【正文】 要手段 ,對加強企業(yè)管理、嚴格生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、交通運輸、港口計量和科學(xué)研究都起到了重要作用。 電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計量器具，是國計民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會經(jīng)濟效益的提高。 60 年代初期出現(xiàn)機電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過 40 多年的不斷改進與完善，我國電子衡器從最初的機電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。 稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個組成部分，推進了工業(yè)生產(chǎn)的自動化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強 企業(yè)管理、改善經(jīng)營管理等多方面的作用。 36 附錄 2 英文參考資料 29 本章小結(jié) 20 顯示電路設(shè)計 12 單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計 11 所用單片機的簡介 10 本章小結(jié) 8 數(shù)據(jù)采集模塊方案選型 8 電源模塊方案選型 8 稱重儀的主控制系統(tǒng)工作原理 7 稱重儀的主控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1 課題背景 software features Kaiji detection, mainly byscan automatically after power LED digital tube, to prevent damage caused by certain digital visual error。 但是，數(shù)字量 D 并不是重物的實際重量值 W， W 需要由數(shù)字量 D 在控制器內(nèi)部經(jīng)過一系列的運算 —— 即數(shù)據(jù)處理才能得到。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 本設(shè)計是基于單片機的稱重儀，它的硬件電路設(shè)計包括單片機最小系統(tǒng)、A/D 轉(zhuǎn)換器、稱重傳感器、語音電路、 LED 顯示電路、177。 整個設(shè)計系統(tǒng)由 Atmel 公司生產(chǎn) 51 系列 89S51 單片機進行控制；軟件實現(xiàn)功能開機檢測，主要是開機后自動逐個掃描 LED 數(shù)碼管，以防止某段數(shù)碼管損壞造成視覺誤差；出于人性化考慮我們還可以增加語音電路，實現(xiàn)自動語音播報重量。 for humanity we can consider increase the voice circuit, and automatic voice broadcast weight. Keywords: weighing instrument。 I Abstract II 目 錄 III 第 1 章 緒論 1 課題設(shè)計要求 4 稱重儀的國內(nèi)外現(xiàn)狀 6 稱重儀的總系統(tǒng)框圖 6 稱重儀的主控制系統(tǒng)設(shè)計 9 主控制器模塊方案選型 10 數(shù)據(jù)顯示模塊方案選型 10 報警模塊方案選型 12 電源電路設(shè)計 錯誤 !未定義書簽。 26 第 4 章 稱重儀的系統(tǒng)程序設(shè)計 28 顯示程序設(shè)計 31 結(jié) 論 稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國民經(jīng)濟各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟效益。 現(xiàn)今 電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。 課題研究目的與意義 隨著自動化測試技術(shù)的發(fā)展， 傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)在功能、精度、性價比等方面已難以滿足人們的需要，尤其在智能化、便捷式、對微小質(zhì)量的測量方面更顯得力不從心。電子衡器具有反應(yīng)速度快、測量范圍廣、應(yīng)用面廣、結(jié)構(gòu)簡單、 使用操作方便、信號遠傳便于計算機控制等特點，被廣泛應(yīng)用于煤炭、石油、化工、電力、輕工、冶金、礦山、交通運輸、港口建筑機械制造和國防等各個領(lǐng)域。 稱重儀的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)外稱重儀現(xiàn)狀 50 年代中期電子技術(shù)的滲入推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展。在研究方法上 ,電子稱重系統(tǒng)的工作原理一般是將作用在承載器上的質(zhì)量或力的大小 ,通過壓力傳感器轉(zhuǎn)換為電信號 ,并通過控制電路來處理該電信號 。特別是在準確度和可靠性等方面有了很大的提高。用于濕度大 ,腐蝕性強的環(huán)境中 ,而且防水。組裝 3 一 30kg 電子平臺秤 ,準確度可達 4000d。 (1)小型化 新研制的電子平臺秤結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了體積小、高度低、重量輕 (即小、薄、輕 )的發(fā)展方向。 (2)模塊化 對于大型或超大型的承載器結(jié)構(gòu) ,如大型靜動態(tài)電子汽車衡等 ,己開始采用幾種長度的標準結(jié)構(gòu)的模塊 ,經(jīng)過分體組合 ,而產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 (4)智能化 電子秤的稱重顯示控制器與電子計算機組合 ,利用電子計算機的智能來增加稱重顯示控制器的功能?，F(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)還要求商用電子計價秤能提供各種銷售信息 ,把稱重與管理自動化緊密結(jié)合 ,實現(xiàn)管理自動化。軟件能按一定的程序進行修改和擴展 。目前我國產(chǎn)品標準中列入的十大類衡器已實現(xiàn)了電子化 題設(shè)計要求 設(shè)計出硬件電路 。 本章小結(jié) 本章主要是介紹現(xiàn)在生活中的稱重儀的歷史 和國際現(xiàn)狀 ，以及本設(shè)計的稱重儀與過去的先進之處與它的應(yīng)用領(lǐng)域，并提出了設(shè)計的技術(shù)要求。轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號輸出到 CPU 運算控制。控制器部分接受來自 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過復(fù)雜的運算，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為物體的實際重量信號，并將其存儲到存儲單元中。 5 伏電壓。此外，當單片機感知測量對象超出 系統(tǒng)測量范圍時，單片機會向報警模塊發(fā)出指令，啟動聲光報警裝置，設(shè)計中為了安全起見，留有較大的過負載能力，因此系統(tǒng)報警時的負載并不會對測量器件造成損壞。 電源 模塊方案選型 為了使稱重儀的供電方便，這里把電源設(shè)計成用 220V 的交流電經(jīng)過變壓器后輸出 177。 （一）稱重傳感器 首先這里傳感器選用 金鐘電子衡器股份有限公司 生產(chǎn)的 LPSII10 型壓力傳感器， 為雙孔懸臂梁形式 ， 是電子計價秤的專用產(chǎn)品 。 。由于 A/D 轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號就會直接影響最后的測量精度。 實際測量，每一級運放都會引入較大噪聲?；谝陨戏治觯覀儧Q定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器 INA126 （三） A/D 轉(zhuǎn)換器 然后 按設(shè)計要求：電子稱最大稱重為 5 公斤，重量誤差不能大于 1%0。 方案二：選用 12 位逐次比較式 ADC，此方案經(jīng)小信號放大、調(diào)理電路，可直接連接單片機，也可以可滿足精度要求，故采用此方案。 報警 模塊方案選型 報警電路只在實物超出人為設(shè)定的值時，才被單片機驅(qū)動。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第 3 章 稱重儀的 各單元電路 硬件 設(shè)計 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 AT89S51 單片機的簡介 AT89S51 是一種低功耗，高性能的片內(nèi)含有 4KB 快閃可編程 /擦除只讀存儲器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的 8 位 COMS 微控制器，使用高密度，非易失存儲技術(shù)制造，并且與 80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。 AT89S 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。有時也不必過分考慮晶振問題，因為可以定制晶振。 P0 口和 P2 口用于 LED 數(shù)碼管的顯示。LM7805CT 芯片輸入端電壓約為 9V,輸出端電壓為 5V， LM7905 芯片輸入端電壓約為 9V,輸出端電壓為 5V，輸入端和輸出端的壓差絕對值都應(yīng)大于 ,否則會失去穩(wěn)壓能力。 5V 電源 ，電源設(shè)計圖如圖 32所示。 稱重傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時，輸出信號電壓可由式 （ 31） 給出： （ 31） 電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將 發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相 0 應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。他的一個重要參數(shù)是靈敏系數(shù) K。設(shè)其伸長哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 ΔL ，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少 Δr 。 μ 是表示材料橫 向效應(yīng)泊松系數(shù)。 常常把它的百萬分之一作為單位，記作 με 。因為惠斯登電橋具有很多優(yōu)點，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補償問題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。所 采用 的 專用儀表放大器 我們選用 INA126，其 接口如圖 33所示： 圖 33 INA126 接口電路 A/D 轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計 考慮到本系統(tǒng)中對物體重量的測量和使用的場合，精度要 挺苛刻，轉(zhuǎn)換速率要求 不 太 ，本設(shè)計采用 MAXIM 推出的 MAX18。 其中對輸入模擬信號的采樣 的圖如 圖 35 所示， 所用濾波器的頻率特性 的圖如 圖 36所示。可見，進行 A/D 轉(zhuǎn)換時所用的輸入電壓，實際上是每次取樣結(jié)束時的 vI 值。所規(guī)定的最小數(shù)量單位叫做量化單位，用Δ表示。 既然模擬電壓是連續(xù)的，那么它就不一定能被Δ整除，因而不可避免的會引入誤差，我們把這種誤差稱為量化誤差。 tIvovoStoA （ f ）fi m a xf i m a xff s哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 37 劃分量化電平的兩種方法 為了減少量化誤差，通常采用圖 37（ b）所示的劃分方法，取量化單位Δ =（ 2/15） V，并將 000 代碼所對應(yīng)的模擬電壓規(guī)定為 0～（ 1/15） V，即 0～Δ /2。 圖 38取樣 — 保持電路的基本形式 如圖 38 所示上的取樣 保持電路中， 當控制信號 vL 為高電平時， T 導(dǎo)通，輸入信號 vI 經(jīng)電阻 Ri 和 T 向電容 Ch 充電。 00000101001110010111011100000101001110010111011101/ 82/ 83/ 84/ 85/ 86/ 87/ 81VΔΔΔΔΔΔΔΔ01234567 ========(7/ 8)V6/ 85/ 84/ 83/ 82/ 81/ 801V13/ 1511/ 159/ 1 57/ 1 55/ 1 53/ 1 51/ 1 50ΔΔΔΔΔΔΔΔ01234567 ========(14/ 15)V12/ 1510/ 158/ 1 56/ 1 54/ 1 52/ 1 50模擬電平 二進制代碼 代表的模擬電平 模擬電平 二進制代碼 代表的模擬電平（ a ） （ b ）RR ifIvLvTAC h vo哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 A/D 轉(zhuǎn)換器外圍電路 MAXIM 推出的 MAX187方便之處在于它 包括了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所必須的所有部件 —— 轉(zhuǎn)換速度 s 的 A/D 轉(zhuǎn)換器 (逐次比較式 )、 T/ H (采樣保持 )、內(nèi)置 參考電壓源 ,以串行方式輸出； 8 腳 DIP封裝或 16 腳 SO 封裝 ,節(jié)約印刷板空間 ，引腳功能圖如圖 39所示 ；177。其輸入信號在 0V~ Vref 之間，轉(zhuǎn)換時間包括 T/H 的采樣時間在內(nèi)為 10us。引腳懸空時，禁止內(nèi)部參考電源，允許使用外部電源；接高電平時，允許使用內(nèi)部的參考電源。因此 ,每次數(shù)據(jù)讀取需經(jīng)過 13個時鐘周期 ,12MHz時鐘下共13 s = s ,因此完成一次轉(zhuǎn)換需 10+ s ,約為 11μ s。尤其是在單片機系統(tǒng)中大量應(yīng)用。以數(shù)碼管為例，有反射罩式、單片集成式、單條七段式等三種封裝結(jié)構(gòu)，連接方式有共陽極和共陰極兩種，一位就是通常說的數(shù)碼管，兩位以上的一般稱作顯示器。單條七段式將已制作好的大面積 LED 芯片，劃割成內(nèi)含一只或多只管芯的發(fā)光條，如此同樣的七條粘結(jié)在數(shù)碼字形的可伐架上，經(jīng)壓焊、環(huán)氧樹脂封裝構(gòu)成。這種 LED顯示方式稱為靜態(tài)顯示方式。動態(tài)顯示可以簡化硬件、降低成本、減小功耗。 圖 311 八段數(shù)碼顯示