数字电子秤课程设计文档在线提供1

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1、目录第一节绪论31.1本设计的任务和主要内容 31.2基本工作原理及原理框图第二节硬件电路的设计42.1电阻应变式传感器的选择 42.2三运放大电路的设计 52.3 ADC0809 A/D 转换器 52.4 LED显示电路的设计 72.5总体工作电路原理图第三节软件的设计9第四节设计总结15参考书籍 16程序附图17数字电子秤设计第一节 绪论本课程设计的电子秤以单片机为主要部件， 利用全桥测量原理， 通过对电路输 出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（ V ）改为重 量纲（g）即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应 变式传感器。 电阻应变式传感器是传

2、感器中应用最多的一种， 本设计采用全桥测 量电路，使系统产生的误差更小， 输出的数据更精确。 而三运放大电路的作用就 是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足 A/D 转换器对 输入信号电平的要求。 ADC0809 A/D 转换的作用是把模拟信号转变成数字信号， 进行模数转换， 然后把数字信号输送到显示电路中去， 最后由显示电路显示出测 量结果。1.1 本设计的任务和主要内容设计的主要内容如下：1）运用电阻应变式传感器并采用全桥测量电路2）设计一款电子秤，用 LED 液晶显示器显示被称物体的质量3）电路由全桥测量电桥，三运放大电路，A/D转换电路，LED显示电路4）写出详细的实

3、验报告1.2 基本工作原理及原理框图基本工作原理框图如下:图1.2-1 基本工作原理框图电路方框图如下:图1.2-2电路方框图第二节硬件的设计2.1传感器的选择2.1.1电阻应变式传感器的组成以及原理电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻 变化的元件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。常用的电阻应变片有两种： 电阻丝应变片和半导体应变片，本设计中采用的是电阻丝应变片，为获得高电阻 值，电阻丝排成网状，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两端引出导线，线栅上面粘 有覆盖层，起保护作用。电阻应变片也会有误差，产生的因素很多，所以测量时我们一定要注意，其 中温度的影响最重要，环境温

4、度影响电阻值变化的原因主要是：A.电阻丝温度系数引起的。B.电阻丝与被测元件材料的线膨胀系数的不同引起的对于因温度变化对桥接零点和输出， 灵敏度的影响，即使采用同一批应变片， 也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差，所以对要求精度较高的传感 器，必须进行温度补偿，解决的方法是在被粘贴的基片上采用适当温度系数的自 动补偿片，并从外部对它加以适当的补偿。非线性误差是传感器特性中最重要的 一点。产生非线性误差的原因很多，一般来说主要是由结构设计决定， 通过线性 补偿，也可得到改善。 滞后和蠕变是关于应变片及粘合剂的误差。由于粘合剂 为高分子材料，其特性随温度变化较大，所以称重传感器必须在规定的温

5、度范围 内使用。托盘固定揺迄固定垫爼引出线弹性体图1.2-3应变式传感器安装示意图应变片全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片 初始阻值：Ri = R2= R3= R4，其变化值 Ri=A R2= A R3= R4时，其桥路输 出电压Uout= KE 。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误 差均得到改善。2.1.2电阻应变式传感器的测量电路常规的电阻应变片K值很小，约为2，机械应变度约为0.0000010.001，所 以，电阻应变片的电阻变化范围为0.0005 0.1欧姆。所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路

6、。桥式测量电路有四个电阻，其中任何一个都可以是电阻应变片电阻，电桥的 一个对角线接入工作电压 U，另一个对角线为输出电压 Uo。其特点是：当四个 桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，或则就有电压输出，可利用灵敏检 流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。测量电路是电子秤设计电路中是一个重要的环节，我们在制作的过程中应尽 量选择好元件，调整好测量的范围的精确度，以避免减小测量数据的误差。J2Uin图1.2-5 三运放大电路结构图它由电阻应变片电阻 R1、R2、R3、R4组成测量电桥，Ri =R3= R4=350Q，加热丝阻值为50Q左右，测量电桥的电源由稳压电源 Uin供给。将差动

7、 放大器调零，合上电源开关，调节电桥平衡电位 RW1，使数显表显示0.00V。将 10只标准砝码全部置于传感器的托盘上， 调节电位器RW3 （增益即满量程调节） 使数显表显示为0.200V（2V档测量）或0.200V。拿去托盘上的所有砝码，调节 电位器R W4（零位调节）使数显表显示为0.0000V。重复2、3步骤的标定过程， 一直到精确为止，把电压量纲V改为重量纲g,就可以称重。成为一台原始的电 子秤。2.2三运放大电路本次课程设计中，需要一个放大电路，我们将采用三运放大电路，主要的元 件就是三运放大器。在许多需要用 A/D转换和数字采集的单片机系统中，多数 情况下，传感器输出的模拟信号都很

8、微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一 定倍数的放大，才能满足 A/D转换器对输入信号电平的要求，在此情况下，就 必须选择一种符合要求的放大器。图1.2-6三运放大电路结构图2.3 ADC0809 A/D 转换器ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控 制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式 A/D转换器，可以和单片机直接接口。2.3.1 ADC0809勺内部逻辑结构：IMOINIIN2DBIN4IMSIHSIN?ABCALE由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。 多路开关可选通8个模拟通道，

9、允许8路模 拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D转换完 的数字量，当0E端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。m3IN2rmENOLN6ArfSTTB28Tv26Ts2d23zT20TsL7cVKFF-mD2232引脚结构：INO IN7: 8条模拟量输入通道ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是 0 5V，若信号太小, 必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快, 则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当 ALE线为高电平时，地址锁存与 译码器将A

10、, B, C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的 模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通INO IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7数字量输出及控制线：11条ST为转换启动信号：当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进 行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行 A/D转换。OE为输出允许信 号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=

11、 1,输出转换得到的数据；OE = 0,输出数据线呈高阻状态。D7 D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线：因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须 由外界提供，通常使用频率为 500KHZ，VREF ( + ), VREF ()为参考电压输入。233 ADC0809应用说明：1) ADC0809内部带有输出锁存器，可以与 8031直接相连。2) 初始化时，使ST和OE信号全为低电平。3) 送要转换的哪一通道的地址到 A，B，C端口上。4) 在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。5) 是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。6) 当EOC变为高电平时，这时给 OE为高

12、电平，转换的数据就输出给单 片机了。2.4 LED显示电路设计2.4.1 LED显示器结构与原理LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种。共阴极 LED显示块 的发光二极管阴极共地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮； 共阳极LED显示块的发光二极管阳极并接。2.4.2 LED显示器与显示方式在单片机应用系统中使用 LED显示块构成N位LED显示器。N位LED显 示器有N根位选线和8*N根段选线。根据显示方式不同，位选线与段选线的连 接方法不同。段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮，暗。LED显示器

13、有静态显示与动态显示两种方式。我们使用的为动态显示LED动态显示方式。在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O 口控制，而共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O 口线控制。llt in?H 31L-i *i：- i- PJF I-LEMW迂L,1 图2.4-1LED 显示电路图总体工作电路原理图ilJ. I;8155 PA 口地址 ; PB 口地址FLAG ORG AJMP ORG AJMP MAIN ：SETB SETB SETB LCALL LCALL LCALL LCALL AJMP AD_SORT:MOVSETRMOVXMOVXWAIT:J

14、BRETINT1:MOVXMOV CLR RET1 DLSLED:MOVMOVLOOP:MOVMOVX INC MOV ADD MOVC第三节 软件的设计;ADC0809 通道 IN0 地址 7FF8H7F01H7F02HBIT 7FH 0000H MAIN 0013HINT1IT1EAEX1AD_SORTBCD_SORTDISLEDDELAY_LOMAINR0,#60HFLAGDPTR,#7FF8H DPTR,AFLAG ,WAITA,DPTRR0,AFLAGR3,#01HA,R3DPTR,#7F01H DPTR,ADPTRA,R0A,#0DHA,A+PCDIR1:MOVXDPTR,ALCA

15、LLTIM2INCR0MOVA,R3JBACC.1,LOOP1RLAMOVR3,AAJMPLOOPLOOP1:RETTIM2:MOVR7,#04HDLT1:MOVR6,#FFHDLT2:DJNZR6,DLT2DJNZR7,DLT1RETBCD_SORT:MOVA,R0RLAMOVB,#10HDIVABMOVR0,BINCR0MOVR0,ARETDELAY_LO:PUSH 0PUSH 1PUSH 2MOV 0,#01H;DELAY_LO1:MOV 1,#00H DELAY_LO2:MOV 2,#0B2H;DJNZ 2,$DJNZ 1,DELAY_LO2DJNZ 0,DELAY_LO1POP 2P

16、OP 1POP 0RETEND3、附录3.1. 力加载（全桥电路） - 数字电子秤采用全桥测量电路， 经过三运放大电路进行信号放大， 具有精度高， 性能稳 定，测量准确，使用方便等优点。基本原理：本设计由以下四部分组成： 电阻应变传感器、 信号放大系统、模数转换系统、 显示器。其原理图如下所示。测量过程是把被测物体的重量通过传感器将重量信号转化为电压信号输出，放大系统 把来自传感且微弱信号放大， 放大后的电压信号经过模数转换把模拟量转换成数字量， 数字 量通过数字显示器显示重量。 传感器的测量电路我们选用全桥测量电路， 应变电阻作为桥臂 电阻接在电桥电路中。无压力时，电桥平衡，输出电压为零；有压力时，电桥的桥臂电阻值 发生变化， 电桥失去平衡，有相应电压输出。 三运放大电路是把传感器的微弱信号放大，以 满足模数转换的要求， 为保证测量的准确， 放大器应该尽量做到高阻输入低阻输出， 因此一 般选用运算系统组成放大电路。