數(shù)字電子秤設(shè)計(jì)(開題報(bào)告)

1、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告(由學(xué)生填寫)學(xué)生姓名次仁旺姆專業(yè)電子信息工程班級(jí)電子A1311班擬選題目數(shù)字電子秤設(shè)計(jì)選題依據(jù)及研究意義隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場(chǎng)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(jì)中將智能化、自動(dòng)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(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

2、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。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(chǎng)、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(jī)械式稱量工具。相比傳統(tǒng)的機(jī)械式稱量工具，電子秤具有稱量精度高、裝機(jī)體積小、應(yīng)用范圍廣、易于操作使用等優(yōu)點(diǎn)，在外形布局、工作原理、結(jié)構(gòu)和材料上都是全新的計(jì)量衡

3、器。電子秤的設(shè)計(jì)首先是通過壓力傳感器采集到被測(cè)物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。經(jīng)放大后的模擬電壓信號(hào)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(jī)控制譯碼顯示器，從而顯示出被測(cè)物體的重量。選題研究現(xiàn)狀 在眾多的先進(jìn)技術(shù)行業(yè)中，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、科技的進(jìn)步，中國(guó)加入WTO后，全球化浪潮不斷興起。世界各國(guó)的公司紛紛在全球各地投資建立企業(yè)。中國(guó)作為人口最多的國(guó)家之一，是一個(gè)具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?chǎng)。比如電子、通信、機(jī)電、航空、水利、網(wǎng)絡(luò)、汽車等行業(yè)對(duì)中國(guó)而言相對(duì)落后。隨著科技的進(jìn)步，對(duì)電子秤的要求也越來越高。影響其精度的主要因素有：機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感器和數(shù)顯表。比如電子、通信、機(jī)電

4、、航空、水利、網(wǎng)絡(luò)、汽車等行業(yè)對(duì)中國(guó)而言相對(duì)落后。隨著科技的進(jìn)步，對(duì)電子秤的要求也越來越高。影響其精度的主要因素有：機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感器和數(shù)顯表。在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，因材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的限制，會(huì)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(hào)放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)存在的非線性，使得整個(gè)系統(tǒng)的非線性誤差不容忽視。因此，在高精度的稱重場(chǎng)合迫切需要電子秤能在線自動(dòng)校正系統(tǒng)的非線性。此外，為了保證準(zhǔn)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(jiǎn)單，實(shí)用且精度高的數(shù)字電子秤的設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)信息補(bǔ)償裝置,可以進(jìn)行自診斷、自校正和多種補(bǔ)償計(jì)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(dòng)物稱量模式,即通過進(jìn)行算術(shù)平均、積分處理和自動(dòng)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(jì)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(shí),功能更加齊全的高精度、高智能的先進(jìn)電子秤將會(huì)不斷問世,其應(yīng)用范圍也會(huì)更加拓寬。研究?jī)?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(cè)量?jī)x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(fù)位系統(tǒng)，稱重傳感器，測(cè)量顯示和數(shù)據(jù)輸出的的載荷測(cè)量裝置。當(dāng)被稱物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，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(hào)(電壓或電流等)。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)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(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到

7、內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，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(jī)打印。一般地信號(hào)的放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。研究?jī)?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(cè)量?jī)x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(fù)位系統(tǒng)，稱重傳感器，測(cè)量顯示和數(shù)據(jù)輸出的的載荷測(cè)量裝置。當(dāng)被稱物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，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(hào)(電壓或電流等)。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)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(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，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(jī)打印。一般地信號(hào)的放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成?；竟ぷ髟砜驁D設(shè)計(jì)：本課題的主要設(shè)計(jì)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(hào)，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(hào)，最后把數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過

9、相應(yīng)的處理后，得出當(dāng)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(jià)格。主要技術(shù)指標(biāo)為：稱量范圍05kg;分度值0.01kg;精度等級(jí)級(jí);電源DC1.5V（一節(jié)5號(hào)電池供電）。這種高精度智能電子秤體積小、計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便,集質(zhì)量稱量功能與價(jià)格計(jì)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(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子產(chǎn)品的更新速度達(dá)到了日新月異的地步。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，除了能實(shí)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(shí)現(xiàn)和其他機(jī)器或設(shè)備（包括上位PC機(jī)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jī)，在系統(tǒng)更新?lián)Q代的時(shí)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(shí)際應(yīng)用當(dāng)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(jì)了過載提示和聲光報(bào)警功能。如下便是我設(shè)計(jì)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(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 電路方框圖主要研究方式：對(duì)比分析法：根據(jù)功能和指標(biāo)要求，本系統(tǒng)可以從元件級(jí)開始設(shè)計(jì)，選用單片機(jī)為主控機(jī)。通過擴(kuò)展必要的外圍接口電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量和控制。該系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，由溫度測(cè)量變換、測(cè)量放大、大功率運(yùn)放、A/D與D/A轉(zhuǎn)換器、輸入光電隔離、驅(qū)動(dòng)電路、鍵

11、盤顯示、存儲(chǔ)器共同組成。在系統(tǒng)中，溫度和時(shí)間的設(shè)置、溫度值及誤差顯示、控制參數(shù)得設(shè)置、運(yùn)行、暫停及復(fù)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(huì)一一對(duì)比分析?；療暮?jiǎn)法：抓住本設(shè)計(jì)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(shí)會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，受到不同壓力或拉力是產(chǎn)生的電信號(hào)也隨著變化，而且力與電信號(hào)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(duì)A/D轉(zhuǎn)換或單片機(jī)的工作參數(shù)來說不能使A/D轉(zhuǎn)換和單片機(jī)正常工作，所以需要對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行放大。由于傳感器輸出的為模擬信號(hào)，所以需要對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以便單片機(jī)接收。單片機(jī)根據(jù)稱重傳感

12、器輸出的電信號(hào)和速度傳感器輸出的速度信號(hào)計(jì)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(jī)交換電路等。歸納法：程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)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(diǎn)： 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對(duì)復(fù)雜的問題進(jìn)行具體的分析，找出合理的計(jì)算方法及適當(dāng)?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(cuò)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(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋恚瑯?gòu)成一個(gè)有機(jī)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(jì)方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對(duì)利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗?，特別是限制轉(zhuǎn)向語(yǔ)句(或指令)的使用，從而控制了程序的復(fù)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(cuò)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(jì)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(shí)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(tái)式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)計(jì)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(wú)法徹底解決,一旦超過彈簧彈性限度,彈簧秤就會(huì)產(chǎn)生很大誤差,以至損壞,影響到稱重的準(zhǔn)確性和可靠性,只是一種暫時(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子產(chǎn)品的更新速度達(dá)到了日新月異的地步。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，除了能實(shí)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(shí)現(xiàn)和其他機(jī)器或設(shè)備（包括上位PC機(jī)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jī)，在系統(tǒng)更新?lián)Q代的時(shí)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(jì)背景1.2課題設(shè)計(jì)的目的和意義1.3設(shè)計(jì)要求1.4數(shù)字電子秤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路第二章 設(shè)計(jì)方案2.1方案的論證2.2本課題設(shè)計(jì)方案本章小結(jié)第三章 硬件設(shè)計(jì)3.11傳感器的選擇及測(cè)量電路設(shè)計(jì)3.2放大電路設(shè)計(jì)3.3LED顯示電路設(shè)計(jì)3.4轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)3.5超量程電路報(bào)警設(shè)計(jì)本章小結(jié)第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)程序框圖設(shè)計(jì)4.2主程序流程圖設(shè)計(jì)4.3數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)4.4顯示子程序設(shè)計(jì)4.5報(bào)警子程序設(shè)計(jì)本章小結(jié)第五章 測(cè)試分析5.1仿真平臺(tái)構(gòu)建5.2測(cè)試過程5.3數(shù)據(jù)分析第六章 總結(jié)總結(jié)語(yǔ)：隨著集成電路和計(jì)算機(jī)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(jī)，因其極高的性價(jià)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(cè)控系統(tǒng)中對(duì)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(cè)量信息（物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置本次設(shè)計(jì)中的半橋電子秤就是在以上儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。因此，只有充分了解有關(guān)智能儀器、單片機(jī)、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能達(dá)到要求。主要參閱文獻(xiàn)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(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大

17、學(xué)出版社.2003 3賈伯年， 俞樸.傳感器技術(shù)M.東南大學(xué)出版社.2000 4單成祥.傳感器理論設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用M.北京：國(guó)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(xué)出版社.2000 6沙占友 ，王彥朋等. 智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)例J.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004.1 8李群芳. 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)M.電子工業(yè)出版社.9周立功. 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐M.北京航空航天大學(xué)出版社.2004.610全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì).全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品匯編J.北京理工大學(xué)出版社.2005.1111何立民 .單片機(jī)高級(jí)教材M.北京：航空航天大學(xué)出版社.200012童詩(shī)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 ，