簡易電子秤改

1、G題：簡易電子秤摘要如今，市場上的電子產(chǎn)品越來越多，具有更多功能和精確測量特點的電子秤也受到了歡迎，因為它可以為商家節(jié)約成本，減少稱重耗時，進而提高商家工作效率。電子稱具有精確度高，簡單實用，成本低，攜帶方便，測量準確，分辨率高，易于制作，價格便宜等特點。其電路構(gòu)成主要有測量電路，放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，顯示電路。其中測量電路中最主要的原件是電阻應(yīng)變式傳感器，；放大電路是對傳感器輸出的微弱的模擬信號進行放大，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求；A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬信號變成數(shù)字信號，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后把數(shù)字信號輸入到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示測量結(jié)果。本作品就是基于應(yīng)變電阻片做

2、傳感器的簡易電子稱。關(guān)鍵詞：電子稱 應(yīng)變電阻片 單片機 A/D轉(zhuǎn)換器 顯示LCD目錄設(shè)計任務(wù)及要求1.1設(shè)計任務(wù)：設(shè)計并制作一個以電阻應(yīng)變片為稱重傳感器的簡易電子秤，電子秤的結(jié)構(gòu)如右圖所示。如右圖所示，鐵質(zhì)懸臂梁固定在支架上，支架高度不大于40cm，支架及秤盤的形狀與材質(zhì)不限。懸臂梁上粘貼電阻應(yīng)變片作為稱重傳感器。1.2 設(shè)計要求：（1）電子秤可以數(shù)字顯示被稱物體的重量，單位克（g）； （2）電子秤稱重范圍5.00g500g；重量小于50g，稱重誤 差小于0.5g；重量在50g及以上，稱重誤差小于1g； （3）電子秤可以設(shè)置單價（元/克），可計算物品金額并實現(xiàn)金額累加； （4）電子秤具有去皮功

3、能，去皮范圍不超過100g.方案論證與篩選方案一：通過稱重電橋產(chǎn)生電壓信號，在經(jīng)放大電路把信號放大后輸入A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7799進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的輸出量輸入單片機，由單片機進行數(shù)據(jù)處理和對A/D轉(zhuǎn)換器的控制，再由單片機輸出，通過顯示電路進行顯示，此方案的優(yōu)點是控制性好，電路簡單，缺點是數(shù)據(jù)量大且存儲器存儲容量有限，單片機需要編寫程序進行數(shù)據(jù)處理，且外圍電路比較復雜，故不采用。方案二： 以單片機STC89C52RC控制核心，實現(xiàn)電子秤的基本控制功能。系統(tǒng)可以分為最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、人機交互界面和系統(tǒng)電源部分。最小系統(tǒng)部分主要包括STC90C52RC和經(jīng)典復位電路；數(shù)據(jù)采集部分由稱重傳感器

4、、信號放大和A/D轉(zhuǎn)換部分組成，信號放大和A/D轉(zhuǎn)換部分主要由專用型高精度24位AD轉(zhuǎn)換芯片HX711實現(xiàn)；人機交互界面為鍵盤輸入和點陣式液晶顯示，主要使用4*4矩陣鍵盤和12864液晶顯示器，可以方便的輸入數(shù)據(jù)和直觀的顯示數(shù)據(jù)。該電子秤可以實現(xiàn)基本的稱重功能。系統(tǒng)在稱量時還具有超量程報警功能。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功能齊全，精度高，具有一定的開發(fā)價值。 系統(tǒng)模式圖如下稱重傳感器 電阻應(yīng)變片稱重傳感器 電阻應(yīng)變片STC89C52RC單片機單片機控制模塊數(shù)據(jù)采集部分點陣式12864型的LCDO4*4矩陣鍵盤兩個獨立按鍵人機交互界面電子稱專用高精度高增益24位A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711蜂鳴器報

5、警模塊電路與程序設(shè)計3.1稱重傳感器3.1.1電子秤的工作原理：把電阻做成貼片，四片相同阻值的貼片分別兩橫兩豎地貼在幾何尺寸均勻的金屬彈性體的表面上，它們組成一個全橋式測量電路，電橋的輸入端接上恒定的直流電源，輸出端就是金屬體受力時的輸出信號。這種橋式測量電路，可以靈敏地測量極微小的電阻變化。當物體放于秤盤上，彈性體受物體重力的作用，彈性體便產(chǎn)生彈性形變，粘在其表面的電阻應(yīng)變片隨其同步地變形，因而改變了它們的電阻值，電阻應(yīng)變片的長度L，截面積S，電阻率P均隨之發(fā)生變化。由于電阻應(yīng)變片組成的橋式電路是平衡的，電阻應(yīng)變片的電阻變化會引起電橋的不平衡，從而輸出電壓信號，該信號與物體的質(zhì)量m成正比。通

6、過彈性元件，電阻應(yīng)變片和測量電路從而實現(xiàn)了電信號間的線性轉(zhuǎn)變。該信號經(jīng)放大電路放大輸出到A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出到CPU運算控制，CPU不斷掃描鍵盤和功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤命令以及程序?qū)⒔Y(jié)果輸出到顯示器。3.1.2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，金屬絲受拉（F0）,阻值增大，金屬絲受壓（F0）,阻值減小，這樣就實現(xiàn)了力到阻值的轉(zhuǎn)變。dR/R=Ks* 用應(yīng)變電阻片搭成的橋式圖如下當R1R3=R2R4時，橋式電路處于平衡，此時才能測出應(yīng)變量。3.1.3支架和秤盤材料選用：采用一個寫字板作為秤的底座，確保稱重盤

7、里加物品和不加物品時底座都不會傾倒，另外將鐵質(zhì)懸臂固定在支架上，貼上應(yīng)變電阻片，下面由細線連接紙盒做成一個秤盤。3.2 24位A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711 HX711 是一款專為高精度稱重傳感器而設(shè)計的24位A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。HX711管腳說明如圖所示：HX711是一款專為高精度稱重傳感器而設(shè)計的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、抗干擾性強等優(yōu)點。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，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，

8、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)的時鐘振蕩器不需要任何外接器件。上電自動復位功能簡化了開機的初始化過程。高精度高增益24位A/D芯片HX711具有以下特點：兩路可選擇差分輸入；片內(nèi)低噪聲可編程放大器，可選增益為64 和128； 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；片內(nèi)時鐘振蕩器無需任何外接器件，必要時也可使用外接晶振或

9、時鐘；上電自動復位電路；簡單的數(shù)字控制和串口通訊：所有控制由管腳輸入，芯片內(nèi)寄存器無需編程；可選擇10Hz 或80Hz 的輸出數(shù)據(jù)速率；同步抑制50Hz 和60Hz 的電源干擾；耗電量（含穩(wěn)壓電源電路）：典型工作電流： 1.7mA, 斷電電流： 1A ；工作電壓范圍：2.6 5.5V ；3.3 單片機控制電路3.3.1引腳圖如下它具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 S

10、TC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。3.3.2軟件流程圖3.3.3單片機程序（見附頁）3.4顯示電路LCD尺寸圖如下圖所示：（1）低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V）（2）顯示分辨率:12864 點（3）內(nèi)置漢字字庫，提供8192 個1616 點陣漢字(簡繁體可選)（4）內(nèi)置128 個168 點陣字符（5）2MHZ 時鐘頻率（6）顯示方式

11、：STN、半透、正顯（7）驅(qū)動方式：1/32DUTY，1/5BIAS（8）視角方向：6 點（9）背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED 的1/51/10（10）通訊方式：串行、并口可選（11）內(nèi)置DC-DC 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負壓（12）無需片選信號，簡化軟件設(shè)計（13）工作溫度: 0 - +55 ,存儲溫度: -20 - +603.5晶振電路每個單片機系統(tǒng)里都有晶振，在單片機系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度就越快。3.6電子秤鍵盤面板 789去皮45

12、6置零123累計.0清除計算 3.7報警電路報警電路作用：當實物重量超過電子秤量程時，電路會發(fā)出蜂鳴聲，進行警報。測試方案與測試結(jié)果 4.1理論測試與實際顯示項目理論顯示實際顯示被稱物體的重量重量：克（g）100g電子秤稱重范圍5.00g500g0設(shè)置單價單價：克/元物品金額金額：元去皮功能能金額累加能超重報警蜂鳴器響4.2測試時有待解決的問題顯示屏顯示指標不對：可能是管腳松動，或者接線時沒插緊，或者單片機程序有問題。在重新接線、檢查管腳并且修改程序后可以正常顯示。鍵盤功能不正確：重新設(shè)計鍵盤功能。4.3無法解決的問題稱重范圍過大，最后沒有達到設(shè)計要求的稱重范圍。原件清單與參考文獻5.1元件清

13、單元件數(shù)目元件數(shù)目0.1F電容2三極管855011F電容3HX711-BF110F電容112MHZ晶振122F電容1STC89C52單片機1100PF電容112864LCD11K電阻2電鈴110K電阻1排針若干8.2K電阻1排線若干20K電阻1導線若干350應(yīng)變式電阻4矩陣按鍵110K滑動變阻器15.2參考文獻1C程序設(shè)計 第四版 譚浩強 清華大學出版社2新概念51單片機語言教程 電子工業(yè)出版社3傳感器原理及工程應(yīng)用（第三版） 郁有文4電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分 康華光 華南理工大學出版社5基于電阻應(yīng)變片的簡易電子秤設(shè)計 百度文庫6傳感器與檢測技術(shù)(第三版) 徐科軍 電子工業(yè)出版社 附錄資料：不需

14、要的可以自行刪除 流體機械原理課后解答p41習題一：一、為了滿足一個規(guī)劃中的企業(yè)用電高峰的需要，擬在有利地形處建一座具有一臺泵及一臺水輪機的抽水蓄能電站，該企業(yè)每天對電能的需要為：14h為P1=8MW；10h為P2=40MW。假定該企業(yè)可以從電網(wǎng)中獲得的電功率Pv是常數(shù)，已知：水輪機的總效率，泵的總效率，壓力管道的損失，電站的靜水頭。為簡單計，假定和為常數(shù)，其它損失忽略不計。假定該裝置中水的總量為常數(shù)（上游無來水，下游不放水，并忽略蒸發(fā)泄漏），試求：必需的值。泵與水輪機的工作參數(shù)，。上游及下游水池的最小容積V。解：從電網(wǎng)中獲得的電能不足時，用水輪機發(fā)電補充；從電網(wǎng)中獲得的電能有多余時，用于泵去

15、抽水蓄能。MWm3/s， m3/s對水輪機：m3/s；， MW，MW，對于泵：m3/s；，MW，MWVm3二、水輪機效率實驗時在某一導葉開度下測得下列數(shù)據(jù)：蝸殼進口處壓力表讀數(shù)Pa，壓力表中心高程m，壓力表所在鋼管直徑m，電站下游水位m，流量m/s，發(fā)電機功率kW，發(fā)電機效率，試求水輪機效率及機組效率。解：，；而，=0，=0m水輪機的效率機組效率三、某泵裝置中，進口管直徑mm，其上真空表讀數(shù)Pa（500mmHg），出口管路直徑mm，其上壓力表讀數(shù)MPa，壓力表位置比真空表高1m，輸送介質(zhì)為礦物油，其密度kg/m3，泵的流量為m3/s，試求泵的揚程。解：泵的揚程某泵裝置中，進出口管直徑相同cm，

16、進口真空表讀數(shù)mmHg，出口管路上壓力表讀數(shù)kgf/cm2，壓力表位置比真空表高1m，輸送介質(zhì)為礦物油，其密度kg/m3，泵的流量為 L/s，試求泵的揚程。答案：四、一臺送風機的全壓為1.96kPa，風量為40m3/min，效率為50，試求其軸功率。Wp103習題二四、軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機某一圓柱流面=2m，n=150r/min，在某一流量下=4m/s。試求：a)當葉片轉(zhuǎn)到使=10時，作出口速度三角形。此時轉(zhuǎn)輪出口水流的動能是多少？其中相對于的部分又是多少？b)為了獲得法向出口，應(yīng)轉(zhuǎn)動葉片使為多少？此時出口動能又為多少？c)設(shè)尾水管回能系數(shù)=0.85，且假定尾水管只能回收相應(yīng)于的動能，則上面兩種情

17、況下出口動能損失各為多少？a)m/sm/sm/smmb)mc)回收的能量：損失的能量： 或五、在進行一臺離心泵的能量平衡實驗時，測得下列數(shù)據(jù)：軸功率P=15kW；流量=0.013m3/s；揚程H=80m；轉(zhuǎn)速n=2900r/min；葉輪密封環(huán)泄漏量=0.0007m3/s；圓盤摩擦功率=1.9kW；軸承與填料摩擦功率=0.2kW；另外給定了泵的幾何尺寸：輪直徑=0.25m；出口寬度=6mm；葉片出口角=23。試求：a)泵的總效率及水力、容積和機械效率。b)葉輪出口速度三角形。（不計葉片厚度，=0）c)滑移系數(shù)、反作用度a)b) m/sm/sc)或p103習題四四、一臺泵的吸入口徑為200mm，流量為=77.8L/s，樣本給定=5.6m，吸入管路損失=0.5m。試求：1）在標準狀態(tài)下抽送常溫清水時的值。2）如此泵在拉薩（=64922.34Pa）使用，從開敞的容器中抽吸80溫水，其值又為多少？（注：80清水的=47367