【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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)性價(jià)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(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最人偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。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。本設(shè)計(jì)要求稱重范圍 010kg，重量誤差不大于 1%。 為保證電子秤稱量結(jié)果的準(zhǔn)確度，克服傳感器在低量程段線性度 差的缺點(diǎn)。傳感器的量程應(yīng)根據(jù)皮帶秤的最大流量來(lái)選擇。在實(shí)際工作中，要求稱重傳感器的有效量程在 20%～ 80%之間．線性好，精度高。重量誤差應(yīng)控制存177。 1%之間，又考慮到秤臺(tái)自重、振動(dòng)和沖擊分量，還要避免超重?fù)p壞傳感器，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，確定傳感器的額定載荷為 10kg，允許過(guò)載為 150%，精度為 %，最大量程時(shí)誤差177。 1%g，可以滿足本系統(tǒng)的精度要求，綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用 HL8型電阻應(yīng)變式傳感器。 放大和 A/D 轉(zhuǎn)換電路選擇 由于從傳感器中得到的信號(hào)很微弱，因此我們必須要提供一個(gè)放大電路。另外從傳感器 中得到信號(hào)有共模干擾，所以我們得選用差分放大電路。根據(jù)這個(gè)傳感器的型號(hào)一般增益要有 100 倍左右。 A/D 轉(zhuǎn)換電路是決定電子秤精度的重要模塊，因此我們選用位數(shù)較高的芯片一般大于 20 位的。最后綜合考慮選用 HX711 芯片的采樣周期是 ，位數(shù)是24 為可以達(dá)到我們電子秤設(shè)計(jì)指標(biāo)。 顯示電路選擇 根據(jù)要就我們這款顯示電路必須可以顯示中文和數(shù)字，不夠一般都把漢子和數(shù)字都轉(zhuǎn)化為字符來(lái)顯示，一般的數(shù)碼管和液晶顯示屏沒(méi)有這些功能。因此我們浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 選擇的顯示屏是點(diǎn)陣顯示屏。里面內(nèi)帶了中文漢子字庫(kù)，不必要我們?yōu)闈h子編程。最后綜合考慮選擇 JLX12864G 這款芯片。 浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 3 章 電子秤系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)模塊 功能特點(diǎn) STC89C52 單片機(jī) 是一個(gè) 低功率的微型控制器，他擁有 8K 字節(jié)的可編程內(nèi)出程序存儲(chǔ)器 。選用了超級(jí)經(jīng)典的 51 內(nèi)核，但也做了相當(dāng)多的改動(dòng)使得具備了以前的 51 單片機(jī)不可能具有的能力。 在 一個(gè)單片機(jī)的芯片 上， 有 8位 的中央處理器 和內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 可以用來(lái) 編程 和執(zhí)行 ，使 的 單片機(jī) 能夠?yàn)?嵌入式控制應(yīng)用 系統(tǒng) 提供了很大的靈活性， 和 超有效解 覺(jué)方案 。 這款單片機(jī)主要 擁有以下這些元件和功能： 8K 字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 512 字節(jié)內(nèi)部程序（進(jìn)程）存儲(chǔ)器 ， 32 個(gè) I / O口（ P0， P1， P2， P3，各 8個(gè)），看門狗定時(shí)器，復(fù)位電路，四個(gè)外部中斷 等等一些高效的功能。 為了更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸選用了全雙工串行口。此外 ， 這款單片在空閑模式下， CPU 停止工作，容許數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，全雙工串行口，中斷電路等都要繼續(xù)保持工作狀態(tài)。在掉 電保護(hù)模式，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的內(nèi)容將被保護(hù)和存儲(chǔ)，振蕩器將被凍結(jié)，所有的工作都將停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位 。 單片機(jī)引腳定義 STC89C52 芯片外部引腳如圖 ： 圖 單片機(jī)引腳圖 這里介紹下這個(gè)系統(tǒng)中要用到的單片機(jī)引腳和對(duì)應(yīng)的功能： 40 腳 VCC：引腳接電源電壓給整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部供電； 。 20 腳 GND：這個(gè)引腳接地； 1～ 8腳是 P1 口： P1 口內(nèi)部由于有上拉電阻，不需要在外部再接一個(gè)上拉電浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 阻，直接可以做為輸入輸出口使用。在這個(gè)系統(tǒng)中這個(gè) P1口的 8個(gè)腳和聲光報(bào)警器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連和一部分的液晶顯示屏相連； 21～ 28 腳是 P2口： P2 口內(nèi)部由于有上拉電阻，不需要在外部再接一個(gè)上拉電阻，直接可以做為輸入輸出口使用。在這個(gè)系 統(tǒng)中這個(gè) P2 口的 8個(gè)腳和液晶顯示器的的控制輸入線相連，這些腳都是做輸出口使用； 10～ 17 腳是 P3口： P3 口內(nèi)部由于有上拉電阻，不需要在外部再接一個(gè)上拉電阻，直接可以做為輸入輸出口使用。在這個(gè)系統(tǒng)中這個(gè) P3 口的 8 個(gè)腳和 4*4矩陣鍵盤的控制輸出線相連，這些引腳就只做輸入口使用。另外 P3口的每個(gè)引腳都有另外的一些功能，由于在這個(gè)系統(tǒng)中我們不需要用到，因此也不做多的解釋額； 9 腳是 RST ：這個(gè)腳的功能就是當(dāng)受到高電平脈沖的時(shí)候使單片機(jī)的系統(tǒng)復(fù)位，單片機(jī)內(nèi)部的程序重頭開始運(yùn)行； 31 腳 / EA / VPP ：這個(gè) 引腳是決定了單片機(jī)工作時(shí)的所需的程序是從哪個(gè)程序存儲(chǔ)器中調(diào)用的 。 當(dāng)這個(gè)引腳接低電平的時(shí)候，表示單片機(jī)從外部程序存儲(chǔ)器中讀取程序 。 這種時(shí)候一般都是所要調(diào)用的程序的大小大于了內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的大小。這里我們的程序還是比較小的，不需要接外部程序存儲(chǔ)器，所以這個(gè)引腳接高電平； 10 腳和 11腳：這兩個(gè)引腳是單片機(jī)燒寫程序所需要的引腳， 10 腳 RXD負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)， 11 腳負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)。這兩個(gè)腳就能完成單片機(jī)的程序更新和燒寫功能。 18 腳和 19 腳：這兩個(gè)引腳是接外部晶振電路，這個(gè)電路比較簡(jiǎn)單就是有一個(gè) 12M 的晶振和 2個(gè)在 22uF左右的相同電容量的電容構(gòu)成的電容； 另外一下這些引腳是這個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有用到的： 32 腳～到 39 腳是 P0 口： P0口的 8 個(gè)引腳由于內(nèi)部有沒(méi)有上拉電阻，所以做輸入輸出口使用的時(shí)候必須接外部的上拉電阻。這些引腳還有一個(gè) P1 P2 P3 口沒(méi)有的功能就是可以接外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在這個(gè)系統(tǒng)中沒(méi)有必要接外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。因此為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單點(diǎn)（不用接多余的上拉電阻）就沒(méi)有使用這些 P0口； 30 ALE/PROG 腳和 29 /PSEN 腳：這 2個(gè)引腳是外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器工作的選通信號(hào)，這這系統(tǒng) 沒(méi)有接外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器，因此這 2個(gè)引腳沒(méi)必要使用可以懸空。 浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 傳感器模塊 傳感器被定義為：在一定的范圍能夠感應(yīng)的被測(cè)量從而而自己也隨之改變，之后導(dǎo)致電流也隨之改變當(dāng)然這個(gè)改變室友規(guī)律的（和這個(gè)壓力有關(guān)系）一種設(shè)備。一般來(lái)說(shuō)， 傳感器主要是由 2 部分組成的：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件 ， 敏感元件可以感受到外接細(xì)微的變化從而導(dǎo)致自己本身也隨著這個(gè)環(huán)境變化而變化 ， 轉(zhuǎn)換元件可以把敏感元件變化的量通過(guò)電信號(hào)的方式表現(xiàn)出來(lái)。 這個(gè)電信好適合傳輸和測(cè)量。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速的發(fā)展令人類社會(huì)進(jìn)入了信息時(shí)代。所謂的信息時(shí)代就是人們的社會(huì)活動(dòng)將主要依靠信息資源開發(fā)和獲取，傳輸和處理等等。而傳感器的使用是自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)的第一道工序，是獲取和檢測(cè)信息的窗口，就像人的眼睛一樣。在研究和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的接口位置一般都是傳感器所在地，科研和生產(chǎn)過(guò)程中的所有想要或得的信息，可以很容易地經(jīng)過(guò)傳感器或得并且將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行傳輸和處理。 因此，傳感器的地位和作用是非常重要的。 電子稱用到的傳感器是稱重傳感器。稱重傳感器盤踞了電子秤整個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)非常重要的位置，可以說(shuō)是整個(gè)電子稱的核心部件，它的性能在非常大程度上確定了電子秤的好壞， 精度和穩(wěn)定性。一般情況下稱重傳感器產(chǎn)生的誤差是總誤差的 50%— 70%，如果（如高溫，高濕）等極其惡劣的環(huán)境下，該比例將會(huì)變得更大，電子稱的總誤差就將變得非常的大甚至是不能使用了。 稱重傳感器有很多種，大體上可根據(jù)常用的幾種工作原理區(qū)分開來(lái)：電阻應(yīng)變式傳感器，電容式傳感器，壓電式傳感器等等。 這個(gè)系統(tǒng)選用的傳感器是 HL8型電阻應(yīng)變式稱重傳感器其參數(shù)性能如表 所示。這種傳感器是由于外部受到一個(gè)壓力的影響導(dǎo)致內(nèi)部的應(yīng)變片發(fā)生了形變從事使電阻發(fā)生改變，最后應(yīng)為接入的電壓發(fā)生改變所以最后輸出的電信號(hào)隨著壓力的變 化也是線性變化。 表 HL8型電阻應(yīng)變式稱重傳感器其參數(shù)性能 量程（ KG） 3， 15 綜合誤差（ %） 額定輸出零點(diǎn)漂移（ %℃） ≤ 靈敏度（ mv/v） 177。 零點(diǎn)輸出（ mV/V） 177。 非線性（ %） 輸入阻抗（ Ω ） 1000177。 50 重復(fù)性（ %） 輸出阻抗（ Ω ） 1000177。 50 浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 應(yīng)變片是最最常用的傳感檢測(cè)元器件。當(dāng)用應(yīng)變片要檢測(cè)的時(shí)候，應(yīng)變片應(yīng)該牢固地連接到稱量臺(tái)的的表面上，由于稱量臺(tái)受到力而發(fā)生了改變，應(yīng)變片也將隨之改變，這個(gè)電阻也就發(fā)生了變化從而導(dǎo)致電流和電壓發(fā)生變化。 在經(jīng)過(guò)一系列的放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理最終在液晶顯示屏上顯示 。 應(yīng)變片受到外力作用發(fā)生形變，從而使電阻發(fā)生了變 化這個(gè)變化可以記為△R，當(dāng)讓這個(gè)電阻的初始值我們記為 R， 這個(gè)電阻的相對(duì)變化我們 就可以 記做△R/R，在滿足一定的條件下，Δ R/ R 和ε是滿足一下關(guān)系的： ?KRR ?? (1) 所以推出 ?RKR?? （ 2） 由次可得 ? ?RKR 10 ?? ? （ 3） 從中得出電阻是線性變化的，隨之電壓也是線性變化的，由此得出這個(gè)電壓和形變量成線性關(guān)系，但是這個(gè)形變量和物理的重量也是稱線性關(guān)系的，最后得出電壓改變是和物理的重量成線性關(guān)系。 定義 : ? ? ?RRK ?? （ 4） 這個(gè) K