【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 若干等份，每份值即為分度值。用 e 或d 來(lái)表示。(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。電子衡器的最大稱(chēng)量 Max 可以用總分度數(shù) n 與分度值 d 的乘積來(lái)表示，即Max=nd(4) 準(zhǔn)確度等級(jí)國(guó)際法制計(jì)量組織把電子秤按不同的分度數(shù)分成 T、II、III、Ⅳ四類(lèi)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù) n 的范圍，如表11所示：表11 不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù)標(biāo)志及等級(jí) 電子秤分類(lèi) 分度數(shù)范圍特種準(zhǔn)確度 基準(zhǔn)衡器 n 100000高準(zhǔn)確度 精密衡器 10000 n≤100000中準(zhǔn)確度 商業(yè)衡器 1000 n≤10000普通準(zhǔn)確度 粗衡器 100n≤1000 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7第 2 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 流系統(tǒng)元器件選型及參數(shù)介紹 系統(tǒng)單片機(jī)選型單片機(jī)的選擇在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，要滿(mǎn)足大內(nèi)存、高速率、通用性、價(jià)格便宜等要求，本課題選擇 AT89S52 作為主控芯片。AT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě) 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。AT89S52 芯片具有以下特性 (4?：①指令集和芯片引腳與 Intel 公司的 8051 兼容；②4KB 片內(nèi)在系統(tǒng)可編程 Flash 程序存儲(chǔ)器；③時(shí)鐘頻率為 0～33MHz；④128 字節(jié)片內(nèi)隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器（RAM） ；⑤32 個(gè)可編程輸入/輸出引腳；⑥2 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；⑦6 個(gè)中斷源，2 級(jí)優(yōu)先級(jí)；⑧全雙工串行通信接口；⑨監(jiān)視定時(shí)器；⑩2 個(gè)數(shù)據(jù)指針。AT89S52 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳中有 2 個(gè)專(zhuān)用于主電源引腳，2 個(gè)外接晶振的引腳，4 個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及 32 條輸入輸出 I/O 引腳 (5?。AT89S52 單片機(jī)引腳圖如圖 21 所示： 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8圖 21 單片機(jī)引腳圖 系統(tǒng)傳感器選型系統(tǒng)采用壓電傳感器是一種典型的有源傳感器，又稱(chēng)自發(fā)電式傳感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。壓電傳感器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，適用于動(dòng)態(tài)力學(xué)量的測(cè)量，不適合測(cè)頻率太低的被測(cè)量，更不能測(cè)靜態(tài)量。目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力或壓力的測(cè)量。壓電器件的弱點(diǎn)：高內(nèi)阻、小功率。功率小，輸出的能量微弱，電纜的分布電容及噪聲干擾影響輸出特性，這對(duì)外接電路要求很高。電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的結(jié)構(gòu)型傳感器。電阻應(yīng)變片式電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片即可單獨(dú)作為傳感器使用，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學(xué)量傳感器。導(dǎo)體的電阻隨著機(jī)械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為△R/R 后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變化一般都很微小，難以直接精確測(cè)量，且不便處理。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的△R/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。其轉(zhuǎn)換電路常用測(cè)量電橋。 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9)(4321RE???))((?3421R?直流電橋的特點(diǎn)是信號(hào)不會(huì)受各元件和導(dǎo)線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強(qiáng)，但因機(jī)械應(yīng)變的輸出信號(hào)小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放大器放大。圖 22 為一直流供電的平衡電阻電橋， 接直流電源 E：inE圖 22 傳感器內(nèi)部連接圖當(dāng)電橋輸出端接無(wú)窮大負(fù)載電阻時(shí)，可視輸出端為開(kāi)路，此時(shí)直流電橋稱(chēng)為電壓橋，即只有電壓輸出。當(dāng)忽略電源的內(nèi)阻時(shí)，由分壓原理有： ADBDouu?= （）當(dāng)滿(mǎn)足條件 R1R3=R2R4 時(shí)，即 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10???)()()()( 22RRREuo ???????E??（） =0，即電橋平衡。式（）稱(chēng)平衡條件。ou應(yīng)變片測(cè)量電橋在測(cè)量前使電橋平衡，從而使測(cè)量時(shí)電橋輸出電壓只與應(yīng)變片感受的應(yīng)變所引起的電阻變化有關(guān)。 若差動(dòng)工作，即 R1=R△R,R2=R+△R,R3=R△R，R4=R+△R,按式（） ，則電橋輸出為 () k? 應(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)：（1）應(yīng)用和測(cè)量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機(jī)械量傳感器。（2）分辨力和靈敏度高，精度較高。（3）結(jié)構(gòu)輕小，對(duì)試件影響小， 對(duì)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可在高溫、高壓、強(qiáng)磁場(chǎng)等特殊環(huán)境中使用，頻率響應(yīng)好。（4）商品化，使用方便，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化測(cè)量 [5]。 通過(guò)對(duì)壓力傳感器與電阻應(yīng)變式傳感器比較分析，最終選擇了第二種方案。題目要求稱(chēng)重范圍 0～5Kg,滿(mǎn)量程量誤差不大于 ?，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，所以傳感器量程必須大于額定稱(chēng)重 5Kg。我們選擇的是電阻應(yīng)變片壓力傳感器，量程為 5Kg，精度為 % ，滿(mǎn)足本系統(tǒng)的精度要求。 系統(tǒng) AD 轉(zhuǎn)換芯片選擇HX711 是 一 款 專(zhuān) 為 高 精 度 電 子 秤 而 設(shè) 計(jì) 的 24 位 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 芯 片 。 與 同 類(lèi) 型 其它 芯 片 相 比 ， 該 芯 片 集 成 了 包 括 穩(wěn) 壓 電 源 、 片 內(nèi) 時(shí) 鐘 振 蕩 器 等 其 它 同 類(lèi) 型 芯 片 所 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11需 要 的 外 圍 電 路 ， 具 有 集 成 度 高 、 響 應(yīng) 速 度 快 、 抗 干 擾 性 強(qiáng) 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 降 低 了 電 子秤 的 整 機(jī) 成 本 ， 提 高 了 整 機(jī) 的 性 能 和 可 靠 性 。 該 芯 片 與 后 端 MCU 芯 片 的 接 口 和編 程 非 常 簡(jiǎn) 單 ， 所 有 控 制 信 號(hào) 由 管 腳 驅(qū) 動(dòng) ， 無(wú) 需 對(duì) 芯 片 內(nèi) 部 的 寄 存 器 編 程 。 輸 入選 擇 開(kāi) 關(guān) 可 任 意 選 取 通 道 A 或 通 道 B， 與 其 內(nèi) 部 的 低 噪 聲 可 編 程 放 大 器 相 連 。 通道 A 的 可 編 程 增 益 為 128 或 64， 對(duì) 應(yīng) 的 滿(mǎn) 額 度 差 分 輸 入 信 號(hào) 幅 值 分 別 為177。20mV 或 177。40mV。 通 道 B 則 為 固 定 的 64 增 益 (9?， 用 于 系 統(tǒng) 參 數(shù) 檢 測(cè) 。 芯 片 內(nèi)提 供 的 穩(wěn) 壓 電 源 可 以 直 接 向 外 部 傳 感 器 和 芯 片 內(nèi) 的 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 提 供 電 源 ， 系 統(tǒng)板 上 無(wú) 需 另 外 的 模 擬 電 源 。 芯 片 內(nèi) 的 時(shí) 鐘 振 蕩 器 不 需 要 任 何 外 接 器 件 。 上 電 自 動(dòng)復(fù) 位 功 能 簡(jiǎn) 化 了 開(kāi) 機(jī) 的 初 始 化 過(guò) 程 。 芯 片 管 腳 圖 如 圖 23 所 示 。圖 23 HX711 管 腳 定 義HX711 典 型 應(yīng) 用 電 路 如 圖 24 所 示 。 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12圖 24 HX711 典 型 應(yīng) 用 電 路 系統(tǒng)顯示器選擇方案一 數(shù)碼管顯示數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示） ；按能顯示多少個(gè)“8”可分為 1 位、2 位、4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13數(shù)碼管顯示信息有限，當(dāng)顯示信息較多時(shí)需要多個(gè)數(shù)碼管級(jí)聯(lián)方可，這樣會(huì)造成硬件連接復(fù)雜，成本增加；數(shù)碼管對(duì)大部分字符不能很好的顯示，動(dòng)態(tài)掃描時(shí)處理不好易出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。方案二 LCD 字符液晶顯示采用點(diǎn)陣字符型 LCD 液晶顯示，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用 的信息顯示器件，但采用 LCD 液晶顯示會(huì)造成設(shè)計(jì)成本增加。LCD1602可以顯示 2行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0D7，和 RS、R/W、 EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光 [10]。具體引腳說(shuō)明如表21所示。表 21 LCD1602 液晶顯示器引腳說(shuō)明LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同 的點(diǎn)陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、 常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，它的讀寫(xiě)操作、 屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。最后綜合了多方面因素的考慮采用了方案二，選擇 LCD1602顯示器作為系統(tǒng)的顯示界面。 系統(tǒng)時(shí)鐘芯片選擇DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加 31字節(jié)靜態(tài) RAM，采用 SPI 三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和 RAM 數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小與 31 天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá)～。采用雙電源供電（主電源和備用電源） ，可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 DS1302 用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄，因此廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中。DS1302 實(shí)物和管腳圖分別如圖 2圖 26 所示。 圖 25 DS1302 實(shí)物圖 圖 26 DS1302 管腳定義DS1302 各引腳的功能為：VCC1：備用電源；VCC2：主電源。當(dāng) VCC2VCC1+ 時(shí)，由 VCC2 向 DS1302 供電，當(dāng) VCC2 VCC1 時(shí)，由 VCC1 向 DS1302 供電。SCLK：串行時(shí)鐘，輸入； I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線；CE：輸入信號(hào)，在讀、寫(xiě)數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一，CE開(kāi)始控制字訪問(wèn)移位寄存器的控制邏輯；其次，CE 提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā? DS1302 有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器共有 12 個(gè)，其中有 7 個(gè)寄存器（讀時(shí)81h～8Dh，寫(xiě)時(shí) 80h～8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為 BCD 碼形式。 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文