用單片機(jī)控制的高精度智能電子秤設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)

用單片機(jī)控制的高精度智能電子秤設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)用單片機(jī)控制的高精度智能電子秤設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)用單片機(jī)控制的高精度智能電子秤設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)xxx公司用單片機(jī)控制的高精度智能電子秤設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度用單片機(jī)控制的高精度智能電子秤設(shè)計(jì)計(jì)劃書(shū)1緒論隨著時(shí)代科技的迅猛發(fā)展，微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測(cè)量與儀器帶來(lái)了巨大的沖擊和革命性的影響。常規(guī)的測(cè)試儀器儀表和控制裝置被更先進(jìn)的智能儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器在遠(yuǎn)離、功能、精度及自動(dòng)化水平定方面發(fā)生了巨大變化，并相應(yīng)的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動(dòng)化程度得以顯著提高。做為重量測(cè)量?jī)x器，智能電子秤在各行各業(yè)開(kāi)始顯現(xiàn)其測(cè)量準(zhǔn)確，測(cè)量速度快，易于實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控的巨大優(yōu)點(diǎn)，并開(kāi)始逐漸取代傳統(tǒng)型的機(jī)械杠桿測(cè)量稱，成為測(cè)量領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。電子秤的發(fā)展現(xiàn)狀電子秤是載于秤的臺(tái)座、盤(pán)、鉤上的物品的重量由傳感器蠕變反應(yīng)平衡，而由儀器數(shù)字顯示的電子衡器。電子秤集機(jī)、電、儀于一體，具有多功能、高精度、快速和動(dòng)態(tài)計(jì)量、穩(wěn)定可靠等特征，代表了衡器產(chǎn)品發(fā)展的方向。電子秤屬于日用衡器，為勞動(dòng)密集型產(chǎn)品。電子秤產(chǎn)品總的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計(jì)量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。數(shù)字電子秤的研究背景本設(shè)計(jì)題目研究一種用單片機(jī)控制的高精度智能電子秤設(shè)計(jì)方案。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。項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)要求與OIMLR76國(guó)際建議基本吻合，與國(guó)際水平接軌。本項(xiàng)目研究的便攜式電子秤的主要技術(shù)指標(biāo)為：（1）量程：0～10kg（2）分度值：（3）誤差：≤（4）精度：OIMLⅢ級(jí)[4]（5）電源：，AA電池1節(jié)（6）體積：約130×80×20mm（7）工作環(huán)境：溫度0～40℃，濕度20～95％RH；（8）功能：開(kāi)機(jī)自檢、去皮、計(jì)價(jià)、清除、累計(jì)、自動(dòng)休眠、中文液晶顯示、過(guò)載報(bào)警、欠壓提示等；儀器若不進(jìn)行稱量操作，5分鐘后自動(dòng)進(jìn)入休眠模式，降低電源消耗。2方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)由以下四部分組成：電阻應(yīng)變傳感器、信號(hào)放大系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、顯示器。其原理圖如下所示。測(cè)量過(guò)程是把被測(cè)物體的重量通過(guò)傳感器將重量信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出，放大系統(tǒng)把來(lái)自傳感且微弱信號(hào)放大，放大后的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量通過(guò)數(shù)字顯示器顯示重量。傳感器的測(cè)量電路我們選用單臂電橋測(cè)量電路，應(yīng)變電阻作為橋臂電阻接在電橋電路中。無(wú)壓力時(shí)，電橋平衡，輸出電壓為零；有壓力時(shí)，電橋的橋臂電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，有相應(yīng)電壓輸出。3單元電路的設(shè)計(jì)傳感器的選擇電阻應(yīng)變式傳感器的組成以及原理電阻應(yīng)變式傳感器是將被測(cè)量的力，通過(guò)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：電阻絲溫度系數(shù)引起的。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(guò)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2應(yīng)變式傳感器安裝示意圖單臂電橋測(cè)量電路中，將一個(gè)應(yīng)變片接入電橋?qū)?，?dāng)應(yīng)變片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其變化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4時(shí)，其橋路輸出電壓Uout＝KEε/4。本設(shè)計(jì)采用L—PSIII型電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(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—，所以，電阻應(yīng)變片的電阻變化范圍為—?dú)W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^(guò)程中應(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。圖3單臂電橋測(cè)量電橋圖它由電阻應(yīng)變片電阻R1、R2、R3、R4組成測(cè)量電橋，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加熱絲阻值為50Ω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(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電橋平衡電位RW1，使數(shù)顯表顯示。將10只標(biāo)準(zhǔn)砝碼全部置于傳感器的托盤(pán)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(2V檔測(cè)量)或－。拿去托盤(pán)上的所有砝碼，調(diào)節(jié)電位器RW4（零位調(diào)節(jié)）使數(shù)顯表顯示為。重復(fù)2、3步驟的標(biāo)定過(guò)程，一直到精確為止，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。ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)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，可以和單片機(jī)直接接口。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(kāi)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(kāi)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)。引腳結(jié)構(gòu)：放大電路IN0－IN7：8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0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)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：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IN0－IN7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(kāi)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)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)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0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(méi)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，時(shí)鐘電路VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。ADC0809應(yīng)用說(shuō)明：ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與8031直接相連。初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來(lái)判斷。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)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。LED顯示電路設(shè)計(jì)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。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5MCS-51的接口電路LED顯示電路圖報(bào)警電路的設(shè)計(jì)報(bào)警電路是超過(guò)設(shè)定的范圍，單片機(jī)輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲警報(bào)，如圖所示，當(dāng)BDLL端為低電平時(shí)，有電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器報(bào)警，反之不報(bào)警，這里設(shè)定當(dāng)超過(guò)質(zhì)量的上限時(shí)通過(guò)軟件使8031的口清零，再過(guò)口出來(lái)的低電平信號(hào)連接到BELL端蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。SHAPE圖6報(bào)警電路4總體電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的電子秤以單片機(jī)為主要部件，用匯編語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，硬件則以半橋傳感器為主,測(cè)量0～電子秤，隨時(shí)可改變上限閾值，并達(dá)到閾值報(bào)警的功能。本課程設(shè)計(jì)的電子秤以單片機(jī)為主要部件，利用單臂電橋測(cè)量原理，通過(guò)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)采用單臂電橋測(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。ADC0809A/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。5課程設(shè)計(jì)總結(jié)我們認(rèn)為，在這學(xué)期的電工電子課程設(shè)計(jì)中，在收獲知識(shí)的同時(shí)，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過(guò)程中，我們通過(guò)查找大量資料，請(qǐng)教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在自己利用課外時(shí)間上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這次課程設(shè)計(jì)趣味性強(qiáng)，不僅鍛煉能力，而且可以學(xué)到很多東西，在自己查找資料和同學(xué)的交流過(guò)程中，互動(dòng)學(xué)習(xí)，將知識(shí)融會(huì)貫通。同學(xué)互相提出的革新非常的好，認(rèn)為本學(xué)期的課程設(shè)計(jì)模式非常實(shí)用。但是提議可以申請(qǐng)將課程濃縮，在一定時(shí)間內(nèi)只做這個(gè)，只有高度的集中才能作出好的東西。時(shí)間的緊缺成為一個(gè)很大的問(wèn)題。也希望老師可以為我們知道一下以后的發(fā)展方向。如果可以讓每個(gè)人都有動(dòng)手設(shè)計(jì)以及參與其他的各個(gè)流程，有專門(mén)的知道就更好了。這對(duì)于我們的將來(lái)也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂(lè)，