電子天平的設(shè)計(jì)

目前，電子計(jì)價(jià)秤的使用非常普及，逐漸會(huì)取代傳統(tǒng)的桿秤。由壓力傳感器制作的電子秤已廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè),特別是微處理機(jī)的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)本文介紹了一種以MSP430單片機(jī)微處理器最小系統(tǒng)，并配以幾個(gè)主要的集輸入單價(jià)，準(zhǔn)確計(jì)算出物品的金額；同時(shí)把重量、金額顯示到液晶LCD上，它可以分析壓力過量程，并發(fā)出超重提示。關(guān)鍵詞：壓力傳感器放大器單片機(jī)aa1.1稱重技術(shù)和衡器的發(fā)展11.2電子秤的發(fā)展現(xiàn)狀12.2硬件設(shè)計(jì)電路原理圖4第3章MSP430單片機(jī)電子秤系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.5.2MSP430F436結(jié)構(gòu)3.5.4MSP430F436存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和地址空間23第4章鍵盤和LCD的設(shè)計(jì)4.1鍵盤電路設(shè)計(jì)24秤無疑具有極其廣闊的市場(chǎng)前景。本文設(shè)計(jì)的電子秤以MSP430單片機(jī)為主要部件,通過對(duì)硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。硬件由電阻應(yīng)變式稱重傳感器、MSP430INA156和LCD液晶組成電子秤，可測(cè)量0～。稱重傳感器輸出的電量是模擬量，數(shù)值比較小，達(dá)不到A/D轉(zhuǎn)換接收的電壓范圍。所以送A/D轉(zhuǎn)換之前要對(duì)其進(jìn)行前端放大、整形濾波等處理，由儀器放大器電路實(shí)現(xiàn)；然后，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果才能送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將其數(shù)據(jù)送入LCD顯示。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。作為重量測(cè)量?jī)x器，智能電子秤在各行各業(yè)開始顯現(xiàn)其測(cè)量準(zhǔn)確，測(cè)量速度快，為測(cè)量領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。橋傳感器為主,測(cè)量0～500g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。稱重傳感器輸出的電量是模擬量，數(shù)值比較小達(dá)不到A/D轉(zhuǎn)換接收的電壓范圍。所以送A/D轉(zhuǎn)換之前要對(duì)其進(jìn)行前端放大、整形濾波等處理。然后，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果才能送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示。其數(shù)據(jù)顯示部分采用LCD2、閾值修改與重設(shè)功能。3、超值報(bào)警功能。解智能儀器的工作原理以及其優(yōu)異的性能。論述調(diào)試與分析過程。利用《CSY-2000傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)》中的電阻應(yīng)變片式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓剿脑?～5V之間的信號(hào)。A/D進(jìn)行A/DA/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809/顯示采用8279，蜂鳴器由單片機(jī)的P1.1口控制。路進(jìn)入A/DLCD顯示器顯示。原理框圖如圖2-1所示。2.2半橋電子秤的硬件方案設(shè)計(jì)1．測(cè)量部分:用半橋傳感器和振動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)從非電量（質(zhì)量）到電量（電壓）的轉(zhuǎn)換即。2．調(diào)理電路：主要指由雙運(yùn)放組成的運(yùn)算放大電路。由于半橋傳感器的輸出電壓比較小，只有幾個(gè)毫伏，而A/D轉(zhuǎn)換器要求的電壓在0V-5V之間,而放大電路的增益是可調(diào)的，故運(yùn)用運(yùn)算放大電路將電壓信號(hào)放大到所要求的的范圍。濾波電路。3．A/D轉(zhuǎn)換部分：計(jì)算機(jī)所能處理的是二進(jìn)制的數(shù)字量，而傳感器經(jīng)過放大器A/D轉(zhuǎn)換電路完成從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。4示并與A/D值比較，控制蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。6．報(bào)警電路部分：在所秤質(zhì)量超過設(shè)定閾值時(shí)，報(bào)警電路工作，蜂鳴器報(bào)警。設(shè)計(jì)、報(bào)警子程序的設(shè)計(jì)幾大部分。是實(shí)現(xiàn)超值報(bào)警功能的關(guān)鍵部分。傳感器輸出值與顯示值之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。A/D采樣值為十六進(jìn)制數(shù)，LCD顯示需要BCD來完成。數(shù)據(jù)采集子程序是控制A/D數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。這是數(shù)字化電子秤的關(guān)鍵。定的需求。并將鍵盤掃描值保存、顯示。鍵盤是電子秤的主要控制部件，不同按0～9FE”為確定閾值輸入?！盌”為進(jìn)入設(shè)置閾值界面。電阻值的大小，就可以反映外界力的大小。3.1.2傳感器的分類和選擇所謂半橋，即將電橋的四臂接入四應(yīng)變片。其中：一片受拉，一片受壓，另外兩應(yīng)變片不受力。全橋是兩片受拉，兩片受壓，故靈敏度比半橋式的大一倍。本方案采用半橋式傳感器。傳感器輸出電壓為毫伏級(jí)，而A/D轉(zhuǎn)換器所能處理的電壓是0～5V，所以必須在A/D轉(zhuǎn)換器前加入一個(gè)前置差動(dòng)放大電路以實(shí)現(xiàn)電壓的放大，放大倍數(shù)為100～200倍，使輸出電壓為0～5V。故采用三運(yùn)放結(jié)構(gòu)。的溫度穩(wěn)定性，低噪單端輸出和和增益調(diào)整方便，適于在傳感器電路中應(yīng)用。如圖3-2所示，圖中為增益調(diào)節(jié)電阻，整個(gè)芯片僅為外接電阻，而運(yùn)放為增益為1的差動(dòng)輸入放大器。利用理想運(yùn)放條件可列寫方程。進(jìn)行模數(shù)變換時(shí)，從啟動(dòng)變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出，需要一定的時(shí)間，即A/D轉(zhuǎn)換的孔徑時(shí)間。當(dāng)輸入信號(hào)頻率較高，由于孔徑時(shí)間的存在，會(huì)造成較正確的數(shù)據(jù)采集。采樣保持器通常由保持電容器、模擬開關(guān)和運(yùn)算放大器組成。其中對(duì)于低速場(chǎng)管、場(chǎng)效應(yīng)管來作為開關(guān)。采樣保持器的原理：如圖，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，V1通過限電流電阻向電容C充電，在電容值合理的情況下，V0隨Vi的變化而變化；當(dāng)K斷開時(shí)，由于電容C有一定的容量，此時(shí)輸出V0保持輸入信號(hào)再開斷開瞬間的電平值。在模擬信號(hào)輸入通道中，是否需要加采樣/保持器，取決于模擬信號(hào)的變化頻率和A/D須在A/D轉(zhuǎn)換器前加采樣/保持器。但如果輸入模擬量是直流量或者被測(cè)信號(hào)模擬量隨時(shí)間變化非常緩慢，采樣/保持（S/H）電路可以省去。設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換器用的是ADC0809A/D8路8位逐次逼近式轉(zhuǎn)換器，結(jié)果為8并且它的轉(zhuǎn)換精度在0.1%上下，比較適中，適用于一般場(chǎng)合。和與ADD.AADD.B00AOOOH的質(zhì)量，也可以進(jìn)行報(bào)警提示。LCD液晶顯示器是一種極低功耗顯示器，從電子表到計(jì)算器，從袖珍時(shí)儀表到便攜式微型計(jì)算機(jī)以及一些文字處理機(jī)都廣泛利用了液晶顯示器。本設(shè)計(jì)采用的顯示模塊是128×64819216X161288X1664X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。可與CPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機(jī)：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等。M×N84.1引言程圖，并選擇合適的語言編寫程序；最后按照軟件總體設(shè)計(jì)時(shí)給出的結(jié)構(gòu)框圖，將各模塊連接成一個(gè)完整的程序。在主程序的設(shè)計(jì)中要合理地調(diào)用各模塊程序，特別注意各模塊的入口、出口及對(duì)硬件的、資源占用情況。采用模塊化設(shè)計(jì)方法以后依據(jù)儀表的功能要求將軟件的初始化模塊、轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、比較報(bào)警模塊、鍵盤輸入模塊、鍵功能處理模塊、延時(shí)模塊。分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試，然后把它們連接起來，進(jìn)行總調(diào)。而硬件分成主機(jī)、過程通道、人機(jī)聯(lián)系部件、通信接口和電源等模塊。模塊化設(shè)計(jì)、研制、調(diào)試和修改，從而使復(fù)雜的工作得以簡(jiǎn)化。模塊之間的相互獨(dú)立也有方法連接起來，才能構(gòu)成完整的儀表，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和輸出等各塊。模塊之間的聯(lián)系是由數(shù)據(jù)接口（數(shù)據(jù)緩沖器和標(biāo)志狀態(tài)）來完成的。硬件模塊的連接，是通過商業(yè)化的模板進(jìn)行連接完成的。要的。監(jiān)控程序的主要作用是實(shí)時(shí)的響應(yīng)來自系統(tǒng)的各種信息，按信息的類別進(jìn)行處理；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)的采取有效的措施，消除故障，保證系統(tǒng)能夠繼續(xù)進(jìn)行正常工作。要求。另外完成A/D的采樣結(jié)果從十六進(jìn)制數(shù)向十進(jìn)制數(shù)形式轉(zhuǎn)化。在IN0輸入的數(shù)最大為5V500g對(duì)應(yīng)的是4.8V制轉(zhuǎn)換方便，將系數(shù)放大100倍。并用小數(shù)點(diǎn)位置的變化體現(xiàn)這一過程。因而系數(shù)為：43．2數(shù)制轉(zhuǎn)換8166數(shù)據(jù)采集用A/D0809芯片來完成，主要分為啟動(dòng)、讀取數(shù)據(jù)、延時(shí)等待轉(zhuǎn)換結(jié)束、讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果、存入指定內(nèi)存單元、繼續(xù)轉(zhuǎn)換（退出）幾個(gè)步驟。ADC0809初始化后，就具有了將某一通道輸入的0～5模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字量00H—FFH，然后再存入8031內(nèi)部RAM的指定單元中。在控制方面有所區(qū)別?？梢圆捎贸绦虿樵兎绞?，延時(shí)等待方式和中斷方式。圖調(diào)用8279當(dāng)前的顯示數(shù)據(jù)顯示符號(hào)。顯示歡迎界面顯示功能選擇界面有無按鍵有無按鍵是否為D是否為E是否為F顯示測(cè)量界面鍵盤輸入界面YNNYYYNNY圖4-4LCD顯示流程框圖開始返回為了是過程信息、按鍵內(nèi)容與顯示緩沖器相銜接，設(shè)計(jì)人員可在用戶RAM區(qū)開辟一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，作為顯示管理模塊與其他功能模塊的數(shù)據(jù)接口。如圖4-53.5.1的4X4以得出0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F各鍵對(duì)應(yīng)的鍵值：0D8H,0D0H,0D1H,0D2H,0C8H,0C9H,0CAH,0C0H,0C1H,0C2H，0C3H,0CBH,0D3H,0DBH,0DAH,0D9H碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。則將P1.0置為1，將發(fā)光二極管點(diǎn)亮，或使蜂鳴器發(fā)出聲音。這就需要一段比較程序以及一小段置1清0程序。子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、鍵盤掃描子程序、報(bào)警子程序。軟件調(diào)行硬件的連接。同樣硬件部分的調(diào)試也是不需要軟件連接而獨(dú)立進(jìn)行的。組裝工作。5.2調(diào)試故障及原因分析故障一：傳感器顯示電壓示數(shù)范圍與要求的LCD顯示器的質(zhì)量示數(shù)范圍不符。原因分析：沒有選擇好轉(zhuǎn)換系數(shù)，使質(zhì)量范圍不能滿足要求。解決方法：修改程序中的轉(zhuǎn)換子程序部分，在進(jìn)制轉(zhuǎn)換時(shí)計(jì)算出轉(zhuǎn)換系數(shù)值。故障二：經(jīng)過放大器的傳感器信號(hào)不穩(wěn)定，且不滿足設(shè)定的放大倍數(shù)。倍數(shù)。運(yùn)算放大器。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，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。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。發(fā)出的信號(hào)不是很穩(wěn)定，所以稱重時(shí)誤差很大。如果使用精密度較高的傳感器，效果會(huì)好的多。A/D數(shù)，以便選取。還有就是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，選取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系數(shù)，使輸出滿足量程要求。最后是結(jié)果的顯示。本次設(shè)計(jì)使用LCD液晶顯示器，顯示效果較好。參考文獻(xiàn)1．趙茂泰.智能儀器原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2004：100-1562．張毅剛.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003：142-1693．賈伯年，俞樸.傳感器技術(shù).東南大學(xué)出版社，2000：33-624．單成祥.傳感器理論設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用.國(guó)防工業(yè)出版社，1999：78-1335．李道華，李玲，朱艷.傳感器電路分析與設(shè)計(jì).200061-881．趙茂泰.智能儀器原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2004：100-1562．張毅剛.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003：142-16