【正文】 小數(shù)量單位叫做量化單位，用Δ表示。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(bǔ)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。他的一個重要參數(shù)是靈敏系數(shù) K。 P0 口和 P2 口用于 LED 數(shù)碼管的顯示。 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(jī)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。 實際測量，每一級運(yùn)放都會引入較大噪聲。 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。轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號輸出到 CPU 運(yùn)算控制。現(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。組裝 3 一 30kg 電子平臺秤 ,準(zhǔn)確度可達(dá) 4000d。 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。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 10 報警模塊方案選型 10 數(shù)據(jù)顯示模塊方案選型 9 主控制器模塊方案選型 1 課題設(shè)計要求 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(yùn)算 —— 即數(shù)據(jù)處理才能得到。 20 顯示電路設(shè)計 36 附錄 2 英文參考資料 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(jì)效益的提高。 在國際上 ,一些發(fā)達(dá)國家在電子稱重力一面已經(jīng)達(dá)到了較高的水平。對于大型電子平臺秤 ,可利用有限單元法進(jìn)行等強(qiáng)度和剛度計算 ,采用抗彎剛度大的型材和輕型波紋夾心鋼板等。國際法制計量組織 76 號國際建議 OIMLR76 一非自動衡器 (它是目前國際上唯一的非自動衡器通用國際標(biāo)準(zhǔn) )中 ,明確規(guī)定非自動衡器按大類分為非自動天平與非自動秤。電路電源部分主要是為電路提供穩(wěn)定方便的電源，將工頻電壓直接轉(zhuǎn)換成所需的 177。 EL。同樣也有以下幾種方案采用 方案一：采用 V/F 變換芯片 LM331 該方案是使用壓頻變換器件，把電壓信號轉(zhuǎn)化為頻率信號，單片機(jī)通過哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 計數(shù)獲得重物的重量，此方案，可不用 A/D，但需要比較復(fù)雜的小信號放大、調(diào)理電路，并且 LM331 外圍電路較繁瑣，參數(shù)配置相對嚴(yán)格，故未采用。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 AT89S51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 9V,據(jù)此確定變壓器原副邊匝數(shù)比這樣即可得到系統(tǒng)所需要的177。我們有： ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S – ΔSρL/S2 （ 3— 3） 用 式 （ 32）去除 式 （ 33）得到 ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S （ 3— 4） 另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積 S = πr2 ，則 Δs = 2πr*Δr ，所以 ΔS/S = 2Δr/r （ 3— 5） 從材料力學(xué)我們知道 Δr/r = μΔL/L （ 3— 6） 其中，負(fù)號表示伸長時，半徑方向是縮小的。 （一）取樣定理 可以證明，為了正確無誤地用取樣信號 vS 表示模擬信號 vI，必須滿足： max2 iS ff ? 式中 fS 取樣頻率， fimax 為輸入信號 vI 的最高頻率分量的頻率。不難看出，最大的量化誤差可達(dá)Δ，即（ 1/8） V。將 SHDN 引腳拉成低電平，器件處于暫停狀態(tài)，電源電流減低至 10uA 屬于低功耗狀態(tài) 。單片集成式是在發(fā)光材料晶片上制作大量七段數(shù)碼顯示器圖形管芯，然后劃片分割成單片圖形管芯，粘結(jié)、壓焊、封裝帶透鏡(俗稱魚眼 透鏡 )的外殼。顯示器的亮度跟導(dǎo)通的電流有關(guān)，也和點亮的時間與間隔的比例有關(guān)。 否 是 圖 42 A/D 轉(zhuǎn)換子程序框圖 開始 A/D 置位 軟件時鐘頻讀取 A/D 轉(zhuǎn)查詢數(shù)據(jù)送入單片機(jī) 軟件延時 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） 29 顯示程序設(shè)計 點亮 LED 顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。 首先要 向 我的 指 導(dǎo) 老 師 李辰 老師 致以誠摯的謝意 ，在論文的寫作過程中李， 老師給了我許許多多的幫助和關(guān)懷。相對約 20,000ohms 因負(fù)載阻力 ,因為在現(xiàn)場 40,000ohms,不會產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù) ,輸入 . P2 口的結(jié)構(gòu)有些類似于 P0 口有開關(guān) . 這是促使口腔類似 ,但有些不是嘴巴大轉(zhuǎn)換控制 P1. P3 口人的多功能港口 ,嘴也越來越多 ,P1 比 、 3 和 4 緩沖門 . 這兩個部分 ,使她除了精確的雙向功能與 P1 口僅 ,也可以使用第二功能每針 . 、 一門三轉(zhuǎn)功能實際上 它決定將產(chǎn)量數(shù)據(jù)信號門閂第二產(chǎn)出功能 . 在擔(dān)任 W=1 時 ,問到生產(chǎn)信號 。鑒于這種情況可更改為 16X16 的矩陣鍵盤，這樣就可以解決這一問題。 是 否 圖 41 主程序框圖 開始 初始化 調(diào)用 A/D 子程序 送單片機(jī)進(jìn)行處理 BCD 碼轉(zhuǎn)換 調(diào)用顯示子程返回 是否超重？ 聲光報警 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） 28 MAX187 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計 在 CS的下降沿將初始化轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果是在 DOUT 端以單極性串行格式輸出，轉(zhuǎn)換結(jié)束（ EOC）為高電平，跟著是串行數(shù)據(jù)流（ MSB 在先）。當(dāng)二極管導(dǎo)通時相應(yīng)的一個點或一個筆劃發(fā)光，就能顯示出各種字符，常用的八段 LED 顯示器的結(jié)構(gòu)如圖 311 所示。 LED 發(fā)光顯示器可由數(shù)碼管或米字管、符號管、矩陳管組成各種多位產(chǎn)品，由實際需求設(shè)計成各種形狀與結(jié)構(gòu)。 圖 39 MAX187引腳功能圖 MAX187 使用采樣 /保持器（ T/H）和逐次逼近寄存器（ SAR）電路將一個模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成 12 位的數(shù)字輸出。這個二進(jìn)制代碼就是 A/D 轉(zhuǎn)換的輸出信號。 我們 已 考慮可以采用 第三 種方案 。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時，它的電阻值為 R： R = ρL/S （ Ω ） （ 3— 2） 當(dāng)他的兩端受 F 力作用時，將會伸長，也就是說產(chǎn)生變形。其最小系統(tǒng)的外圍電路圖如圖31 所示： 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） 13 圖 31 單片機(jī)最小系統(tǒng) 電源電路設(shè)計 本時鐘電源采用整流濾波電路和三端穩(wěn)壓電路 LM7805 和 LM7905。由于片內(nèi)帶EPROM 的 87S51 價格偏高，而片內(nèi)帶 FPEROM 的 89S51 價格 低且與 80C51 兼容，這就顯示出了 89S51 的優(yōu)越性。此類芯片內(nèi)部采用差動輸入，共模抑 制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡單 ，且 放大器的增益 是可以改變的 。 測量放大信號 A/D 模塊 顯示模塊 控制模塊 聲光報警 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） 9 數(shù)據(jù)采集模塊方案選型 數(shù)據(jù)采集 模塊分為 3 個部分：稱重傳感器 、前級放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器。 圖 總系統(tǒng)體框圖 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。硬件功能向軟件方向發(fā)展 。電子秤產(chǎn)品的應(yīng)用性能趨向上更綜合性和組合性 。國內(nèi)的電子秤市場中 ,1009 左右量程的電子秤精度一般為 即 10mg。 60 年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來，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。 12 單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計 10 本章小結(jié) 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(jī)的稱重儀，它的硬件電路設(shè)計包括單片機(jī)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。 III 第 1 章 緒論 6 稱重儀的總系統(tǒng)框圖 12 電源電路設(shè)計 現(xiàn)今 電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(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 。 (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。軟件能按一定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展 ?？刂破鞑糠纸邮軄碜?A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)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。 （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 。基于以上分析，我們決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。 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(jī)。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。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 。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。 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。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。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。 圖 311 八段數(shù)碼顯示 圖 312 共陰極接法 圖 313 共陽極接法 LED 數(shù)碼顯示器有兩種結(jié)構(gòu)：將所有發(fā)光二極管的陽極連在一起，稱為共陽接法如圖 313 所示，公共端 m 接高電平，當(dāng)某個字段的陰極接低電平時，對應(yīng)的字段就點亮；而將有發(fā)光二極管的陰極連在一起如圖 312所示，稱為共陰接法，公共端 m 接低電平，當(dāng)某 個字段的陽極接高電平時，對應(yīng)的字段就點亮。在串行接口有效時，設(shè)置 CPU 的串行接口為主方式，因而 CPU 發(fā)出串行時鐘，并選擇時鐘頻率為 ，其程序設(shè)計如圖 42 所示。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） 33 從而達(dá)到了本次設(shè)計的最終目的，既鍛煉了實際的動手操作能力，同時達(dá)到了經(jīng)濟(jì)實用的要求。 作為在 Q=1 時