【正文】 istance MΩ ≥ 5000 供橋電壓 Supply voltage V 12（ DC/AC） 溫度補(bǔ)償范圍 Temperature pensation range ℃ 10～ +50 允許溫度范圍 Safe temperature range ℃ 20～ +60 允許過(guò)負(fù)荷 Safe overload %. 120 極限過(guò)負(fù)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(cè)量原理：用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)，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(chēng)重傳感器、處理電路和 A/D 轉(zhuǎn)換電路，因此對(duì)于這部分的論證主要分三方面 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?xún)r(jià)比等等 . 傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱(chēng)量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 8 產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載 等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。精度等級(jí) Ⅲ 級(jí) 。 電子秤的計(jì)量性能 電子秤的計(jì)量性能涉及的主要技術(shù)指標(biāo)有：量程、分度值、分度數(shù)、準(zhǔn)確度等級(jí)等。 現(xiàn)今 電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。 附 錄 ....................................................................39 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 1 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 摘 要 隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場(chǎng)上使用的傳統(tǒng)稱(chēng)重工具已經(jīng)滿(mǎn)足不了人們的要求。 電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國(guó)家法定計(jì)量器具，是國(guó)計(jì)民生、國(guó)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。用 e或 d來(lái)表示。 第二章 系統(tǒng)方案論證與選型 按照本設(shè)計(jì)功能的要求，系統(tǒng)由 6 個(gè)部分組成：控制器部分、測(cè)量部分、報(bào)警部分、數(shù)據(jù)顯示部分、鍵盤(pán)部分、和電路電源部分， 系統(tǒng)設(shè) 計(jì)總體 方案框圖 如圖 。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(guò)大量的實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)電路如圖 22所示： 方案（三）： 采用專(zhuān)用儀表放大器，如： INA126， INA121 等構(gòu)成前級(jí)處理電路。 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這一部分處理不好，會(huì)使得整個(gè)設(shè)計(jì)毫無(wú)意義。若把積分器定時(shí)積分的時(shí)間取為工頻信號(hào)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(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 15 圖 矩陣式鍵盤(pán) 結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求， 16 個(gè)按鍵使用 4 4矩陣式鍵盤(pán)，另外一個(gè)復(fù)位鍵使用獨(dú)立式按鍵實(shí)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(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)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(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確 使 用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)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(gè)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(shí)，壓力為 0KPa 時(shí)輸出電壓為 1V，調(diào)整 RP1，當(dāng)壓力為達(dá)到 20Kg 的力時(shí)，輸出電壓為 5V即可。則可以利用此線驅(qū)動(dòng)一信號(hào)二極管的亮滅，從而表示是否處于 A/D轉(zhuǎn)換。 測(cè)量算法 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 D 與 被測(cè)量 x存在以下關(guān)系： FSmDUXSKD? （ 39） 式中： S—— 傳感器及其測(cè)量電路的靈敏度（即被測(cè)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(mǎn)量程輸入電壓 FSD —— A/D 轉(zhuǎn)換器滿(mǎn)量程輸出數(shù)字 而被測(cè)量 X總是以其測(cè)量數(shù)字 N和測(cè)量單位 x1表示 NxX 1? （ 310） 將式（ 310）代入（ 39）得 NDUSKxDFSm1? （ 311） 由上式可見(jiàn)只要滿(mǎn)足以下條件 11 ?FSmDUSKx （ 312） 就可以使 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 D 與被測(cè)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(cè)量的數(shù)值傳送到顯示器顯示出 來(lái)。而脈寬調(diào)制是通過(guò)改變段輸出信號(hào)脈寬，控制輸出信號(hào)的有效值，來(lái)實(shí)現(xiàn)多灰度和彩色控制。鍵盤(pán)為 4 X 4 鍵盤(pán)，包括 0、 十個(gè)數(shù)字及確認(rèn)和清除鍵。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(shí)程序等組成。 R 3 存 1 6 位 二 進(jìn) 制 的 低 八 位R 2 存 1 6 位 二 進(jìn) 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(jìn) 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(gè) 位R 6 高 位 作 為 小 數(shù) 點(diǎn) 的 信 息R 7 ＝ R 7 . 1YN開(kāi) 始返 回 圖 數(shù)據(jù)處理流程圖 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 35 顯示子程序設(shè)計(jì) 顯示子程序主要是來(lái)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?？梢?jiàn)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換可以通過(guò)移位的方法實(shí)現(xiàn)。 ⑵ 根據(jù)算法畫(huà)流程圖：畫(huà)程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯(cuò)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(shí)，其它線基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 30 為 高電平。點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)適合于低占空比應(yīng)用，它在各段數(shù)據(jù)輸出時(shí)，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。其工作過(guò)程如下： ，并使 CE=1， /CS=0， R/C=0， A0時(shí)， 進(jìn)行 12位 A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。 當(dāng) R/C=0，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換：當(dāng) A0=0，啟動(dòng) 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換 方式；當(dāng) A0=1，啟動(dòng) 8位轉(zhuǎn)換方式。電路中，采用通用運(yùn)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(zhǔn)電壓，作為運(yùn)放 A1輸入電壓，并供給 1mA 的電流。考慮本次設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，使系統(tǒng)穩(wěn)定工作，提高產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比，電源電路的 設(shè)計(jì)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(guò)變壓器后輸出 15V 的電壓，經(jīng)整流濾波電路后， 通過(guò) LM7812和 LM7905 進(jìn)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(shí)鐘工作電路的輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gòu)成主要有以下幾部分： AT89C52 的最小系統(tǒng)構(gòu)成、電源電路、數(shù)據(jù)采集、人 機(jī)交換電路等。 鍵盤(pán)的擴(kuò)展有使用以下方案： 采用矩陣式鍵盤(pán)：矩陣式鍵盤(pán)的特點(diǎn)是把檢測(cè)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(diǎn)上。它的基本原理是通過(guò)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(shí)間間隔。由于阻容耦合電路的隔直作用，后級(jí)的儀器放大器可以做到很高的增益，進(jìn)而得到很高的共模抑制比。在前級(jí)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(yùn)算放大器構(gòu)成前級(jí)處理電路； 普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。 1 零點(diǎn)溫度系數(shù) Zero temperature coefficient %./10℃ 177。AT89S52 內(nèi)部帶有 8KB 的程序存儲(chǔ)器，基本上已經(jīng)能夠滿(mǎn)足我們的需要。分度值 。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。 60 年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來(lái)，經(jīng)過(guò) 40 多年的不斷改進(jìn)與完善，我國(guó)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。為了改變傳統(tǒng)稱(chēng)重工具在使用上存在的問(wèn)題，在本設(shè)計(jì)中將智能化、自動(dòng)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(gòu) 電子秤是利用物體的重力作用來(lái)確定物體質(zhì)量（重量）的測(cè)量?jī)x器，也可用來(lái)確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 5 （ 3）分度數(shù)：衡器的測(cè)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(shè)計(jì)思路框圖 測(cè)量部分是 利用稱(chēng)重傳感器檢測(cè)壓力信號(hào)，得到微弱的電信號(hào)（本設(shè)計(jì)為電壓信號(hào)），而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動(dòng)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(gè)傳感器的額定量程； W— 秤體自重； Wmax— 被稱(chēng)物體凈重 的最大值； N— 秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量 ； K0— 保險(xiǎn)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(fēng)壓系數(shù)。對(duì)放大環(huán)節(jié)的 要求是增益可調(diào)的（ 70～ 150 倍），根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況增益設(shè)為 100 倍即可，零點(diǎn)和增益的溫度漂移和時(shí)間漂移極小。下基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 11 面舉例 用 INA128 儀用儀表放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，世 界上有多種類(lèi)型的 ADC，有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近型、積分型 ADC，也有近年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的 ∑ Δ 型和流水線型 ADC， 多種類(lèi)型的 ADC 各有其優(yōu)缺點(diǎn)并能滿(mǎn)足不同的具體應(yīng)用要求。這類(lèi) ADC 主要應(yīng)用于低速、精密測(cè)量等領(lǐng)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(xiàng)重要功能，是人機(jī)交換的主要組成部分，它可以將測(cè)量電路測(cè)得的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)微處理器處理后直觀的顯示出來(lái)。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 P2口： P2口為一個(gè)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(gè) TTL門(mén)電流，當(dāng) P2口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管 腳被內(nèi)部