前置放大電路。放大ad轉(zhuǎn)化部分電路分析：hx711 采用了海芯科技集成電路專利技術(shù)，是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的 24 位 a/d 轉(zhuǎn)換器芯片。通過a/d轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號傳入單片機(jī)。數(shù)字部分分析：stc89c52是一種低功耗、高性能cmos 8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程 flash 存儲(chǔ)器。使用 atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80c52

21、 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。單片機(jī)處理由鍵盤輸入以及a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號，結(jié)果在顯示屏上顯示。3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng).對52系列單片機(jī)來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路.下面是這個(gè)設(shè)計(jì)所采用52單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖如圖3-2所示：圖3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖在智能化儀器儀表中，控制核心均為微處理器，而單片機(jī)以高性能、高速度、體積小、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠而得到廣泛應(yīng)用，是設(shè)計(jì)智能化儀器儀表的首選微控制器。單片機(jī)結(jié)合簡單的晶體振蕩電路和復(fù)位電路即可構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，它是智能化儀器儀表的基礎(chǔ)，也是測控

22、、監(jiān)控的重要組成部分。1.復(fù)位電路如圖3-2，復(fù)位電路和時(shí)鐘電路是維持單片機(jī)最小系統(tǒng)運(yùn)行的基本模塊。復(fù)位電路通常分為兩種：上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。有時(shí)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)死機(jī)的情況，在程序開發(fā)過程中，經(jīng)常需要手動(dòng)復(fù)位，而本次由于有電源開關(guān)，相當(dāng)于手動(dòng)復(fù)位，所以設(shè)計(jì)的電路選用上電復(fù)位。對復(fù)位電路的要求上復(fù)位電容的上電充電過程要大于2個(gè)單片機(jī)機(jī)器周期，參數(shù)上選擇如圖3-2，接地電阻選10k電阻，復(fù)位電容為10uf。2.晶振電路振蕩電路：晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的

23、頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。震蕩電路的電路圖如圖3-2所示。晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。參數(shù)上選擇如圖3-2，接地晶振為12m，電容為30p。3.3 稱重傳感器電路最普遍的電子秤應(yīng)用橋式稱重傳感器實(shí)現(xiàn)，稱重傳感器的輸出電壓直接與放在其上的重量成比例。圖3-3示出了典型的稱重電橋一個(gè)具有至少兩個(gè)可變橋臂的4電阻結(jié)構(gòu)的電橋，所稱重量引起的電阻變化可產(chǎn)生一個(gè)疊加在2.5 v（電源電壓的一半

24、）共模電壓之上的差分電壓。電橋線路如圖3-3所示： 圖3-3 稱重傳感器的基本電路 它是以應(yīng)變片或電阻元件作為電橋橋臂。可取r1為應(yīng)變片，r1和r2為應(yīng)變片或r1-r4均為應(yīng)變片等幾種形式。a、c和b、d分別為電橋的輸入端和輸出端。根據(jù)電工學(xué)原理，可導(dǎo)出當(dāng)輸入端加有電壓u1時(shí)，電橋的輸出電壓為: 當(dāng)u0=0時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)。因此，電橋的平衡條件為r1r3=r2r4。當(dāng)處于平衡的電橋中各橋臂的電阻值分別有r1、r2、r3和r4的變化時(shí)，可近似地求得電橋的輸出電壓為: 由此可見，應(yīng)變電橋有一個(gè)重要的性質(zhì)：應(yīng)變電橋的輸出電壓與相鄰兩橋臂的電阻變化率之差, 相對鄰兩橋臂的電阻變化率之和成正比.對于

25、平衡電橋，如果相鄰兩橋臂的電阻變化率大小相等、符號相同 ，或相對兩橋臂的電阻變化率大小相等、符號相反，則電橋?qū)⒉粫?huì)改變其平衡狀態(tài)，即保持u0=0。如果電橋的四個(gè)橋臂均接入相同的應(yīng)變片，且 = k，則有:式中，14分別為接入電橋四個(gè)橋臂的應(yīng)變片的應(yīng)變值。上式表明，電橋的輸出電壓和四個(gè)轎臂的應(yīng)變片所感受的應(yīng)變量的代數(shù)和成正比。在電阻應(yīng)變式稱重傳感器中，4個(gè)應(yīng)變片分別貼在彈性梁的4個(gè)敏感部位，傳感器受力作用后發(fā)生變形。在力的作用下，r1、r3被拉伸，阻值增大，r1、r3正值，r2、r4被壓縮，阻值減小，r2、r4為負(fù)值。再加之應(yīng)變片阻值變化的絕對值相同，即r1 = r3 = + r或1 = 3 =

26、+r2 = r4 = - r或2 = 4 = 因此，su = u0/u1=k (su稱為傳感器系數(shù))。稱重傳感器輸出電壓直接與放在其上的重量成比例。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)測量，我所選用的傳感器參數(shù)為0.00087，即v=0.00087m （其中電壓v單位為mv,質(zhì)量m單位為g）。3.4信號放大與ad轉(zhuǎn)換電路由于稱重傳感器所傳播的電壓信號是以毫伏計(jì)，很難能夠被a/d采集，所以要在傳感器和a/d轉(zhuǎn)換器之間加上一個(gè)放大電路。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)要求輸出的電流信號為201000ma，步進(jìn)為1ma，且要求顯示數(shù)值，因此，給定量的執(zhí)行元件a/d轉(zhuǎn)換器至少需要10位的轉(zhuǎn)換精度。結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，并考慮到單片機(jī)的i/

27、o接口資源緊張等因素，最終確定選用hx711量化精度能達(dá)到1/40961/1000，完全能達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求。hx711接口電路電路圖如下圖3-4：圖3-4 信號放大電路 通道a模擬差分輸入直接與橋式傳感器的差分輸出相接。由于橋式傳感器輸出的信號較小，為了充分利用a/d轉(zhuǎn)換器的輸入動(dòng)態(tài)范圍，該通道的可編程增益較大，為128。這增益所對應(yīng)的滿量程差分輸入電壓20mv。 hx711芯片內(nèi)額穩(wěn)壓電路可同時(shí)向a/d轉(zhuǎn)換器和外部傳感器提供模擬電源。穩(wěn)壓電源的輸出電壓值（vavdd）由外部分壓電阻r1、r2和芯片的輸出參考電壓vbg決定，vavdd=vbg（r1+ r2）/ r2。選擇該輸出電壓比穩(wěn)壓電源

28、的輸入電壓（vsup）低至少100mv。將管腳xi接地，hx711將自動(dòng)選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器，并自動(dòng)關(guān)閉外部時(shí)鐘輸入和晶振的相關(guān)電路。這種情況下，典型輸出數(shù)據(jù)速率為10hz。3.5顯示電路 四位數(shù)碼管分別與單片機(jī)的p0口和p2口連接實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。位選部分千位對應(yīng)單片機(jī)的p2.0口，百位對應(yīng)單片機(jī)的p2.1口，十位對應(yīng)單片機(jī)的p2.2口，個(gè)位對應(yīng)單片機(jī)的p2.3口。單片機(jī)的p0口分別對應(yīng)數(shù)碼管的各個(gè)led，單片機(jī)控制各個(gè)led的開與關(guān)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。電路圖如圖3-5所示：圖3-5顯示電路圖 我們已經(jīng)知道了所要使用的數(shù)碼管型號及引腳縮對應(yīng)的數(shù)碼管同名端，p0.1到p0.7分別接數(shù)碼管的a,b,

29、c,d,e,f,g,h。由此我們可以設(shè)定數(shù)碼管顯示的數(shù)字對應(yīng)的段碼如下表3-1：01234567890xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf80x800x90表3-1 數(shù)碼管顯示的數(shù)字對應(yīng)的段碼3.6電源電路電源是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行能量的來源，是每個(gè)電子系統(tǒng)必不可少的部分。市場上的電子計(jì)價(jià)秤的電源提供方式大致分為兩類：電池供電與220v交流工頻電供電。雖然方式不同，但最后都是轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)各個(gè)部分所需的直流電源。 電源電路設(shè)計(jì)：12v的直流電壓，對于本設(shè)計(jì)各部分模塊都采用5v的直流供電，所以需在12v與系統(tǒng)電源之間設(shè)計(jì)以7805芯片為核心的穩(wěn)壓電路。電源如下圖3-6所示：圖3-6

30、電源圖第四章 軟件部分4.1程序主框圖 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)主要目標(biāo)是把由橋式傳感器所傳播的微弱的電壓信號經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后傳入單片機(jī)，經(jīng)過程序處理后，傳到顯示器顯示重物重量。 總體設(shè)計(jì)流程圖如圖4-1： 初始化 a/d轉(zhuǎn)化補(bǔ)償值=a/d轉(zhuǎn)化值 顯示重量個(gè)十百千分離 顯示為零 讀取重量補(bǔ)償值=a/d轉(zhuǎn)化值+1是否小于補(bǔ)償值是否按鍵nyyn 圖4-1系統(tǒng)總流程圖4.2 a/d數(shù)據(jù)采集框圖 a/d數(shù)據(jù)采集子程序主要是采集壓電傳感器的輸出小信號，前24個(gè)adsk脈沖采集24位串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)，接下來的13個(gè)adsk脈沖選擇下次a/d采集的通道和增益，本設(shè)計(jì)采用1個(gè)adsk脈沖，選擇通道a，增

31、益為128。其流程圖如圖4-2所示。 開始 讀取重量 計(jì)算重量 顯示數(shù)據(jù) 結(jié)束 分解數(shù)據(jù) 重量為零是否小于 補(bǔ)償重量yn開始2q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-12q / l462q / lh-1h-1a/d端口初始化46x =1h / m46x =1h / m46x =1h / m46x =1h / m46x =1h / m46x =1h / m46x

32、=1h / m46x =1h / m選擇下次采集通道和增益x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8輸出數(shù)據(jù)編碼x = 0x = 0.4xh / mh / mh / mh / mx = 0.4x = 0x = 0.4xh / mh / mh / mh / mx = 0.4返回x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x =1x =1x =1x =1x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x =1x =1x =1x =1采集24位串行數(shù)據(jù)x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x

33、= 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8 圖4-2 a/d數(shù)據(jù)采集子函數(shù)流程圖 圖4-3重量取讀顯示流程圖 4.3重量顯示框圖a/d轉(zhuǎn)換器就執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換工作，是數(shù)據(jù)處理部分的核心。主要分為啟動(dòng)、讀取數(shù)據(jù)、延時(shí)等待轉(zhuǎn)換結(jié)束、讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果、存入指定內(nèi)存單元、繼續(xù)轉(zhuǎn)換或退出幾個(gè)步驟。hx711,通道 a 模擬差分輸入可直接與橋式傳感器的差分輸出相接。由于橋式傳感器輸出的信號較小，為了充分利用 a/d 轉(zhuǎn)換器的輸入動(dòng)態(tài)范圍，該通道的可編程增益較大，為 128 。這些增益所對應(yīng)的滿量程差分輸入電壓分別20mv 。共模電壓應(yīng)大于1v.重量取讀顯示流程圖如圖4-3所示。 4.4按鍵處理框圖因?yàn)閱?/p>

34、片機(jī)讀取端口的數(shù)據(jù)很快，很多時(shí)候非正常觸動(dòng)也會(huì)被單片機(jī)識(shí)為有按鍵按下來處理，解決這個(gè)問題一般通過軟件消抖的方法，流程圖如下圖4-4。 按鍵掃描 延時(shí)10ms 處理 退出是否有鍵按下是否有鍵按下yynn重復(fù)4次顯示四位 數(shù)碼管關(guān)第一個(gè)led開第一個(gè)led 延時(shí)將顯示存儲(chǔ)第一個(gè)數(shù)賦值給p0 圖4-4按鍵處理流程圖 圖4-5 顯示流程圖4.5 數(shù)碼管顯示框圖 動(dòng)態(tài)顯示相關(guān)概念： 所謂動(dòng)態(tài)顯示，實(shí)質(zhì)上就是各個(gè)不同的led顯示器按照一定的順序輪流顯示。它利用了人眼的“視覺暫留現(xiàn)象”，只要多個(gè)led顯示器的選通掃描速率足夠快，人眼就觀察不到數(shù)碼管的閃爍現(xiàn)象。顯示程序流程圖如圖4-5所示。結(jié)束語 本次畢業(yè)設(shè)

35、計(jì)是在指導(dǎo)老師徐淑明的指導(dǎo)下完成的。忙碌了兩個(gè)多月，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也終將告一段落。編譯程序時(shí)點(diǎn)擊運(yùn)行，也基本達(dá)到預(yù)期的效果，虛榮的成就感在沒人的時(shí)候也總會(huì)冒上心頭。但由于能力和時(shí)間的關(guān)系，總是覺得有很多不盡人意的地方，可是，我又會(huì)有點(diǎn)自戀式地安慰自己：做一件事情，不必過于在乎最終的結(jié)果，可貴的是過程中的收獲。以此語言來安撫我尚沒平復(fù)的心。畢業(yè)設(shè)計(jì)，也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個(gè)作業(yè)了。想籍次機(jī)會(huì)感謝在校期間四年以來給我?guī)椭乃欣蠋煛⑼瑢W(xué)，你們的友誼是我人生的財(cái)富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業(yè)指導(dǎo)老師徐淑明老師，雖然我們是在一開始，并不是非常熟悉，但他卻給我不厭其煩的指導(dǎo)，并提供了很

36、多與該研究相關(guān)的重要信息，培養(yǎng)了我們對科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和創(chuàng)新精神。這將非常有利于我們今后的學(xué)習(xí)和工作。在此表示衷心的感謝！ 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還得到了課題組的各位老師的大力協(xié)助，在此一并表示我們的感謝！參考文獻(xiàn)1王新成電子計(jì)價(jià)稱的使用與檢修m中國計(jì)量出版社,1991.2程林超省電型電子秤的設(shè)計(jì)方案j福建質(zhì)量信息,2008,06(030):75-76.3佟瑩欣基于c8051 f350的高精度低成本電子秤j遼寧科技學(xué)院學(xué)報(bào),2008,03(004):5960.4王德清，胡曉毅等基于spce061a的高精密電子秤設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)j.電子技術(shù)應(yīng)用,2008,05(046):83-89.5趙鵬利用單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子

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39、uctance effects in a low-cost capacitive sensor interfacej.ieee trans.instrum.meas.,2000,49(3):531-534.17microchip technology inc.pic16f62x data sheet flash-based 8-bit cmos microcontrollereb/ol. www.microchip inc.2003-01-20/2004-03-10.18 colm slattery,mariah nie. a reference design for high-perform

40、ance low-cost weigh scalesj.global electronics china,2006,05(016):59-64.致 謝本設(shè)計(jì)是在徐淑明導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。大學(xué)里對于傳感器的學(xué)習(xí)最早是從大三開始的，那時(shí)教授我們傳感器課的正是徐淑明老師，徐老師對教學(xué)的態(tài)度十分端正，每次上課，總是能很快地將同學(xué)們的注意力吸引到課堂上來。徐老師的講課理論聯(lián)系實(shí)際，能將教科書上的知識(shí)講得淺顯易懂，使很多平時(shí)有些厭學(xué)情緒的同學(xué)都能聽的十分入勝。徐老師對實(shí)驗(yàn)課同樣地認(rèn)真，我們的每次實(shí)驗(yàn)課，徐老師都要求我們事先做好準(zhǔn)備，讓我們先自主進(jìn)行，然后觀察現(xiàn)象，很多同學(xué)的實(shí)驗(yàn)通不過，徐淑明老師耐心地

41、一個(gè)一個(gè)指點(diǎn)，最終是每個(gè)同學(xué)在實(shí)驗(yàn)課上檢驗(yàn)學(xué)到的理論知識(shí)，實(shí)踐與理論的結(jié)合，使我們對理論知識(shí)更加加深了印象。一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，我們班的每個(gè)同學(xué)都對傳感器的認(rèn)識(shí)有了很大的提高。之后，徐老師指導(dǎo)的幾次課程設(shè)計(jì)，都給我們留下了奉獻(xiàn)敬業(yè)的人民教師的形象。在畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的時(shí)候，徐老師為我留出了自由選題的空間，當(dāng)我初選題目的時(shí)候，徐老師與我討論選題的諸多相關(guān)事項(xiàng)，并一起論證了選題的可行性程度。確定題目后，在每個(gè)環(huán)節(jié)都給予了我悉心的指導(dǎo)，并經(jīng)常地關(guān)心我的實(shí)施進(jìn)度。在最后論文的修改方面，徐老師給了我很多指導(dǎo)。導(dǎo)師精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對

42、我影響深遠(yuǎn)。使我掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本設(shè)計(jì)從選題到完成，每一步都是在徐老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了老師大量的心血。在此，謹(jǐn)向徐老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！本人的論文得以完成，與所有的授課老師以及全體同學(xué)的啟發(fā)和幫助是密不可分的，在此向他們表示衷心的謝意！感謝我的朋友，感謝你們在我失意時(shí)給我鼓勵(lì)，在失落時(shí)給我支持，感謝你們和我一路走來，讓我在此過程中倍感溫暖！感謝我的家人。沒有你們，就不會(huì)有今天的我！讓我得到你們的理解與支持，得到諒解和分擔(dān)。一個(gè)人的成長絕不是一件孤立的事，沒有別人的支持與幫助絕不可能辦到。我感謝可以有這樣一個(gè)空間，讓我對所有給予我關(guān)心、幫助的人說聲“謝謝”！附錄1：原理圖附錄2：pcb圖附錄3：實(shí)物圖附錄4：元器件清單元件名稱型號數(shù)量r2,r4,r5,r6,r9,r10,r11,r12,r13,r1410010r8,r15,r16,r17,r181k5u1hx7111r38.2k1y112m1r1201c11uf/25v1c12100uf/50v1led14位共陽數(shù)碼管1c6, c930p2c2,c31uf2