【文章內(nèi)容簡介】 ，其工作原理如圖 21 所示： 圖 21 稱重傳感器原理圖 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 5 表 21 傳感器主要技術指標 準確度等級 C3 額定載荷 kg 、 、 15 靈敏度 mV/V 177。 非線性 %. 177。 滯后 重復性 蠕變 %./30min 177。 蠕變恢復 零點輸出 %. 177。 1 零點溫度系數(shù) %./10℃ 177。 額定輸出溫度系數(shù) 輸入電阻 Ω 415～ 445 輸出電阻 Ω 349～ 355 絕緣電阻 MΩ ≥ 5000 供橋電壓 V 12（ DC/AC） 溫度補償范圍 ℃ 10～ +50 允許溫度范圍 ℃ 20～ +60 允許過負荷 %. 120 極限過負荷 %. 200 四角誤差 %. 連接電纜 mm Φ 300 接線方式 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。當彈性體受力變形時，應變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應變化，通過轉換電路轉換為電壓或電流的變化。 由于內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當彈 性體承受載荷產(chǎn)生變形時，輸出信號電壓可由下式給出 ： E i nR4 R4R3 R3R2 R2R1 R1)42( 42E ??????? ??????? △△△△RR RRout （ 22） 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 6 放大電路的 設計 傳感器輸出電壓為毫伏級，而 A/D 轉換器所能處理的電壓是 0～ 5V，所以必須在A/D 轉換器前加入一個前置差動放大電路以實現(xiàn)電壓的放大，放大倍數(shù)為 100～ 200 倍，使輸出電壓為 0～ 5V。 由于單運 放在應用中要求外圍電路匹配精度高、增益調整不便、差動輸入阻抗低，故采用三運放結構。 三運放結構具有差動輸入阻抗高、共膜抑制比高、偏置電流低等優(yōu)點，且有良好的溫度穩(wěn)定性，低噪單端輸出和和增益調整方便，適于在傳感器電路中應用。 如圖 32 所示，圖中 為增益調節(jié)電阻，整個芯片僅 為外接電阻，而運放 為增益為 1 的差動輸入放大器。 221 放大電路硬件原理圖 R1 R1 R2 R2 1 2 3 4 8 7 6 5 A3 AD626 1 2 3 4 8 7 6 5 A1 AD626 1 2 3 4 8 7 6 5 A2 AD626 RG R5 0R22 R2 0R22 Ui1 Ui2 U01 U02 Uout 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 7 采集電路的設計 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心是 計算機，他對整個系統(tǒng)進行控制和數(shù)據(jù)處理，他由采樣 /保持器，放大器， A/D 轉換器，計算機組成。 數(shù)據(jù)采樣保持器 進行模數(shù)變換時，從啟動變換到變換結束的數(shù)字量輸出，需要一定的時間，即 A/D轉換的孔徑時間。當輸入信號頻率較高，由于孔徑時間的存在，會造成較大的轉換誤差；為了防止誤差需在中間加一個功能器件采樣 /保持器，進行有效、正確的數(shù)據(jù)采集。 采樣 /保持器通常由保持電容器、模擬開關和運算放大器組成。其中對于低速場合可以采用繼電器作為開關以減小開關漏電流的影響；在高速場合也可以用晶體管、場效應管來作為開關。 采樣保 持器的原理：如圖，當開關閉合時， V1 通過限電流電阻向電容 C 充電，在電容值合理的情況下， V0 隨 Vi 的變化而變化；當 K 斷開時，由于電容 C 有一定的容量，此時輸出 V0 保持輸入信號再開斷開瞬間的電平值。 圖 231 采樣保持原理圖 在模擬信號輸入通道中，是否需要加采樣 /保持器，取決于模擬信號的變化頻率和A/D 轉換器的孔徑時間；對快速過程信號，當最大孔徑誤差超過允許值時，必須在 A/D轉換器前加采樣 /保持器。但如果輸入模擬量是直流量或者被測信號模擬 量隨時間變化非常緩慢，采樣 /保持（ S/H）電路可以省去 。 A/D 轉換器 設計中 A/D 轉換器用的是 ADC0809 A/D 轉換器，它是 8 路 8 位逐次逼近式轉換器，結果為 8 位二進制數(shù)據(jù)，轉換時間短（一般在級），滿足題目要求的“實時采樣”，并且它的轉換精度在 %上下，比較適中，適用于一般場合。 由圖 可見，單片機通過讀控制線 WR 和 0809 片選線控制啟動 A/D 轉換及輸入通道地址鎖存，寫控制線 WR 與 ADC0809 片選線控制輸出允許。由于 ADC0809 具有通道地址鎖存功能，通道選擇 、 、 直接接單片機的數(shù)據(jù)口。模擬電壓由 IN03 2 6 4 7 8 5 1 U2 AD620 3 2 6 4 7 8 5 1 U3 AD620 輸入 高阻輸入 模擬開關 輸出 C4 1u 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 8 通道輸入， A/D 采樣電壓在 0～ 5v 之間變化。所模擬通道 IN0 地址口為 0AOOOH，但是ADC0809 無內(nèi)置時鐘，所以 CLOCK 由外部時鐘信號控制。 圖 232 A/D 轉換器和單片機的接口電路 顯示電路的設計 顯示部分可以將處理得出的信號在顯示器上顯示，讓人們直觀的看到被測體的質量，也可以進行報警提示。 LCD 液晶顯示器是一種極低功耗顯示器，從電子表到計算器，從 袖珍時儀表到便攜式微型計算機以及一些文字處理機都廣泛利用了液晶顯示器。 本設計采用的顯示模塊是 128 64 點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192 個中文漢字（ 16X16 點陣）、 128 個字符（ 8X16 點陣）及 64X256 點陣顯示 RAM（ GDRAM）?？膳c CPU 直接接口，提供兩種界面來連接微處理機： 8位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標顯示、畫面移位、睡眠模式等。 EOC D0D7 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D0 D1 D2 CLK WR （ ） ADC0809CS RD （ ） V V+ IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 CLK 2 1MSB 21 ADD B 24 ADD A 25 ADD C 23 VREF(+) 12 VREF() 16 IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7 5 START 6 2 5 8 EOC 7 OUTPUT ENABLE 9 CLOCK 10 VCC 11 2 2 20 GND 13 2 7 14 2 6 15 2 8LSB 17 2 4 18 2 3 19 IN2 28 IN1 27 IN0 26 ALE 22 U1 ADC0809 V C C 1 2 3 U2:A 4001 5 6 4 U2:B 4001 5 0 % RV1 10k R1 24k R2 10k 1 2 U3:A 4069 3 4 U3:B 4069 C1 10P 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 9 鍵盤電路的設計 利用鍵盤可選擇電子秤工作模式、設定測量上限等。鍵盤部分采用矩陣式的鍵盤，采用這種結構的特點 是把檢測線分為兩組，一組為行線，一組為列線，按鍵放在行線和列線的交叉點上。矩陣式的鍵盤的優(yōu)點是需要的測試線的數(shù)量少，對于一個 M N 的矩陣鍵盤與主機連接只需要 M+N 條測試線，這樣鍵盤的規(guī)模越大，矩陣時鍵盤的 優(yōu) 點越顯著，當需要的按鍵數(shù)目大于 8 時，一般都采用矩陣式鍵盤。 圖 251 矩陣式鍵盤結構圖 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 10 報警電路的設計 報警電路是超過設定的范圍，單片機輸出信號驅動蜂鳴器發(fā)聲警報，如圖 所示，當 BDLL 端為低電平時，有電流通過蜂鳴器，蜂鳴器報警，反之不報警，這里設定當超過質量的上限時通過軟件 使 8031 的 口清零，再過 口出來的低電平信號連接到 BELL 端蜂鳴器發(fā)聲報警。 圖 261 報警電路 . BUZ1 BUZZER Q1 2N5401 R1 2k +5v 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 11 3. 軟件的設計 監(jiān)控程序的設計 智能儀器的設計既要滿足設定的功能的完成如計算等功能的任務功能程序，也要有可以監(jiān)控儀器儀表正工作，保證其可靠性方面的監(jiān)控程序。整個智能儀器的測量都是智能儀器自動完成的，所以設計一套功能完備的監(jiān)控程序是必須的也是必要的。 監(jiān)控程序的主要作用是實時的響應來自系統(tǒng)的各種信息，按信息的類別 進行處理；當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能自動的采取有效的措施，消除故障，保證系統(tǒng)能夠繼續(xù)進行正常工作。 數(shù)據(jù)處理子程序的設計 數(shù)據(jù)處理子程序是整個程序的核心。主要用來調整輸入值系數(shù)，使輸出滿足量程要求。另外完成 A/D 的采樣結果從十六進制數(shù)向十進制數(shù)形式轉化。 系數(shù)調整 在 IN0 輸入的數(shù)最大為 5V，要求的質量 500g 對應的是 ，為十六進制向十進制轉換方便，將系數(shù)放大 100 倍。并用小數(shù)點位置的變化體現(xiàn)這一過程。 數(shù)制轉換 數(shù)制之間的轉換：在二進制數(shù)制中，每向左移一位表示數(shù)乘二倍。以每四位作為一組對數(shù)分組 ，當?shù)谒奈幌虻谖逦贿M位時，數(shù)由 8 變到 16，若按十進制數(shù)制規(guī)則讀數(shù)，則丟失 6，所以應進行加六調整。 DA 指令可完成這一調整。可見數(shù)制之間的轉換可以通過移位的方法實現(xiàn)。其中，移出數(shù)據(jù)的保存可以通過自乘再加進位的方法實現(xiàn)，因為乘二表示左移一位，左移后，低位進一，則需加一。否則，加零。而通過移位已將要移入的尾數(shù)保存在了進位位中，所以能實現(xiàn)。 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 12 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 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 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 322 數(shù)據(jù)處理原理框圖 數(shù)據(jù)采集子程序的設計 數(shù)據(jù)采集用 A/D0809 芯片來完成，主要分為啟 動、讀取數(shù)據(jù)、延時等待轉換結束、讀出轉換結果、存入指定內(nèi)存單元、繼續(xù)轉換（退出）幾個步驟。 ADC0809 初始化后，就具有了將某一通道輸入的 0～ 5 模擬信號轉換成對應的數(shù)字量 00H— FFH，然后再存入8031 內(nèi)部 RAM 的指定單元中。在控制方面有所區(qū)別?？梢圆捎贸绦虿樵兎绞剑訒r等待方式和中斷方式。 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 13 圖 331 數(shù)據(jù)采樣原理框圖 數(shù)據(jù)顯示子程序的設計 顯示子程序是字符顯示，首先調用事先編好的 8279 的鍵盤顯示子程序。 調用 8279 初始化命令，然后輸出寫顯示命令。在顯示過程中一定要調用延 時子程序。當輸入通道采集了一個新的過程參數(shù)，或儀表操作人員鍵入一個參數(shù)，或儀表與系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時顯示管理軟件應及時調用顯示驅動程序模塊，以更新當前的顯示數(shù)據(jù)顯示符號。 華中科技大學文華學院畢