單片機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)字電子秤

1、數(shù)字電子秤設(shè)計(jì)第一節(jié) 緒論本課程設(shè)計(jì)的電子秤以單片機(jī)為主要部件，利用全橋測(cè)量原理，通過對(duì)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(tái)原始電子秤。其中測(cè)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(jì)采用全橋測(cè)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(hào)進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，以滿足a/d轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求。adc0809 a/d轉(zhuǎn)換的作用是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，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

2、。1.1本設(shè)計(jì)的任務(wù)和主要內(nèi)容設(shè)計(jì)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(cè)量電路2) 設(shè)計(jì)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(cè)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(bào)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(hào)三運(yùn)放大電路放大信號(hào)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(jì)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(cè)量的力，通過它產(chǎn)生的金屬?gòu)椥宰冃无D(zhuǎn)換成電阻變化的元件。由電阻應(yīng)變片和測(cè)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(jì)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(huì)有誤差，產(chǎn)生的因素很多，所以測(cè)量時(shí)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(cè)元件材料的線膨脹系數(shù)的不同引起的。對(duì)于因溫度變化對(duì)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(huì)因應(yīng)變片之間稍有溫度特性之差而引起誤差，所

4、以對(duì)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(dòng)補(bǔ)償片，并從外部對(duì)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(lái)說(shuō)主要是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(cè)量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，?dāng)應(yīng)變片初始阻值：r1r2r3r4，其變化值r1r2r3r4時(shí)，其橋路輸出電壓uoutke。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差

5、和溫度誤差均得到改善。2.1.2 電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)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(cè)量電路應(yīng)當(dāng)能精確測(cè)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(cè)量電路。 橋式測(cè)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(lái)測(cè)量，所以電橋能夠精確地測(cè)量微小的電阻變化。 測(cè)量電路是電子秤設(shè)計(jì)電路中是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，我們?cè)谥谱鞯倪^程中

6、應(yīng)盡量選擇好元件，調(diào)整好測(cè)量的范圍的精確度，以避免減小測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差。rw1圖 1.2-4 全橋測(cè)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(cè)量電橋，r1r2r3r4350，加熱絲阻值為50左右，測(cè)量電橋的電源由穩(wěn)壓電源uin供給。將差動(dòng)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(cè)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步驟的標(biāo)定過程，一

7、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(tái)原始的電子秤。2.2 三運(yùn)放大電路本次課程設(shè)計(jì)中，需要一個(gè)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(hào)都很微弱，必須通過一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足a/d轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)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)換器，可以和單

8、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(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)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(shí)，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(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是05v，若信號(hào)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。 地址輸入和控制線

9、：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(shí)，地址鎖存與譯碼器將a，b，c三條地址線的地址信號(hào)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(dòng)信號(hào)：當(dāng)st上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，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(hào)。當(dāng)eoc為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)

10、換。oe為輸出允許信號(hào)，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(shí)鐘輸入信號(hào)線：因adc0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)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(shuō)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(shí)，使st和oe信號(hào)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(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。 5) 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們

11、根據(jù)eoc信號(hào)來(lái)判斷。 6) 當(dāng)eoc變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)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(jì)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(yáng)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(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)極led顯示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)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不同。段選線

12、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(dòng)態(tài)顯示兩種方式。我們使用的為動(dòng)態(tài)顯示 led動(dòng)態(tài)顯示方式。 在多位led顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位i/o口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽(yáng)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(jì);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 setb ea

13、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,a+pcdi

14、r1: 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_lo2:mov

15、 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(jì)總結(jié) 過為期一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，通過去圖書館查找翻閱有關(guān)檢測(cè)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(shí)，同時(shí)在遇到疑問時(shí)和同學(xué)們討論，終于把這次課程設(shè)計(jì)完成了，這時(shí)，心里有一種喜悅和充實(shí)的感覺。 這次課程設(shè)計(jì)，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(shí)，讓我更進(jìn)一步的掌握理解檢測(cè)和單片機(jī)，等科學(xué)知識(shí)，回顧這幾天的課程設(shè)計(jì)，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?cè)趯W(xué)校里接受的科學(xué)知識(shí)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(chǎng)上買的一些電子產(chǎn)品，其實(shí)我們自己也可以做一個(gè)，只要我們肯多花心思去想，平時(shí)多思考多動(dòng)手，經(jīng)常參加一些實(shí)踐性活動(dòng)，將我們學(xué)的科學(xué)知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，那么科學(xué)技術(shù)就是生產(chǎn)力，這促使我