數(shù)字電子秤設(shè)計(開題報告)

1、畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告(由學生填寫)學生姓名次仁旺姆專業(yè)電子信息工程班級電子A1311班擬選題目數(shù)字電子秤設(shè)計選題依據(jù)及研究意義隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足不了人們的要求，為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設(shè)計中將智能化、自動化用在了電子秤系統(tǒng)中。此電子秤很大程度上滿足了應(yīng)用需求，具有很大的應(yīng)用前景。 本課程設(shè)計的電子秤以單片機為主要部件，利用全橋測量原理，通過對電路輸出電壓和標準重量的線性關(guān)系，建立具體的數(shù)學模型，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

2、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。而三運放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱的模擬信號進行一定倍數(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。電子秤是日常生活中常用的稱重器材，廣泛應(yīng)用于超市、大中型商場、物流配送中心。電子秤在結(jié)構(gòu)和原理上取代了以杠桿平衡為原理的傳統(tǒng)機械式稱量工具。相比傳統(tǒng)的機械式稱量工具，電子秤具有稱量精度高、裝機體積小、應(yīng)用范圍廣、易于操作使用等優(yōu)點，在外形布局、工作原理、結(jié)構(gòu)和材料上都是全新的計量衡

3、器。電子秤的設(shè)計首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號。經(jīng)放大后的模擬電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控微處理器中，再經(jīng)過單片機控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物體的重量。選題研究現(xiàn)狀 在眾多的先進技術(shù)行業(yè)中，隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展、科技的進步，中國加入WTO后，全球化浪潮不斷興起。世界各國的公司紛紛在全球各地投資建立企業(yè)。中國作為人口最多的國家之一，是一個具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ氖袌觥１热珉娮?、通信、機電、航空、水利、網(wǎng)絡(luò)、汽車等行業(yè)對中國而言相對落后。隨著科技的進步，對電子秤的要求也越來越高。影響其精度的主要因素有：機械結(jié)構(gòu)、傳感器和數(shù)顯表。比如電子、通信、機電

4、、航空、水利、網(wǎng)絡(luò)、汽車等行業(yè)對中國而言相對落后。隨著科技的進步，對電子秤的要求也越來越高。影響其精度的主要因素有：機械結(jié)構(gòu)、傳感器和數(shù)顯表。在機械結(jié)構(gòu)方面，因材料結(jié)構(gòu)強度和剛度的限制，會使力的傳遞出現(xiàn)誤差，而傳感器輸出特性存在非線性，加上信號放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)存在的非線性，使得整個系統(tǒng)的非線性誤差不容忽視。因此，在高精度的稱重場合迫切需要電子秤能在線自動校正系統(tǒng)的非線性。此外，為了保證準確、穩(wěn)定的顯示，儀器內(nèi)部分辨率一般要比外部顯示分辨率高四倍以上，基于電子稱的現(xiàn)狀，本文提出了一種簡單，實用且精度高的數(shù)字電子秤的設(shè)計方案。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。

5、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構(gòu)計算機信息補償裝置,可以進行自診斷、自校正和多種補償計算和處理。2.具有皮重、凈重顯示等特種功能。電子秤有些已具備了動物稱量模式,即通過進行算術(shù)平均、積分處理和自動調(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算和數(shù)據(jù)處理功能,以滿足多種使用的要求。今后,隨著電子高科技的飛速發(fā)展,電子秤技術(shù)的發(fā)展定將日新月異。同時,功能更加齊全的高精度、高智能的先進電子秤將會不斷問世,其應(yīng)用范圍也會更加拓寬。研究內(nèi)容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）基本思路：1確定系統(tǒng)總體控制方案： 電子稱是利用物體

6、的重力作用來確定物體質(zhì)量的測量儀器，也可用來確定與物體質(zhì)量相關(guān)的其他量的大小，參數(shù)，或特性。電子稱一般由以下三部分組成。承重、傳力復位系統(tǒng)，稱重傳感器，測量顯示和數(shù)據(jù)輸出的的載荷測量裝置。當被稱物體放置在秤體的秤臺上時，其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱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(電壓或電流等)。此信號由放大電路進行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運算。運算結(jié)果送到

7、內(nèi)存貯器，需要顯示時，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機打印。一般地信號的放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號各種運算處理都在儀表中完成。研究內(nèi)容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）基本思路：1確定系統(tǒng)總體控制方案： 電子稱是利用物體的重力作用來確定物體質(zhì)量的測量儀器，也可用來確定與物體質(zhì)量相關(guān)的其他量的大小，參數(shù)，或特性。電子稱一般由以下三部分組成。承重、傳力復位系統(tǒng)，稱重傳感器，測量顯示和數(shù)據(jù)輸出的的載荷測量裝置。當被稱物體放置在秤體的秤臺上時，其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系(一般成正比關(guān)系

8、)的電信號(電壓或電流等)。此信號由放大電路進行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運算。運算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機打印。一般地信號的放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號各種運算處理都在儀表中完成?；竟ぷ髟砜驁D設(shè)計：本課題的主要設(shè)計思路是：利用壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電壓信號，經(jīng)過電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后把數(shù)字信號送入單片機。單片機經(jīng)過

9、相應(yīng)的處理后，得出當前所稱物品的重量及總額，然后再顯示出來。此外，還可通過鍵盤設(shè)定所稱物品的價格。主要技術(shù)指標為：稱量范圍05kg;分度值0.01kg;精度等級級;電源DC1.5V（一節(jié)5號電池供電）。這種高精度智能電子秤體積小、計量準確、攜帶方便,集質(zhì)量稱量功能與價格計算功能于一體,能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。微控制器技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子產(chǎn)品的更新速度達到了日新月異的地步。本系統(tǒng)在設(shè)計過程中，除了能實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能外，還增加了打印和通訊功能，可以實現(xiàn)和其他機器或設(shè)備（包括上位PC機和數(shù)據(jù)存儲設(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

10、好的AT89系列單片機，在系統(tǒng)更新?lián)Q代的時候，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?qū)崿F(xiàn)。另外由于實際應(yīng)用當中，稱可以有一定量的過載，但不能超出要求的范圍，為此我們還設(shè)計了過載提示和聲光報警功能。如下便是我設(shè)計的工作原理框圖：電路方框圖如下：電阻應(yīng)變式傳感器輸出信號三運放大電路放大信號顯示電路A/D轉(zhuǎn)換電路圖1.2 電路方框圖主要研究方式：對比分析法：根據(jù)功能和指標要求，本系統(tǒng)可以從元件級開始設(shè)計，選用單片機為主控機。通過擴展必要的外圍接口電路，實現(xiàn)對溫度的測量和控制。該系統(tǒng)以單片機為核心，由溫度測量變換、測量放大、大功率運放、A/D與D/A轉(zhuǎn)換器、輸入光電隔離、驅(qū)動電路、鍵

11、盤顯示、存儲器共同組成。在系統(tǒng)中，溫度和時間的設(shè)置、溫度值及誤差顯示、控制參數(shù)得設(shè)置、運行、暫停及復位等功能由鍵盤及顯示電路完成，涉及到的所有參數(shù)都會一一對比分析。化煩從簡法：抓住本設(shè)計的研究核心，在本系統(tǒng)中用于稱量的主要器件是稱重傳感器，稱重傳感器在受到壓力或拉力時會產(chǎn)生電信號，受到不同壓力或拉力是產(chǎn)生的電信號也隨著變化，而且力與電信號的關(guān)系一般為線性關(guān)系。由于稱重傳感器一般的輸出范圍為020mV，對A/D轉(zhuǎn)換或單片機的工作參數(shù)來說不能使A/D轉(zhuǎn)換和單片機正常工作，所以需要對輸出的信號進行放大。由于傳感器輸出的為模擬信號，所以需要對其進行A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以便單片機接收。單片機根據(jù)稱重傳感

12、器輸出的電信號和速度傳感器輸出的速度信號計算出物體的重量。在本系統(tǒng)中，硬件電路的構(gòu)成主要有以下幾部分： AT89C52的最小系統(tǒng)構(gòu)成、電源電路、數(shù)據(jù)采集、人-機交換電路等。歸納法：程序設(shè)計是一件復雜的工作，為了把復雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和方法。其步驟可概括歸納為以下三點： 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對復雜的問題進行具體的分析，找出合理的計算方法及適當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫程序的步驟。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。 根據(jù)算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯的可能性。編寫程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當?shù)闹噶钆帕衅饋恚瑯?gòu)成一個有機的整體，

13、即程序。程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計是對利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當?shù)南拗疲貏e是限制轉(zhuǎn)向語句(或指令)的使用，從而控制了程序的復雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯誤和易于修改、調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)采集子程序和延時程序等組成。論文提綱(含論文選題、論文主體框架)論文選題： 目前,臺式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當普遍,但存在較大的局限性：體積大、成本高、需要工頻交流電源供應(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場所受到制約?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來實現(xiàn)計量的彈簧秤,

14、居民用戶使用的基本是桿秤。彈簧盤秤制造工藝要求較高,彈簧的疲勞問題無法徹底解決,一旦超過彈簧彈性限度,彈簧秤就會產(chǎn)生很大誤差,以至損壞,影響到稱重的準確性和可靠性,只是一種暫時的代用品,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)展和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子產(chǎn)品的更新速度達到了日新月異的地步。本系統(tǒng)在設(shè)計過程中，除了能實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能外，還增加了打印和通訊功能，可以實現(xiàn)和其他機器或設(shè)備（包括上位PC機和數(shù)據(jù)存儲設(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AT89系列單片機，在系統(tǒng)更新?lián)Q代的時候，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?qū)崿F(xiàn)。目錄

15、第一章 緒論1.1課題的設(shè)計背景1.2課題設(shè)計的目的和意義1.3設(shè)計要求1.4數(shù)字電子秤系統(tǒng)的設(shè)計思路第二章 設(shè)計方案2.1方案的論證2.2本課題設(shè)計方案本章小結(jié)第三章 硬件設(shè)計3.11傳感器的選擇及測量電路設(shè)計3.2放大電路設(shè)計3.3LED顯示電路設(shè)計3.4轉(zhuǎn)換器與單片機接口電路設(shè)計3.5超量程電路報警設(shè)計本章小結(jié)第四章 軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)程序框圖設(shè)計4.2主程序流程圖設(shè)計4.3數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計4.4顯示子程序設(shè)計4.5報警子程序設(shè)計本章小結(jié)第五章 測試分析5.1仿真平臺構(gòu)建5.2測試過程5.3數(shù)據(jù)分析第六章 總結(jié)總結(jié)語：隨著集成電路和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化

16、，傳統(tǒng)的儀器逐步的被智能儀器所取代。智能儀器的核心部件是單片機，因其極高的性價比得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。而傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，越來越受到人們的關(guān)注。傳感器好比人體“五官”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測量信息（物理量、化學量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件或裝置本次設(shè)計中的半橋電子秤就是在以上儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計而成的。因此，只有充分了解有關(guān)智能儀器、單片機、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能達到要求。主要參閱文獻1趙茂泰. 智能儀器原理及應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社.2004 2張毅剛. MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大

17、學出版社.2003 3賈伯年， 俞樸.傳感器技術(shù)M.東南大學出版社.2000 4單成祥.傳感器理論設(shè)計基礎(chǔ)及其應(yīng)用M.北京：國防工業(yè)出版社.1999 5李道華，李玲，朱艷 .傳感器電路分析與M.武漢：武漢大學出版社.2000 6沙占友 ，王彥朋等. 智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社2004.67何希才,薛永毅. 傳感器及其應(yīng)用實例J.北京：機械工業(yè)出版社.2004.1 8李群芳. 單片機微型計算機與接口技術(shù)M.電子工業(yè)出版社.9周立功. 單片機實驗與實踐M.北京航空航天大學出版社.2004.610全國大學生電子設(shè)計競賽組委會.全國大學生電子設(shè)計競賽獲獎作品匯編J.北京理工大學出版社.2005.1111何立民 .單片機高級教材M.北京：航空航天大學出版社.200012童詩白,華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：北京高等教育出社.200113程林 ，