【正文】 清空顯示緩沖區(qū) MOV LED_1,00H MOV LED_2,00H MOV LED_3,00H MOV DPTR,TABLE 。ADC0808 的 OE 端 EOC BIT 。為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設(shè)計中將智能化，人性化，自動化用在了稱重儀的控制系統(tǒng)中。但是， 由于現(xiàn)實條件的限制，硬件制作相對粗糙，不可避免的出現(xiàn)誤差 ，其靈敏度與精度相對較低，輸出的重量數(shù)據(jù)可以作為參考大致范圍。在電橋調(diào)零之后， 通過不斷增大施加在自由端載荷的大小，觀察2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 28 頁 共 38 頁 萬用表的示數(shù)變化。在此基礎(chǔ)上，通過“分段隔離”、“設(shè)置斷點”、“跟蹤打印”進行程序的調(diào)試。這是保證計算機信息系統(tǒng)正確性的必不可少的步驟。 從 LED 顯示器的顯示原理可知，為了顯示數(shù)字，必須最終轉(zhuǎn)換成相應段選碼。 本次稱重儀軟件設(shè)計均采用模塊化設(shè)計，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、 A/D 轉(zhuǎn)換子程序和延時程序等組成。設(shè)計電路如下圖 所示。輸出數(shù)據(jù)與 P1口連接， START、 ALE 一起與 ， CLOCK 連接 74LS74分頻電路 Q2端， EOC 與 ， OE和 。 AT89S51 的輸出頻為晶振頻的 1/6（ 2MHZ）， AT89C51 與 SUN7474 連接經(jīng)與 7474的 ST 腳提供 AD0809 的工作時鐘。 圖 0P07 放大電路連接圖 根據(jù) 需要 應對電橋輸出信息 進行高精度信息放大，可以 在 高精度低漂移運算放大器(如 OP07)外圍增加一個反饋通路，該電路 具有高輸入阻抗，增益高的特點。 如若采用全橋連接，在貼片時，應變方向相同的兩個電阻應變片安裝在相對臂上，以保證電橋靈敏度最大 。 圖 載荷 F=2N， 3N時的應力分布 圖 載荷 F=5N， 10N時的應力分布 針對以上有限元分析結(jié)果，將彈性體的已知量帶入式 （ ） 中，得出載荷為 2N,3N,5N,10N時，自由端最大位移 理論計算結(jié)果分別為 W1=*104m,W2=*104m,W3=*103m,W4=*103m。但是在現(xiàn)有材料的基礎(chǔ)上，應用簡單等截面梁來進行 應變式壓力傳感器 的設(shè)計?；?AT89C51 的主控電路的最小系統(tǒng)電路一般由單片機、時鐘電路、復位電路組成。 . 顯示模塊 顯示器是最常用的輸出設(shè)備。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。 AT89C51 單片機特點能 與 MCS51 兼容，有 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器，壽命能夠達到 1000 寫 /擦循環(huán)，數(shù)據(jù)可以保留時間長達 10 年，全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz，三級程序存儲 器鎖定， 1288 位內(nèi)部 RAM， 32 可編程 I/O 線，兩個 16 位定時器 /計數(shù)器，5 個中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。 START：啟動轉(zhuǎn)換信號。多路開關(guān)可選通 8 個模擬通道，允許 8路模擬量分時輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 逐次逼近式 A/D 是比較常見的一種 A/D 轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換的時間為微秒級。 2nA）和開環(huán)增益高（對于 OP07A 為 300V/mV）的特點 ，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得 OP07 特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。從而保證放大器輸出性能穩(wěn)定。為此，測量電路中常設(shè)有放大環(huán)節(jié)。 下圖 為一直流供電的平衡電阻電橋， inE 接直流電源 E： 圖 傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 因此，應變式稱重傳感器主要由彈性體、電阻應變片與電纜線等組成，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（ ）給出 [28]： ? ?inERRRRRRRRRR RRU ??????? ??????????? 4 43 32 21 142 420 （ ） 若其中第一臂為電阻應變片，由應變引起的電阻變化為△ R1，當 R1=R R3=R4時，R3ΔR3 R4+ΔR4 R2+ΔR2 R1ΔR1 U0 Ein 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 共 38 頁 此時有電橋的 輸出 電壓： 11110211 141RRRREU in ????? （ ） 當應變很小時： 110 41 RREU in ?? （ ） 由式（ ）可知，電橋的輸出電壓 ? ?RfU ??0 是非線性的 ； 式（ )是在假定應變片承受的應變很小時得到的結(jié)論，此時 ? ?RfU ??0 是線性的，實際的非線性特性曲線與理想的線性特性曲線的偏差稱之為非線性誤差。目前，無論在數(shù)量上還是在應用領(lǐng)域上，與其他傳感器相比都具有重要的地位。 按照本設(shè)計功能的要求，系統(tǒng)可具體分為 5 個部分組成：控制器部分、信號采集部分、報警部分、數(shù)據(jù)顯示部分、和電路電源部分，系統(tǒng)設(shè)計總體方案框圖如圖 所示。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送給控制器處理，由控制器完成對該數(shù)字量的處理，驅(qū)動顯示模塊完成人機間的信息交換。 電子衡器制造技術(shù)及應用得到了新發(fā)展。其特點是線性好 ,固有頻率高 ,動態(tài)響應快。現(xiàn)代稱重技術(shù)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)成為工藝技術(shù)、儲運技術(shù)、預包裝技術(shù)、收貨業(yè)務及商業(yè)銷售領(lǐng)域中不可或缺的組成部分。 目前市場上使用的稱量工具，或者是結(jié)構(gòu)復雜，或者運行不可靠，且成本高，精度穩(wěn)定性不好，調(diào)正時間長，易損件多，維修困難，裝機容量大，能源消耗大，生產(chǎn)成本高。手工磅秤計量，定容式轉(zhuǎn)盤計量或機械式 計量設(shè)備由于準確度低、維修頻繁、通訊困難等原因已不能適應現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要 [6]。電子秤向提高精度和降低成本方向發(fā)展的趨勢引起了對低成本、高性能模擬信號處理器件需求的增加 [1]。2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 設(shè)計說明書 基于單片機的稱重儀設(shè)計 學生姓名： 學號： 學 院： 專 業(yè)： 指導教師： 2020 年 6 月 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 基于單片機的稱重儀設(shè)計 摘要 電子稱重儀是將檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理、數(shù)字技術(shù)等技術(shù)綜合一體的現(xiàn)代新型稱重儀器 ，它 是科學研究、工業(yè)生產(chǎn)與人民生活必需的計量器具。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況 及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應用性能趨向于綜合性和組合性 [2]。應用微電子技術(shù)控制的電子式定量秤進行測量已給化工、食品等諸多行業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益 [7]。而且目前市場上電 子秤產(chǎn)品的整體水平不高，部分小型企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差且技術(shù)力量薄弱，設(shè)備不全，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)能力，產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊 [12]。隨著稱重傳感器各項性能的不斷突破，為電子稱的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，國外如美國、西歐等一些國家在 20 世紀 60年代就出現(xiàn)了 %稱 量準確度的電子稱，并在 70 年代中期約對 75%的機械稱進行了機電結(jié)合式改造 [13]。獨創(chuàng)油阻尼裝置與過載保護裝置一體化 ,保證稱量時速度快 ,工作壽命長。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展：計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動態(tài)稱重的研究與應用 [2023]。 此次設(shè)計工作中，主要的設(shè)計任務包括： ，設(shè)計稱重傳感器； 、組橋?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量的測量； 、硬件實現(xiàn)質(zhì)量的顯示。 圖 系統(tǒng)組成框圖 信號采集部分是利用稱重傳感器檢測壓力信號，得到微弱的電信號（本設(shè)計為電壓信號），而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動放大電路，）處理后，送 A/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出。其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，靈敏度高，性能穩(wěn)定，可靠，測量速度快，適合靜態(tài)、動態(tài)測 量。 采用差動電橋可以消除非線性誤差。這一環(huán)節(jié)目前主要依靠由集成運算放大器的基本元件 構(gòu)成具有各種特性的放大器來完成。 能附加一些適應特定要求的電路。其引腳圖如下圖 所示。采用逐次逼近法的 A/D 轉(zhuǎn)換器是由一個比較器、 D/A 轉(zhuǎn)換器、緩沖寄存器及控制邏輯電路組成。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當 OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。當它為上升沿后，將內(nèi)部寄存器清 0。 EOC＝ 0，正在進行轉(zhuǎn)換。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入 鎖存器，這個信號可用作中斷申請。寫入單片機內(nèi)的程序還可以進行加密，這又很好地保護了你的勞動成果。所以 AT89C51 符合本次設(shè)計的主控芯片。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。特別 是 發(fā)光二極管顯示器（ LED）和液晶顯示器（ LCD），LED 是一類可直接將電能轉(zhuǎn)化為可見光和輻射能的發(fā)光器件，具有工作電壓低，耗電量小，發(fā)光效率高，發(fā)光響應時間極短，光色純，結(jié)構(gòu)牢固，抗沖擊，耐振動，性能穩(wěn)定可靠，重量輕，體積小，成本低等一系列特性，發(fā)展突飛猛進，現(xiàn)已能批量生產(chǎn)整個可見光譜段各種顏色的高亮度、高性能產(chǎn)品。 時鐘電路：單片機內(nèi)部具有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。 對于彈性體來說 , 要滿足稱重傳感器的設(shè)計要求， 除了需要滿足機械強度和剛度要求以外 , 必須保證彈性體上粘貼電阻應變片部位的應力 (應變 )與彈性體承受的載荷 (被測力 ) 保持嚴格的對應關(guān)系 。 該理論結(jié)果與實際分析結(jié)果對應，得出此次有限元分析的正確性。即：應變片 R R3貼在上表面，受拉伸應力； R R4貼在下表面，受壓縮應力。如下圖 所示為利用 0P07 構(gòu)成的 反饋通路，并且根據(jù)反饋通路的特點，可以設(shè)置放大倍數(shù)為 1000倍，符合稱重儀設(shè)計要求。 AD0809 的工作頻范圍為 10KHZ1280KHZ,當頻率范圍為 500KHZ 時，其轉(zhuǎn)換速度為 128us。 圖 ADC0809與 AT89C51單片機接口電路 從 ADC0809的通道 IN3輸入 0－ 5V 之間的模擬量，通過 ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字量在數(shù)碼管上以十進制形成顯示出來。 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 22 頁 共 38 頁 圖 LED 顯示器接口電路 . 報警電路 一個完美的電路設(shè)計 ,不但只是能夠保證系統(tǒng)能夠在正常條件下穩(wěn)定運行 ,還要能夠使系統(tǒng)在非正常情況下向用戶發(fā)出警告 ,以便使用戶發(fā)現(xiàn)問題。主程序的作用為程序初始化，調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序，并進行數(shù)據(jù)處理，從而調(diào)用顯示子程序進行數(shù)據(jù)的顯示，為整個系統(tǒng)軟件設(shè)計的主線流程。用 LED 顯示器顯示十進制數(shù)段碼，如 表 41 所示。編完 計算機程序 ，必須送入計算機中測試。實踐表明，對于查找某些類型的錯誤來說，靜態(tài)調(diào)試比動態(tài)調(diào)試更有效，對于其他類型的錯誤來說剛好相反。如下圖 與圖 所示。在此基礎(chǔ)上 ，如若要求設(shè)計 高精度電子稱重系統(tǒng)，可以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。實現(xiàn)了稱重儀的稱重與智能顯示功能，具備使用方便，直觀，測量準確，成本低等特點，適應了現(xiàn)代社會發(fā)展的需求。ADC0808 的 EOC 端 ST BIT 。送字型碼表首地址 SETB ADD0 SETB ADD1 CLR ADD2 。設(shè)置堆棧 MOV LED_0,00H 。 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 31 頁 共 38 頁 附錄 A 程序清單 設(shè)計程序 ： OE