基于c51單片機的電子天平-文庫吧
2025-01-03 14:35 本頁面
【正文】 更先進(jìn)的智能儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測量儀器在遠(yuǎn)離、功能、精度及自動化水平定方面發(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)實驗和應(yīng)用工程的自動化程度得以顯著提高。作為重量測量儀器，智能電子秤在各行各業(yè)開始顯現(xiàn)其測量準(zhǔn)確，測量速度快，易于實時測量和監(jiān)控的巨大優(yōu)點，并開始逐漸取代傳統(tǒng)型的機械杠桿測量稱，成為測量領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。本文設(shè)計的電子秤以單片機為主要部件，用匯編語言進(jìn)行軟件設(shè)計，硬件則以半橋傳感器為主,測量0～500g電子秤，隨時可改變上限閾值，并達(dá)到閾值報警的功能。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)果才能送單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示。其數(shù)據(jù)顯示部分采用LCD顯示，成本低且能很好地實現(xiàn)所要求的功能。本次課設(shè)完成的電子秤的主要優(yōu)點是：實時測量與監(jiān)控。閾值修改與重設(shè)功能。超值報警功能。測量精度高。顯示速度快、準(zhǔn)確。本文設(shè)計的電子秤雖然是一個極其簡單的智能儀器，但是通過它可以更深入的了解智能儀器的工作原理以及其優(yōu)異的性能。 本文的主要內(nèi)容 本文分為五章，第一章主要介紹課題的產(chǎn)生背景和本文講述的主要內(nèi)容；第二章主要方案的論證，包括任務(wù)的分析實現(xiàn)、硬件和軟件的方案設(shè)計；第三章詳細(xì)介紹半橋電子秤的硬件設(shè)計；第四章講述半橋電子秤的軟件設(shè)計；第五章主要論述調(diào)試與分析過程。第2章 方案論證 半橋電子秤的任務(wù)分析與實現(xiàn)2．1．1設(shè)計任務(wù)利用《CSY2000傳感器與檢測技術(shù)實驗臺》中的電阻應(yīng)變片式傳感器實驗?zāi)０逋瓿煞Q重的傳感器部分。在傳感器的輸出端連接放大電路以及濾波整形電路，得到所要的在0～5V之間的信號。本設(shè)計主要利用單片機實驗箱（含A/D轉(zhuǎn)換）、單片機仿真器等對傳感器輸出量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、顯示，并利用單片機控制蜂鳴器，實現(xiàn)超值報警功能。其中，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809，鍵盤/顯示采用8279。技術(shù)指標(biāo)：（1） 。（2）測重范圍：0～500g。 由于電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，從而引起電壓發(fā)生變化，即電橋的輸出電壓反映了相應(yīng)的受力狀態(tài)。利用半橋傳感器測應(yīng)力的變化，可以間接的測量物體的質(zhì)量。傳感器測出的信號經(jīng)過放大電路、整形濾波電路進(jìn)入A/D放大器、單片機，最后通過單片機運行軟件程序進(jìn)行計算，最后送交LCD顯示器顯示。原理框圖如圖21所示。 首先由圖22了解電子秤的構(gòu)成： 根據(jù)任務(wù)的要求，半橋電子秤的硬件部分分成以下幾個部分：1．測量部分:用半橋傳感器和振動臺實現(xiàn)從非電量（質(zhì)量）到電量（電壓）的轉(zhuǎn)換即 。2．調(diào)理電路：主要指由雙運放組成的運算放大電路。由于半橋傳感器的輸出電壓比較小，只有幾個毫伏，而A/D轉(zhuǎn)換器要求的電壓在0V5V之間,而放大電路的增益是可調(diào)的，故運用運算放大電路將電壓信號放大到所要求的的范圍。傳感器的輸出信號，在實驗條件下會產(chǎn)生噪聲，為了避免干擾消除噪聲，就需要濾波電路。3．A/D轉(zhuǎn)換部分：計算機所能處理的是二進(jìn)制的數(shù)字量，而傳感器經(jīng)過放大器出來的信號是模擬量，計算機不能處理，所以需要一個A/D轉(zhuǎn)換電路完成從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。4．單片機：采集的信號要進(jìn)行顯示，閾值要進(jìn)行比較等都要經(jīng)過單片機的處理。單片機主要完成數(shù)據(jù)處理，使顯示值與稱重值對應(yīng)。同時對鍵盤輸入閾值進(jìn)行顯示并與A/D值比較，控制蜂鳴器進(jìn)行報警。5．鍵盤/顯示電路：閾值設(shè)定與稱重值顯示。6．報警電路部分：在所秤質(zhì)量超過設(shè)定閾值時，報警電路工作，蜂鳴器報警。 半橋電子秤的軟件方案設(shè)計根據(jù)模塊化設(shè)計程序的思想設(shè)計程序，其中包括：監(jiān)控子程序的設(shè)計、數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計、數(shù)據(jù)采集子程序的設(shè)計、鍵盤掃描子程序的設(shè)計、顯示子程序的設(shè)計、報警子程序的設(shè)計幾大部分。監(jiān)控程序?qū)崟r監(jiān)測測量值的范圍，若超出閾值則調(diào)用報警子程序，實現(xiàn)報警，它是實現(xiàn)超值報警功能的關(guān)鍵部分。傳感器輸出值與顯示值之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。A/D采樣值為十六進(jìn)制數(shù)，LCD顯示需要BCD碼，所以數(shù)制之間需要轉(zhuǎn)換。這些過程都需要通過數(shù)據(jù)處理子程序來完成。數(shù)據(jù)采集子程序是控制A/D轉(zhuǎn)換的程序，通過它啟動轉(zhuǎn)換，并將采集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲區(qū)。這是數(shù)字化電子秤的關(guān)鍵。鍵盤掃描子程序?qū)崟r監(jiān)視鍵盤是否有有重設(shè)閾值的要求，實現(xiàn)對鍵盤閾值重新設(shè)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，不同按鍵又有不同的功能定義，“0～9”為數(shù)據(jù)區(qū)，“F”返回重新設(shè)置閾值界面。“E”為確定閾值輸入。”D”為進(jìn)入設(shè)置閾值界面。顯示子程序是將測量結(jié)果送顯示器顯示。是電子秤的窗口部件。第3章 電子秤的硬件設(shè)計 傳感器的選擇。應(yīng)變式電阻傳感器的工作原理：當(dāng)導(dǎo)體或半導(dǎo)體受到外力作用時，會產(chǎn)生機械變形，從而導(dǎo)致阻值變化。導(dǎo)體與半導(dǎo)體的電阻與電阻率及其幾何尺寸有關(guān)。當(dāng)導(dǎo)體受外力作用時，電阻率及幾何尺寸的變化會引起電阻的變化。因此，通過測量電阻值的大小，就可以反映外界力的大小。電阻型應(yīng)變片傳感器的測量電路可采用橋式測量電路。橋式測量電路有四個電阻，其中任何一個電阻均可以是應(yīng)變片。 應(yīng)變片式電阻傳感器按其測量電路（橋式）可分為單臂式、半橋式、全橋式三種。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。 放大電路的設(shè)計傳感器輸出電壓為毫伏級，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)換器前加入一個前置差動放大電路以實現(xiàn)電壓的放大，放大倍數(shù)為100～200倍，使輸出電壓為0～5V。由于單運放在應(yīng)用中要求外圍電路匹配精度高、增益調(diào)整不便、差動輸入阻抗低，故采用三運放結(jié)構(gòu)。三運放結(jié)構(gòu)具有差動輸入阻抗高、共膜抑制比高、偏置電流低等優(yōu)點，且有良好的溫度穩(wěn)定性，低噪單端輸出和和增益調(diào)整方
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