【正文】 ........................................ 15 AD采樣程序塊 ......................................................... 15 液晶顯示程序塊 ....................................................... 16 稱重?cái)?shù)據(jù)處理技術(shù) ..................................................... 21 5 總結(jié)與展望 ............................................................... 23 致 謝 ..................................................................... 25 參考文獻(xiàn) ................................................................... 26 附錄一 電路原理圖 .......................................................... 27 附錄二 系統(tǒng)實(shí)物圖 .......................................................... 28 1 1 緒 論 稱重技術(shù)和衡器的 發(fā)展 稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。這是由于電子衡器不僅能給出質(zhì)量或重量信號(hào)，而且也能作為總系統(tǒng)中的一個(gè)單元承擔(dān)著控制和檢驗(yàn)功能，從而推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易交往的自動(dòng)化和合理化。 稱重裝置不儀是提供重量數(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(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時(shí)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(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營管理等多方面的作用。 60 年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電了衡器以來，經(jīng)過 40 多年的不斷改進(jìn) 與完善，我國電子衡器從最初的機(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。電子秤是電了衡器中的一種，衡器是國家法定計(jì)量器具，是圍計(jì)民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)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(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高。 按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、盧表面諧振式）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。在數(shù)字式的測(cè)量電路中，通常包括前置放大、濾濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。一般地信號(hào)的放大、濾波、 A/D 轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處 理都在儀表中完成。用 e 或 d 來表示?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤，居民用戶使用的基本是桿秤。 另外由于實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，稱可以有一定量的過載，但不能超出要求的范圍，為此還設(shè)計(jì)了過載提示。 這種高精度智能電子秤體積小、計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便，能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。這種新型的智能儀表在測(cè)量過程自動(dòng)化、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展。此外價(jià)格低廉、性能比較穩(wěn)定的 MPU，具有 64K8ROM、 1RAM、 2個(gè) 16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、 5個(gè) 8位 I/O 接口。 第六， 內(nèi)置 8路 10 位高速 A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度 25萬次 /秒。 最后我選擇了 STC12C5A60S2 這個(gè)比較常用的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。 傳感器的選擇 在設(shè)計(jì)中，傳感器是一個(gè)十分重要的元件，因此對(duì)傳感器的選擇也顯的特別的重要，不僅要注意其量程和參數(shù)，還有考慮到與其相配置的各種電路的設(shè)計(jì)的難以程度和設(shè)計(jì)性價(jià)比等等。傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn) 而確定的。在實(shí)際工作中，要求稱重傳感器的有效量程在 20%～80%之間．線性好，精度高。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用 SP20CG501電阻應(yīng)變式傳感器，其最人量程為 器由組合式 S型梁結(jié)構(gòu)及金屬箔式應(yīng)變計(jì)構(gòu)成，具有過載保護(hù)裝置。它的兩只應(yīng)變片和兩只電阻貼在彈性梁上 ，測(cè)量電阻隨重力變化導(dǎo)致彈性梁應(yīng)變而產(chǎn)生的變化。 放大電路選擇 稱重傳感器輸出電壓振幅范圍 0～ 20mV。由于其具有極低的失調(diào)電壓的溫漂和時(shí)漂（177。 由稱重傳感器的稱量原理可知，電阻應(yīng)變片組成的傳感器是把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成△ R/R，而應(yīng)變電阻的變化一般都很微小，例如傳感器的應(yīng)變片電阻值 120Ω ，靈敏系數(shù) K=2，彈性體存額定載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?l000￡，應(yīng)變電阻相對(duì)變化量為： △ R/R=K￡ =2 1000 106 =0. 002 由上式可以看出電阻變化只有 ，其電阻變化率只有 %。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(hào)就會(huì)直接影響最后的測(cè)量精度。然而，絕人多數(shù)的集成化儀器放大器，9 特別是集成化儀器放大器，它們的共模抑制比與增益相關(guān)：增益越高，共模抑制比越大。理論上不難證明，存運(yùn)算放大器為理想的情況下，并聯(lián)型差動(dòng)放人器的輸入阻抗為無窮人，共模抑制比也為無窮人。 3． 后級(jí)電路采用廉價(jià)的儀器放大器，將雙端信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)輸出。 主控制器電路 主控制器是 STC12C5A60S2 單片機(jī)，其外圍電路簡(jiǎn)單，只需要加上晶振電路和電源就可以工作。由于前級(jí)的對(duì)稱性直接影 響后級(jí)的共模抑制比，考慮到元件阻值的誤差， R2,R4選用多圈精密可調(diào)電阻。其中，第 2腳為液晶的驅(qū)動(dòng)電源；第三腳 VL為液晶的對(duì)比度調(diào)節(jié)，通過在 VCC和 GND之間接一個(gè) 10K多圈可調(diào)電阻，中間抽頭接 VL，可實(shí)現(xiàn)液晶對(duì)比度的調(diào)節(jié)；液晶的控制線 RS、 R/W、 E 分別接單片機(jī)的 、 、 ；數(shù)據(jù)口接在單片機(jī)的 P2 口； BL+、 BL為液晶背光電源。 keil c51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，和匯編相比， C 在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。 Keil C51 可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。程序采用模 塊化的結(jié)構(gòu)，這樣程序結(jié)構(gòu)清楚，易編程和易讀性好，也便于調(diào)試和修改。本設(shè)計(jì)的程序流程圖如圖 11所示。 //A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果低 2 位 channel amp。 ADC_CONTR|=0xE0。 //啟動(dòng) A/D 電源 delay(1)。 0x10)。//返回轉(zhuǎn)換后的結(jié)果 } 液晶顯示程序塊 本文設(shè)計(jì)的 1602液晶操作程序如下： /***************************************************** 函 數(shù) 名： WriteDataLCD() 功 能：向 1602寫數(shù)據(jù) 說 明： 入口參數(shù)： WDLCD 17 返 回 值：無 *****************************************************/ void WriteDataLCD(unsigned char WDLCD) { ReadStatusLCD()。 LCD_E = 0。 } /***************************************************** 函 數(shù) 名： WriteCommandLCD() 功 能：向 1602寫指令 說 明： 入口參數(shù)： WDLCD， BuysC 返 回 值：無 *****************************************************/ void WriteCommandLCD(unsigned char WCLCD,BuysC) //BuysC為 0時(shí)忽略忙檢測(cè) { if (BuysC) ReadStatusLCD()。 LCD_E = 0。 } /***************************************************** 函 數(shù) 名： ReadDataLCD() 功 能：從 1602讀數(shù)據(jù) 18 說 明： 入口參數(shù)：無 返 回 值： LCD_Data *****************************************************/ unsigned char ReadDataLCD(void) { LCD_RS = 1。 LCD_E = 0。 LCD_RS = 0。 LCD_E = 0。 //檢測(cè)忙信號(hào) proteus 仿真時(shí)， 延遲 5MS，關(guān)閉 while循環(huán) while (LCD_Dataamp。 //三次顯示模式設(shè)置，不檢測(cè)忙信號(hào) Delay5Ms()。 Delay5Ms()。 //顯示清屏 WriteCommandLCD(0x06,1)。 X amp。 X |= 0x80。 ListLength = 0。= 0xF。 //顯示單個(gè)字符 ListLength++。 } /***************************************************** 函 數(shù) 名： Delay400Ms() 功 能： 400ms延時(shí) 說 明： 入口參數(shù)：無 返 回 值：無 *****************************************************/ void Delay400Ms(void) { unsigned char TempCycA = 5。 } } 稱重?cái)?shù)據(jù)處理技術(shù) 測(cè)量精度和可靠性是電子秤設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，引入軟件數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以克服或彌補(bǔ)包括傳感器在內(nèi)的各測(cè)量環(huán)節(jié)硬件本身的缺陷或弱點(diǎn)，使原來靠硬件電路難以實(shí)現(xiàn)的信號(hào)處理可以得到解決，提高電子秤的 綜合性能。由于零漂的影響，零輸入信號(hào)時(shí)，輸出可能不為零，為消除這個(gè)零位漂移值，采用零位補(bǔ) 償技術(shù)，零位補(bǔ)償就是把這個(gè)零位漂移值儲(chǔ)存起來，每一數(shù)據(jù)采集時(shí)減去這個(gè)數(shù)值，得到的數(shù)值就是消除零漂的有效信號(hào)。在信號(hào)處理過程中也常用軟件處理方法來補(bǔ)償和校正以上誤差。 (5)數(shù)字濾波技術(shù) 實(shí)際測(cè)量中，由于被測(cè)對(duì)象的環(huán)境比較惡劣，干擾源 比較多，各種電子秤在稱量過程中，來自傳感器的有用信號(hào)往往混雜有各種頻率的干擾信號(hào)。在稱重系統(tǒng)中常用的數(shù)濾波技術(shù)有：程序判斷濾波法、平滑濾波法、中位值濾波法等。在商業(yè)活動(dòng)中用途越來越廣，給人們的經(jīng)濟(jì)生活帶來了便利。另外稍加擴(kuò)展，該電子秤還可與其它生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)項(xiàng)連接，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。電子秤有些已具備了動(dòng)物稱量模式 , 即通過進(jìn)行算術(shù)平均、積分處理和自動(dòng)調(diào)零等方法 , 消除上述的誤差。 （ 2） 綜合性：本系統(tǒng)中雖然利 用軟件實(shí)現(xiàn)稱重顯示，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，電子稱重技術(shù)發(fā)展規(guī)律就是不斷的加強(qiáng)基礎(chǔ)擴(kuò)大應(yīng)用，擴(kuò)展新技術(shù)領(lǐng)域，向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透，綜合各種技術(shù)去解決稱重計(jì)量、自動(dòng)控制、信息處理，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組合可以顯示很多商業(yè)信息，構(gòu)成一個(gè)完整的綜合控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜24 的系統(tǒng)工程，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試的過程來進(jìn)行。 25 致 謝 本課題在選題及研究過程中得到劉保軍老師的悉心指導(dǎo)。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。在未來的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績(jī)來回報(bào)老師。 （ 9） 校準(zhǔn)電子稱。 指導(dǎo)教師評(píng)分滿分 50 分，占畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）總成績(jī)的 50％。 答辯成績(jī)滿分 30 分，占畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）總成績(jī)的 30％。t charge you more than 35% of your pensation if you win the case. 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