【正文】 10 壓 Uo，如圖 32 所示。應(yīng)變計(jì)初始化阻值是 R1＝ R2＝ R3＝ R4，當(dāng)其變化值 ΔR 1＝ ΔR 2＝ ΔR 3＝ ΔR 4時(shí)，其橋路輸出電壓 Uout＝ KEε 。產(chǎn)生非線性誤差的原因很多，一般來說主 要是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定，通過線性補(bǔ)償，也可得到改善 [7]。 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 圖 31 應(yīng)變式傳感器安裝示意圖 在制作過程中，由于有些電阻應(yīng)變計(jì)本身就存在誤差，產(chǎn)生誤差的因素很多，在測(cè)量時(shí)我們一定要特別注意，尤其以溫度的影響最重要，環(huán) 境溫度影響電阻值變化的原因主要是： ① 應(yīng)變計(jì)敏感絲柵電阻溫度系數(shù)； ② 應(yīng)變計(jì)絲柵的線膨脹系數(shù)與彈性體的線膨脹系數(shù)不一致 [6]。 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 第 3章 硬件設(shè)計(jì) 傳感器的設(shè)計(jì) 電阻應(yīng)變式傳感器的組成及原理 電阻應(yīng)變式傳感器由電阻應(yīng)變計(jì)、彈性體和測(cè)量電路三部分組成 [4]。無外力作用時(shí)，橋路平衡，輸出電壓為零；有外力作用時(shí)，電阻應(yīng)變計(jì)的阻值 發(fā)生變化，橋路失去平衡，有相應(yīng)的電壓輸出。但價(jià)格相對(duì)較高。AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 單片機(jī)可以提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。它的外圍接線極其簡(jiǎn)單， AD7810 的轉(zhuǎn)換時(shí)間為 2μs ，采用標(biāo)準(zhǔn) SPI同步串行接口輸出和單一電源（ ～ ）供電。 綜合比較二者的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)最終采用 LCD1602 作為顯示器。但是它的顯示存在信息量少，顯示不直觀，不易理解，連線復(fù)雜等缺點(diǎn)。 顯示器的選擇方案 方案一：采用 LED（數(shù)碼管）顯示。 本設(shè)計(jì)則是以智能電子測(cè)量為設(shè)計(jì)方向，將傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)放大系統(tǒng)放大，再經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后將信號(hào)發(fā)送到 CPU 控制系統(tǒng)處理并傳送給 LCD 顯示系統(tǒng)顯示。目前，電子秤在稱量速度方面需要進(jìn)一步的研究。做為重量測(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，易于實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控的巨大優(yōu)點(diǎn)，并開始逐漸取代傳統(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。 本設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 近幾年，我國(guó)的電子稱重系統(tǒng)從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。通過對(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，在此基礎(chǔ)上增加了 LCD 顯示、鍵盤控制及閾值報(bào)警功能，隨時(shí)可改變上限閾值，調(diào)節(jié)單價(jià)，去皮處理，顯示總價(jià)格的功能 ，使本產(chǎn)品智能化，符合現(xiàn)代社會(huì)電子信息化的要求。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，傳感器， A/D轉(zhuǎn)換， LCD顯示，閾值報(bào)警 II THE DESIGN OF MCUBASED ELECTRONIC WEIGHER ABSTRACT In this paper, SCM was chosen as the main ponent of the electronic weigher. Software program was designed by using C language, and the hardware contains 7 parts: sensor, amplification system, A/D conversion system, CPU, LCD display system, alarm system and keyboard control system circuit. By examining the linear relationship between the output voltage and the standard weight, a specific mathematical model was established, and then we should change the voltage dimensionality (V) to weight voltage (g), thus a original electronic weigher was obtained. On this basis, the electronic weigher can be intelligentized by adding LCD display system, keyboard control system and threshold alarm system. The upper threshold and the unit price of the electronic weigher can be changed at any time, and the total price can be displayed on the LCD. This intelligentized product meets the requirements of this electronic times. Key Words: SCM, sensor, A/D conversion, LCD display, threshold alarm III 目錄 摘 要 ............................................ I ABSTRACT ........................................ II 目錄 ........................................... III 第 1 章 緒論 ....................................... 1 引言 ...........................................1 本設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 ........................1 本設(shè)計(jì)的選題及意義 ..............................2 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) ................................ 3 顯示器的選擇方案 ................................3 AD芯片的選擇方案 ...............................3 CPU的選擇方案 ..................................4 總體方案的設(shè)計(jì) ..................................5 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) ................................... 7 傳感器的設(shè)計(jì) ....................................7 電阻應(yīng)變式傳感器的組成及原理 .................7 電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量電路的設(shè)計(jì) ...............9 A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) ..........................10 ADC0809 芯片的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) ...................10 ADC0809 芯片的外部結(jié)構(gòu) ......................11 IV ADC0809 芯片的使用說明 ......................13 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) ..........................13 CPU控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) ..........................14 AT89C52 芯片 簡(jiǎn)介 ............................14 AT89C52 芯片的引腳說明 ......................15 單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì) ........................18 顯示系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) .............................19 液晶顯示簡(jiǎn)介 ................................19 LCD1602 的結(jié)構(gòu)及引腳功能 .....................20 顯示電路的硬件設(shè)計(jì) ..........................22 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) .................................22 產(chǎn)品實(shí)物圖 .....................................24 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) .................................. 24 主程序的設(shè)計(jì) ...................................24 AD數(shù)據(jù)采集及處理子程序的設(shè)計(jì) ...................25 鍵盤處理程序的設(shè)計(jì) .............................27 第 5 章 設(shè)計(jì)結(jié)果與展望 ............................. 30 設(shè)計(jì)結(jié)果 .......................................30 展望 ..........................................31 參考文獻(xiàn) ......................................... 32 附錄 1 ........................................... 35 附錄 2 ........................................... 36 V 致謝 ............................................ 50 作品使用說明書 ................................... 51 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 第 1章 緒論 引言 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)量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響。電子稱重技術(shù)逐漸從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展，從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展，從單參數(shù)測(cè)量向多參本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 數(shù)測(cè)量發(fā)展。 在國(guó)際上，一些發(fā)達(dá)國(guó)家在電子稱重力一面，從技術(shù)水平、品種和規(guī)模等方到了較高的水平。在稱重傳感器方面，國(guó)外產(chǎn) 品的品種和結(jié)構(gòu)又有創(chuàng)新，技術(shù)功能和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 在此基礎(chǔ)上還增加了鍵盤控制及閾值報(bào)警功能，隨時(shí)可改變稱重上限閾值，本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 調(diào)節(jié)單價(jià)，顯示總價(jià)格，去皮處理等功能，使本產(chǎn)品進(jìn)一步智能化，更接近本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念。 LED（數(shù)碼管）是lightemitting diode 的縮寫， 它經(jīng)過合理的設(shè)置可以完成顯示被測(cè)物質(zhì)量、單價(jià)、總價(jià)以及可測(cè)上限值的任務(wù)，并且經(jīng)濟(jì)耐用。 方案二 ： 采用 LCD（液晶屏）顯示。 AD芯片的選擇方案 方案一：采用 AD7810 作為 A/D 轉(zhuǎn)換器件。在自動(dòng)低功耗模式下，該器件在轉(zhuǎn)換吞吐率為 1kSPS 時(shí)的功耗僅為 27μW ，因此特點(diǎn)適合于便攜式儀表及各種電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合使用。 它是逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。而且我們做的很多產(chǎn)品都是在 51 的基礎(chǔ)上完成，對(duì) 51 系列的單片機(jī)相對(duì)來說較為熟悉。 綜上分析，由于考慮到器件的價(jià)格 、現(xiàn)有資源 和對(duì)器件 的掌握程度，控制器模塊選擇方案一。但是由于此電壓信號(hào)過于微弱，難以被 ADC0809 采集，則需經(jīng)過放大電路放大才能經(jīng) ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。本次設(shè)計(jì)所采用的 傳感器如圖 31 所示。因此當(dāng)溫度變化時(shí)，在被測(cè)體受力狀態(tài)及大小不變時(shí)，輸出電壓會(huì)有一定的變化。 滯后和蠕變是關(guān)于應(yīng)變片及粘合劑的誤差。其中 K 為應(yīng)變靈敏系數(shù)， ε 為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化， E 為電橋供電電壓。其特點(diǎn)是：當(dāng) R1R3＝ R2R4時(shí)，電橋輸出 Uo為零，電橋處于平衡狀態(tài)，否則電橋不平衡，就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計(jì)來 測(cè)量，所以電橋能夠精確地測(cè)量微小的電阻變化。 其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 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)。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ； REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓； Vcc：電源，＋ 5V； GND：地。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信 號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。由于 ADC0809 芯片的 時(shí)鐘頻率的要求，則需將 單片機(jī)的 ALE 信號(hào)分頻再傳給 ADC0809，本設(shè)計(jì)選用兩個(gè) D 觸發(fā)器對(duì) ALE 信號(hào)進(jìn)行分頻。 AT89C52 有