【正文】 多用于加速度和動態(tài)力或壓力的測量。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。 傳感器的作用是人們?yōu)?了從外界獲取信息，必須借助于感覺器官。 雖然以 FPGA 為核心的電子稱系統(tǒng)很優(yōu)化，但只有在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中其高集成度才能更好得以體現(xiàn)。但其缺點(diǎn)是外圍電路比較復(fù)雜 ,編程復(fù)雜。 方案二 在前一種方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加一鍵盤輸入裝置，增加外界對單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)設(shè)定，使電子稱實(shí)現(xiàn)稱重計價的功能。 第 3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計，在選定各個模塊的方案中，對各方案的用到的主要芯片進(jìn)行簡單功能介紹及應(yīng)用，并且給出了本次電路設(shè)計的具體電路圖。放大后的模擬電壓信號經(jīng) V/F 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控電路的單片機(jī)中，再經(jīng)過單片機(jī)控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物體的重量。50 年代開始出現(xiàn)了以稱重傳感器為主的電子衡器。當(dāng)時帶電子裝置的衡器其稱量工作是機(jī)械式的， 但與稱量有關(guān)的顯示、記錄、遠(yuǎn)傳式控制器等功能是電子方式的。 經(jīng)過 40 多年的不斷改進(jìn)與完 善，衡器技術(shù)也在不斷進(jìn)步和提高。電子秤與機(jī)械秤比較有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、價格低、實(shí)用價值強(qiáng)、維護(hù)方便等特點(diǎn)，可在各種環(huán)境工作，重量信號可遠(yuǎn)傳，易于實(shí)現(xiàn) 重量顯示數(shù)字化，易于與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，提高勞動 生產(chǎn)率。隨著計量技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)純機(jī)械結(jié)構(gòu)的桿秤、臺秤、磅秤等稱量裝置逐步被淘汰，電子稱量裝置電子秤、電子天平等以其準(zhǔn)確、快速、方便、顯示直觀等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞。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(jìn)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(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營管理等多方面的作用。 因此，稱重技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的發(fā)展各國都非常重視。 國內(nèi)外電子稱發(fā)展及成果 隨著第二次世界大戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)繁榮，為了把稱重技術(shù)引入到生產(chǎn)工藝過程中去，對稱重技術(shù)提出了心動要求，希望稱重過程自動化，為此電子技術(shù)滲入衡器制造業(yè)。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(yùn)技術(shù)、預(yù)包裝技術(shù)、收貨業(yè)務(wù)及商業(yè)銷售領(lǐng)域中不可或缺的組成部分。根據(jù)近些年來電子 稱重技術(shù)和電子衡器的發(fā)展情況及電子衡器市場的需求，電子稱的發(fā)展動向?yàn)椋盒⌒突?、模塊化、智能化、集成化；其技術(shù)性能趨向于速率高、準(zhǔn)確度高、可靠性高；其應(yīng)用性趨向綜合性、組合性。在擴(kuò)展功能上，本設(shè)計增加了一個過載報警提示。缺點(diǎn)是：硬件部分簡單，雖然可以實(shí)現(xiàn)電子稱基本的稱重功能，但是不能實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的輸入，無法根據(jù)實(shí)際情況靈活地設(shè)定各種控制參數(shù)。這種方案不僅加強(qiáng)了人機(jī)交換的能力，而且滿足設(shè)計要求，可以顯示購物清單、所稱量的物體信息等相關(guān)內(nèi)容。 從下圖中可以看到系統(tǒng)的基本工作流程和各單元電路所用到的核心器件。其中敏感元件指傳感器中能直接感受被測量的部分，轉(zhuǎn)換部分指傳感器中能將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電信號部分?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。 dAC or???方案一 壓電傳感器 壓電傳感器是一種典型的有源傳感器，又稱自發(fā)電式傳感器。電容傳感器可用來檢測壓力、力、位移以及振動學(xué)非電參量。 （ 2）初始電容小，電纜電容、線路 的雜散電路所構(gòu)成的寄生電容影響很大。 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 當(dāng)電橋輸出端接無窮大負(fù)載電阻時，可視輸出端為開路，此時直流電橋稱為電壓橋，即只有電壓輸出。 通過以上對傳感器的比較分析 ，最終選擇了第三種方案。因此，一般對放大器有如下一些要求： 輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于信號源內(nèi)阻。 普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級放大器會引入大量噪聲。實(shí)際測量，每一級運(yùn)放都會引入較大噪聲，對精度影響較大 [12]。18V；最大電源電流為 ；最大輸入失調(diào)電壓為 125? V；頻帶寬度為 120kHz（在G=100 時）。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將逐次逼近寄存器中的數(shù)字量送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。 A/D 轉(zhuǎn)換器決定分辨率的高低。有的 A/D 轉(zhuǎn)換器提供兩個輸入引腳，不同量程范圍內(nèi)的模擬量可從不同引腳輸入。 選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器除考慮上述要點(diǎn)外，為防止對 A/D 轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)的影響，還要注意以下幾個問題： （ 1）工作電源電壓是否穩(wěn)定； （ 2）外接時鐘信號的頻率是否合適； （ 3）工作環(huán)境溫度是否符合器件要求； （ 4）與其它器件是否匹配； （ 5）外接是否有強(qiáng)的電磁干擾； （ 6）印刷線路板布線是否合理。 LM331 的內(nèi)部電路組成如圖所示。 控制單片機(jī)的選型 選擇單片機(jī)型號的出發(fā)點(diǎn)有以下幾個方面： 市場貨源 系統(tǒng)設(shè)計者只能在市場上能夠提供的單片機(jī)中選擇，特別是作為產(chǎn)品大 批量生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)，所選的單片機(jī)型號必須有穩(wěn)定、充足的貨源。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你的勞動成果。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。其具體結(jié)構(gòu)有 “反射罩式 ”、 “條形七段式 ”及 “單片集成式多位數(shù)字式 ”等 LED 顯示器與顯示方式 : LED 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。段選線控制字符選擇， 位選線控制顯示位的亮、暗。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。 （ 3）漢字的顯示：漢字的顯示一般采用圖 形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5……右邊為 6…… 根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié) …… 直到 32B 顯示完就可以 LCD 上得到一個完整漢字。因此鍵盤模塊設(shè)計的好壞，直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。但在很多應(yīng)用場合，考慮成本因素，可能并不是最佳選擇。 電源模塊 系統(tǒng)需要多種電源，單片機(jī)需要＋ 5V電源，運(yùn)放需要 177。5V,固定式三端可調(diào)穩(wěn)壓器 7812 和 7812 組裝電路可對稱輸出 177。 系統(tǒng)的硬件部分不僅包括以單片機(jī) AT89C51 為核心的最小系統(tǒng)部分，而且還包括數(shù)據(jù)采集、人機(jī)接口界面、系統(tǒng)電源部分。在選擇V/F 轉(zhuǎn)換器時根據(jù)系統(tǒng)精度的要 求，選擇了具有很強(qiáng)抗干擾能力 V/F 轉(zhuǎn)換器 LM331，雖然轉(zhuǎn)換速度慢，但精度高，輸入阻抗高，可自動調(diào)零，具有超量程信號，全部輸出的 TTL電平信號兼容。 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求以及系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的功能，在設(shè)計系統(tǒng)時可以分成以下幾個部分：單片機(jī)控制模塊，前端信號采集、處理、轉(zhuǎn)換模塊，人機(jī)接口界面以及系統(tǒng)電源部分（為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)超量 程與欠量程的報警功能，還擴(kuò)展了報警電路）。 引腳說明 AT89C51 芯片圖如下： 圖 AT89C51 的引腳圖 VCC：供電電壓。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時， P1 口作為第八位地址接收。當(dāng)P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 18V) ，可用于便攜式儀表和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 LM331 采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在整個工作溫度范圍內(nèi)和低到 電源電壓下都有極高的精度。 具體電路設(shè)計 圖 INA126 電路設(shè)計圖 本章小結(jié) 本章主要是介紹硬件具體方面，首先通過 需求的分析，根據(jù)電路的要求，構(gòu)想相關(guān)的功能模塊，確定 此次設(shè)計主要的硬件模塊有放大模塊、電壓頻率轉(zhuǎn)化模塊、單片機(jī)控制模塊及人機(jī)交接模塊。 ⑵ 根據(jù)算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯的可能性。 C 語言是當(dāng)前最流行的程序設(shè)計語言，它像其它高級語言一樣，面向用戶，面向解題的過程，編程者不必熟悉具體的計算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令； C 語言又像匯編語言一樣，可以對機(jī)器硬件進(jìn)行操作。設(shè)定 T0 為計數(shù)工作方式， T1為定時工作方式。設(shè)計流程圖 如下圖所示。而傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，越來越受到人們的關(guān)注。 采用面向?qū)ο蟮乃枷?，分層次、分模塊構(gòu)建設(shè)計的總體框架。 這些都為我 今后的學(xué)習(xí)和工作留下了積極的影響 。 系統(tǒng)設(shè)計不夠優(yōu)化，有待改善。因此，只有充分了解有關(guān)智能儀器、單片機(jī)、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能達(dá)到要求。設(shè)計流程圖如圖所示。當(dāng)為 01H 時為累計顯示方式，在 T1 定時中斷程序中。我們知道，匯編語言將涉及計算機(jī)硬件，所以 C 語言又像低級語言一樣，可以對計算機(jī)硬件進(jìn)行控制，因此人們把它稱為介于高級語言與低級語言之間的一種中級語言。 程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法。 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)中，軟件的設(shè)計是最復(fù)雜和困難的，大部分情況下工作量都較大，特別是對那些控制系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況。 圖 LM331 組成的電壓頻率變換電路 LM331 內(nèi)部由輸入比較器、定時比較器、 R－ S 觸發(fā)器、輸出驅(qū)動、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路和電流開關(guān)等部分組成。激光平衡輸入電路提供低偏移電壓、低溫漂偏移電壓和良好的共模抑制比。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。如想禁止 ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置 0。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 人機(jī)交互部分的鍵盤在系統(tǒng)中，可以輸入數(shù)字和已經(jīng)固定的控制命令等。在具體選擇傳感器時，考慮到在稱量物品時必要的精度、準(zhǔn)確性要求，所稱物品的重量誤差必須要控制在一定的范圍之內(nèi)。 177。12V，傳感器需要＋ 5V以上的線性電源。用 I/O 口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按 鍵設(shè)置在 行列的交點(diǎn)上。鍵盤由許多鍵組成，每一個鍵相當(dāng)于一個機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，當(dāng)鍵按下時，觸點(diǎn)閉合，當(dāng)鍵松開時，觸點(diǎn)斷開。我們以 1602LCD 字符型液晶顯示器為例。 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 （ 1）線段的顯示：點(diǎn)陣圖形式液晶由 MN 個顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列對應(yīng) 1 字節(jié)的 8 位，即每行 由 16 字節(jié)，共 168=128 個點(diǎn)組成，屏上 6416個顯示單元與顯示 RAM區(qū) 1024字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單，在前面章節(jié)已經(jīng)介紹過，在此不作介紹 ，本章重點(diǎn)介紹字符型液晶顯示器的應(yīng)用。我們使用的為動態(tài)顯示