【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)字信號 經(jīng)過 控制器 完成 處理，驅(qū)動顯示模塊 實現(xiàn) 人 和 機 器之間 信息 的 交 換。 由于軟件控制系統(tǒng)大部分功能，故本設(shè)計對軟件部分要求相對較高 。在 其他 功能上，設(shè)為了 使 其 更人性化智能化 我 增加了一個過載報警提示功能 以及一個 電子日歷功能。 第二章 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計方案 在設(shè)計系統(tǒng)時， 初步考慮具體以下三種基本方案： 方案 1 僅采用 數(shù)碼管顯示 方案 ： 圖 211 通過 數(shù)碼管顯示 方案 1中是最簡單的一個把重量顯示出來就行了 。 故設(shè)計時 ,硬件 十分 簡單 ,需要編程程序 的部分相對較少 ,根據(jù)測得信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換直接得到所測物體重量是多少 就顯示多少 。缺點 主要有兩點 :硬件簡單 ,實際應(yīng)用中，外圍的輸入以及輸出之間的關(guān)系存在不確定性，很多參數(shù)要適宜選定 。 所以它只能是一個轉(zhuǎn)換信號后的顯示功能，看不到處理過程，只能存在于實驗室中的理想模型，真正用于實踐時可能造成很大的測量誤差。同時系統(tǒng)硬件太死板，沒有辦法進行大容量，故不能用于本次設(shè)計。 方案 2 對第一種最基本的理想思路再實際化 ， 而且基于例如單價這些信息可以通過由外部的鍵盤輸入，再在單片機中預先設(shè)定，從而計算顯示物體價格 。 結(jié)構(gòu)簡圖如 212 圖對應(yīng) ： 圖 212 外部信息通過 鍵盤輸入 信號 采集 模數(shù) 轉(zhuǎn)換 單片機 LED 顯示 按鍵 輸入 信號 采集 模數(shù) 轉(zhuǎn)換 單片機 LED 顯示 第 3 頁 共 29 頁 此方案設(shè)計的電子秤， 不但可以稱重 ， 而且能夠計價。但是除了單價顯示這樣的功能外，數(shù)碼管幾乎不能實現(xiàn)其他什么要求。若要用于實際測量，往往必須接許許多多的數(shù)碼管才能滿足測重 精度， 進而也必需更多 I/O 口 ， 顯得 麻煩。 方案 3 前端信號處理時， 對信號放大便于信號采集但是投入也會有一定增加 ；采用 LCD 顯示器。 這種更強的人機交互能力對 清單、 所稱物品的 信息等 都能夠準確顯示 ， 必要時，當需要顯示其他信息時，我們可以把液晶顯示切換到需要顯示的功能上。 結(jié)構(gòu)簡圖如下圖 213 所示： 圖 213 鍵盤輸入并液晶顯示 鑒于 以上幾種 方案 對比考量 ， 同時考慮到設(shè)計 系統(tǒng) 時 的 能夠?qū)崿F(xiàn)用最低廉的成本達到設(shè)計目的的同時還要合理可行。最終認為在 214所示 方案是可行的 ， 日歷功能也在該方案中得到運用 ， 使的應(yīng)用更方便而不過于簡單 。 信號 采集 模數(shù) 轉(zhuǎn)換 單片機 LCD 顯示 按鍵 輸入 放大電路 第 4 頁 共 29 頁 圖 214 系統(tǒng) 最終 框圖 系統(tǒng)元器件參數(shù) 單片機選型 主控芯片 是設(shè)計的心臟，對它的要求固然也比較多：價格低廉的同時還要 求具有速率高并且內(nèi)存大的特點， 本 設(shè)計用 AT89S52 單片機。 AT89S52 不僅性能高，同時電功率消耗比較小 ， 它 含 有 可 以 反復 擦除、 寫 入上萬次 的 Flash 存儲器 。 AT89S52 芯片 兼容性良好 ： 圖 221 AT89S52 的 引腳 信號 采集 模數(shù) 轉(zhuǎn)換 單片機處理 LCD 顯示時間 重量價格 按鍵 輸入 放大電路 時鐘芯片 第 5 頁 共 29 頁 )( 43 421 1 RR RRR RE ????))(( 4321 4231 RRRR RRRRE ?? ??3421 RRRR ? 傳感器選擇 壓電傳感器 由力生電的原理告訴我們它對動態(tài)量的感知更加敏感 。壓電器件的弱點：高內(nèi)阻、小功率。功率小，輸出的能量微弱， 外接電路直接可能干擾到輸出特性 。 機械應(yīng)變電阻應(yīng)信號往往在實際應(yīng)用中因為太小不被采用。所以利用測量電橋轉(zhuǎn)換應(yīng)變儀 R / R 是改變電壓或電流的變化。 直流橋的特性是一個信號不受線的元素和分布電感和電容 ,能抗較強干擾能力 ,小機械應(yīng)變輸出信號 ,要求放大器的增益要高穩(wěn)定性也要高。 下圖 222 電橋， E0接直流電源： 圖 222 內(nèi)部 電路 輸出端 和無限大的電阻連接時 ，輸出端 看成 開路 。 不計 內(nèi)阻， 電阻的分壓作用 ： ADABBDo uuuu ??? = （ a） R1和 R3的 乘積與 R2和 R4乘積相等 時，即 （ b） Rd Ra Rc Rb 輸入 電壓 E0 輸出 電壓 第 6 頁 共 29 頁 ? ?? ?? ?)()()()( )()( 22 RRRRRRRR ERRRRuo ?????????? ??????ERR???U0=0，即電橋平衡。式（ b）稱平衡條件。 由于 電橋平衡， 故 輸出電壓只 和 電阻 的大小 變化有關(guān)。 當在 差動 狀態(tài)下時 ，即 R1=R△ R,R2=R+△ R,R3=R△ R， R4=R+△ R,通過 （ a），可以得到輸出電壓 Ek?? (c) 應(yīng)變片式 相較其他的優(yōu)點 ： （ 1） 廣泛的 測量范圍，可制成 其他 機械傳感器。 （ 2） 精 度 和靈敏 度 都 高。 （ 3）對試件影響小， 可以工作在各種復雜環(huán)境下 。 （ 4）使用方便。 綜上比較確定了電阻應(yīng)變傳感器 。要求稱重范圍 0 到 5000g ,全面的誤差小于 5g 的數(shù)量 ,傳感器 的選擇 范圍 在本次設(shè)計中采用 大于 預先設(shè)定的 5000g ，這是想到實際測量時外來力的加入可能會對傳感器輕則影響精度，重則使其毀壞，故多出額定部分用作預估保護 。 同時精度固定在 %,以 達到 精度 指標。 顯示 部分 方案 1 數(shù)碼管顯示 眾所周知多 個發(fā)光二極管 組成起數(shù)碼管發(fā)光 。數(shù)碼管部分的數(shù)量 包含 8 個 數(shù)碼管 ， 8個 LED