【正文】 istance MΩ ≥ 5000 供橋電壓 Supply voltage V 12（ DC/AC） 溫度補償范圍 Temperature pensation range ℃ 10～ +50 允許溫度范圍 Safe temperature range ℃ 20～ +60 允許過負荷 Safe overload %. 120 極限過負荷 Ultimate overload %. 200 四角誤差 Four corner error %. 連接電纜 Connect cable mm Φ 300 接線方式 Method of connecting wire 輸入 Input（ +） : Red 輸入 Input（ ） :White 輸出 Output（ +） :Green 輸出 Output（ ） :Blue 屏 蔽 Shield : Yellow 其 測量原理：用應變片測量時，將其粘貼在彈性體上。 數(shù)據(jù)采集部分 電子秤的 數(shù)據(jù)采集部分主要包括稱重傳感器、處理電路和 A/D 轉(zhuǎn)換電路，因此對于這部分的論證主要分三方面 傳感器的選擇 在設計中 ,傳感器是一個十分重要的元件 ,因此對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計的難以程度和設計性價比等等 . 傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能基于單片機的電子秤設計 8 產(chǎn)生的最大偏載及動載 等因素綜合評價來確定。精度等級 Ⅲ 級 。 電子秤的計量性能 電子秤的計量性能涉及的主要技術指標有：量程、分度值、分度數(shù)、準確度等級等。 現(xiàn)今 電子衡器制造技術及應用得到了新發(fā)展。 附 錄 ....................................................................39 基于單片機的電子秤設計 1 基于單片機的電子秤設計 摘 要 隨著微電子技術的應用，市場上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足不了人們的要求。 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、科學研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計量設備，衡器產(chǎn)品技術水平的高低，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。用 e或 d來表示。 第二章 系統(tǒng)方案論證與選型 按照本設計功能的要求，系統(tǒng)由 6 個部分組成：控制器部分、測量部分、報警部分、數(shù)據(jù)顯示部分、鍵盤部分、和電路電源部分， 系統(tǒng)設 計總體 方案框圖 如圖 。傳感器量程的計算公式是在充分考慮到影響秤體的各個因素后，經(jīng)過大量的實驗而確定的。而 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求為 0～ 2V，因此放大環(huán)節(jié)要有 100 倍左右的增益。其設計電路如圖 22所示： 方案（三）： 采用專用儀表放大器，如： INA126， INA121 等構成前級處理電路。 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換部分是整個設計的關鍵，這一部分處理不好，會使得整個設計毫無意義。若把積分器定時積分的時間取為工頻信號的整數(shù)倍，可把由工頻噪聲引起的誤差減小到最小，從而有效地抑制電網(wǎng)的工頻干擾。 基于單片機的電子秤設計 15 圖 矩陣式鍵盤 結(jié)合本設計的實際要求， 16 個按鍵使用 4 4矩陣式鍵盤，另外一個復位鍵使用獨立式按鍵實現(xiàn)。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash，使 得 AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。在 FLASH編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。 單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。用傳感器 首先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境，這點對正確 使 用傳感器至關重要，它關系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。 RP2用于調(diào)整電路輸入的靈敏度 ， RP1用于失調(diào)電壓的調(diào)整，調(diào)整時，壓力為 0KPa 時輸出電壓為 1V，調(diào)整 RP1，當壓力為達到 20Kg 的力時，輸出電壓為 5V即可。則可以利用此線驅(qū)動一信號二極管的亮滅，從而表示是否處于 A/D轉(zhuǎn)換。 測量算法 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 D 與 被測量 x存在以下關系： FSmDUXSKD? （ 39） 式中： S—— 傳感器及其測量電路的靈敏度（即被測量 X 轉(zhuǎn)換成電壓 U 的轉(zhuǎn)換系數(shù)） K—— 放大器的放大倍數(shù) mU —— A/D 轉(zhuǎn)換器滿量程輸入電壓 FSD —— A/D 轉(zhuǎn)換器滿量程輸出數(shù)字 而被測量 X總是以其測量數(shù)字 N和測量單位 x1表示 NxX 1? （ 310） 將式（ 310）代入（ 39）得 NDUSKxDFSm1? （ 311） 由上式可見只要滿足以下條件 11 ?FSmDUSKx （ 312） 就可以使 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 D 與被測量 x 的數(shù)值 N 相等，即 D=N，在這種情況下將 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果作為被測量的數(shù)值傳送到顯示器顯示出 來。而脈寬調(diào)制是通過改變段輸出信號脈寬，控制輸出信號的有效值，來實現(xiàn)多灰度和彩色控制。鍵盤為 4 X 4 鍵盤，包括 0、 十個數(shù)字及確認和清除鍵。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務，本系統(tǒng)的軟件設計主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)采集子程序和延時程序等組成。 R 3 存 1 6 位 二 進 制 的 低 八 位R 2 存 1 6 位 二 進 制 的 高 八 位R 6 存 調(diào) 整 后 的 低 兩 位 ， R 5存 中 間 兩 位 ， R 4 存 高 兩 位R 3 左 移 一 位 ， R 2 右 移 一 位R 6 、 R 5 、 R 4 依 次 保 存 移 入 值 ， 并 分 別 進 行 調(diào) 整R 7 ＝ 0取 R 4 的 低 位 存 入 3 0 H 單 元 作 為 百位 信 息 ， R 5 高 位 存 入 3 1 H 作 為 十位 信 息 ， 低 位 存 入 3 2 H 作 為 個 位R 6 高 位 作 為 小 數(shù) 點 的 信 息R 7 ＝ R 7 . 1YN開 始返 回 圖 數(shù)據(jù)處理流程圖 基于單片機的電子秤設計 35 顯示子程序設計 顯示子程序主要是來判斷是否需要顯示 ,以及如何去顯示 ,也是十分重要的程序之一。可見數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換可以通過移位的方法實現(xiàn)。 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。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線基于單片機的電子秤設計 30 為 高電平。點反轉(zhuǎn)驅(qū)動適合于低占空比應用，它在各段數(shù)據(jù)輸出時，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。其工作過程如下： ，并使 CE=1， /CS=0， R/C=0， A0時， 進行 12位 A/D 轉(zhuǎn)換啟動。 當 R/C=0，啟動 A/D 轉(zhuǎn)換：當 A0=0，啟動 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換 方式；當 A0=1，啟動 8位轉(zhuǎn)換方式。電路中，采用通用運算放大器 LM324，由穩(wěn)態(tài)二極管 VS 提供 的輸出電壓經(jīng)電阻 R2和 R3分壓得到基準電壓，作為運放 A1輸入電壓，并供給 1mA 的電流?？紤]本次設計的實際要求，使系統(tǒng)穩(wěn)定工作，提高產(chǎn)品的性價比，電源電路的 設計決定采用如下方案： R 1 1 1 0 KC71 0 4 μ FC61 0 4 μ FC51 0 4 μ FC12 2 0 μ FV i n1GND2V o u t 3U8 L M 7 8 1 2V i n1GND2V o u t 3U9 L M 7 8 0 5V i n1GND2V o u t 3U 1 0 L M 7 9 0 5DD1B R I D G ED1L E DTT R A N S 1F U S E 1+5C41 0 4 μ FJ2121432+ 1 2 vM F C 1~ 2 2 0 V 電源 T2T R A N S 2M F C 2J2~ 2 2 0 V 電源12DD2B R I D G EF U S E 2R 1 1 1 0 KC 1 11 0 4 μ FC 1 01 0 4 μ FC82 2 0 μ FV i n1GND2V o u t 3U8 L M 7 8 1 2V i n1GND2V o u t 3U9 L M 7 8 0 5D2L E D+5C91 0 4 μ F+ 1 2 VV o u t3 V i n 1GND2Q?C O M P O N E N T _ 2C 1 21 0 4 μ F 圖 電源電路圖 220V 的交流電經(jīng)過變壓器后輸出 15V 的電壓，經(jīng)整流濾波電路后， 通過 LM7812和 LM7905 進行 DC/DC 變換得到＋ 12V 和 +5V、 5V供器和系統(tǒng)的其他芯片使用。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高電平時間。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義 為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 在本系統(tǒng)中，硬件電路的構成主要有以下幾部分： AT89C52 的最小系統(tǒng)構成、電源電路、數(shù)據(jù)采集、人 機交換電路等。 鍵盤的擴展有使用以下方案： 采用矩陣式鍵盤：矩陣式鍵盤的特點是把檢測線分成兩組，一組為行線，一組列線，按鍵放在行線和列線的交叉點上。它的基本原理是通過兩次積分將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成與其平均值成正比的時間間隔。由于阻容耦合電路的隔直作用，后級的儀器放大器可以做到很高的增益，進而得到很高的共模抑制比。在前級處理電路部分，我們考慮可以采用以下幾種方案： 方案一、利用普通低溫漂運算放大器構成前級處理電路； 普通低溫漂運算放大器構成多級放大器會引入大量噪聲。 1 零點溫度系數(shù) Zero temperature coefficient %./10℃ 177。AT89S52 內(nèi)部帶有 8KB 的程序存儲器，基本上已經(jīng)能夠滿足我們的需要。分度值 。一般 地信號的放大、濾波、 A/D 轉(zhuǎn)換以及信號各種運算處理都在儀表中完成。 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。為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設計中將智能化、自動化、人性化用在了電子秤重的控制系統(tǒng)中。 電子秤的組成 電子秤的基本結(jié)構 電子秤是利用物體的重力作用來確定物體質(zhì)量（重量）的測量儀器，也可用來確定與質(zhì)量相關的其它量大小、參數(shù)、或特性。 基于單片機的電子秤設計 5 （ 3）分度數(shù)：衡器的測量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用 n表示。 圖 21設計思路框圖 測量部分是 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。其公式如下： C＝ K0K 1K 2K 3(W max＋ W)/N （ ） C— 單個傳感器的額定量程； W— 秤體自重； Wmax— 被稱物體凈重 的最大值； N— 秤體所采用支撐點的數(shù)量 ； K0— 保險系數(shù)，一般取值在 ～ 之間； K1— 沖擊系數(shù)； K2— 秤體的重心偏移系數(shù)； K3— 風壓系數(shù)。對放大環(huán)節(jié)的 要求是增益可調(diào)的（ 70～ 150 倍），根據(jù)本設計的實際情況增益設為 100 倍即可，零點和增益的溫度漂移和時間漂移極小。下基于單片機的電子秤設計 11 面舉例 用 INA128 儀用儀表放大器來實現(xiàn)。目前，世 界上有多種類型的 ADC，有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近型、積分型 ADC，也有近年來新發(fā)展起來的 ∑ Δ 型和流水線型 ADC， 多種類型的 ADC 各有其優(yōu)缺點并能滿足不同的具體應用要求。這類 ADC 主要應用于低速、精密測量等領域，如數(shù)字電壓表。 顯示電路部分的選擇 數(shù)據(jù)顯示是電子秤的一項重要功能，是人機交換的主要組成部分，它可以將測量電路測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理后直觀的顯示出來。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量2級中斷結(jié)構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。 P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL門電流，當 P2口被寫“ 1”時，其管 腳被內(nèi)部