基于at89s52單片機設(shè)計的電子秤原理及實現(xiàn)方法(編輯修改稿)
2024-12-14 01:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 以我們選取 OP07單運放搭接差分運算放大器的方式，同時一定程度上鍛煉了模擬電路的實踐能力。 根據(jù)本課題的要求，要滿足最低檔位的分辨率，必須選取位數(shù)較高的 A/D 芯片，串行的 TLC2543 芯片驅(qū)動程序相對并行 A/D 復(fù)雜一點，但根據(jù)市場零售價格比較，該芯片是滿足要求的最便宜的芯片，本著開發(fā)項目盡量縮減成本的原則我們最終選取了該芯片。 選取 smc1602a LCM 點陣型液晶對單片機處理過后的數(shù)據(jù)進行顯示。 系統(tǒng)硬件以 OP07 為核心，包括電源模塊、數(shù)據(jù)采集及放大模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、自動換檔模塊、數(shù)碼管顯示模塊。 硬件模塊的具體實現(xiàn)方案 3kg 稱重傳感器能承受的激勵電壓為 5～ 10V，運放電路要求正負 9V 電源。 穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成 圖 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 電源方框及波形圖 A 整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓 U2變換成脈動電壓 U3。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動電壓 U3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓 U4。 B 穩(wěn)壓電路：由于得到的輸出電壓 U4受負載、輸入電 壓 和 溫度的影響不穩(wěn)定，為了得到更為穩(wěn)定電壓添加了穩(wěn)壓電路，從而得到穩(wěn)定的電壓 U0。 集成三端穩(wěn)壓芯片 LM7805 具有比較高的精確度，加上電容的濾波，對電路可以提供比較穩(wěn)定的電壓。圖 的 +5V 電源 主要用于電橋數(shù)據(jù)采集、給 A/D（ TCL2543） 供電、 液晶 顯示 ； +9V 電源用于給 LM336 基準(zhǔn)源供電、 信號放大電路；5V為 OP07參考電壓和用于調(diào)零電路。由于要求輸出的電流最大值為 2020mA，而且取樣電阻為 1歐所以要求 TCL2543 輸出的電壓至少為 2伏，通過計算 5伏的電壓足夠?qū)崿F(xiàn)上述要求。 圖 電源原理圖 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 電阻應(yīng)變式傳感器就是將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化 , 再經(jīng)相應(yīng)的測量電路而最后顯示或記錄被測量值的變化。 在這里，我們用電阻應(yīng)變式傳感器作為測量電路的核心。并應(yīng)根據(jù)測量對象的要求，恰當(dāng)?shù)剡x擇精度和范圍度。 電阻應(yīng)變式稱重傳感器是把電阻應(yīng)變計粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當(dāng)方式組成電橋的一種將力（重量）轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。 電阻應(yīng)變式稱重傳感器包括兩個主要部分，一個是彈性敏感元件：利用它將被測的重量轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值；另一個是電阻應(yīng)變計：它作為傳感元件將彈性體的應(yīng)變，同步地轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。 電阻應(yīng)變片所感受的機械應(yīng)變量一般為 ，隨之而生的電阻變化率也大約在 26 10~10 ?? 數(shù)量級之間。這樣小的電阻變化用一般測量電阻的儀表很難測出，必須采用一定形式的測量電路將微小的電阻變 化率轉(zhuǎn)變成 電壓或電流的變化，才能用二次儀表顯示出來。在電阻應(yīng)變式稱重傳感器中通過橋式電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓變化。電阻應(yīng)變式稱重傳感器工作原理框 圖 421 電阻應(yīng)變式稱重傳感器工作原理框圖 目前的電子稱重裝置大都使用電阻應(yīng)變橋式傳感器 ,其核心是由電阻應(yīng)變計 (應(yīng)變片 )構(gòu)成的電橋電路 ,這類傳感器具有成本低、精度高且溫度穩(wěn)定性好的特點。但其檢測原理決定該類傳感器輸出電壓低 ,要經(jīng)過差分放大電路放大數(shù)百倍才能用于 A/D 轉(zhuǎn)換。一般說來，傳感器輸出的電壓值都非常小，基本上都是毫伏級甚至微伏級。在設(shè)計高精度電子秤時，需要外部放大電路來獲得足夠的增益。 儀表 儀器放大器 的選型很多，我們這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器，就是典型的差動放大器。它只需 高精度 OP07 和幾只電阻器，即可構(gòu)成性能優(yōu)越的儀表用放大器。廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動控制、儀器儀表、電氣測量 等 數(shù)字采集的系統(tǒng)中。 OP07 參數(shù)： (1) 低的輸入噪聲電壓幅度 — μVPP ( ～ 10Hz) (2) 極低的輸入失調(diào)電壓 — 10 μV (3) 極低的輸入失調(diào)電壓溫漂 — μV/ ℃ (4) 具有長期的穩(wěn)定性 — μV/MO (5) 低的輸入偏置電流 — 177。 1nA (6) 高的共模抑制比 — 126dB (7) 寬的共模輸入電壓范圍 — 177。 14V 載荷 P 電壓 應(yīng)變 ε 電阻變化 Δ R 輸出 敏感元件 應(yīng)變片 測量電橋 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 (8) 寬的電源電壓范圍 — 177。 3V ～177。 22V OP07 芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于 OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓，所以 OP07 在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。 OP07同時具有輸入偏置電流低和開環(huán)增益高的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07 特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。 OP07芯片引腳功能說明： 1和 8為偏置平衡 (調(diào)零端 )， 2為反向輸入端， 3為正向輸入端， 4接地， 5空腳 6為輸出， 7接電源 + 。 本設(shè)計中差動放大電路結(jié)構(gòu)圖如下： 推導(dǎo)過程： I=721RVV ii ? Vo=(R8+R7+R8)I Offset Null 1 Inverting Input 2 Noninverting Inpute 3 Vcc 4 8 Offset Null2 7 Vcc+ 6 Output 5 . — + 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 =(1+782RR )Vi， 則 Avf=1+782RR 在 實際的測量和控制系統(tǒng)中檢測到的常是時間、數(shù)值都連續(xù)變化的物理量，這種連續(xù)變化的物理量稱之為模擬量，與此對應(yīng)的電信號是模擬電信號。模擬量要輸入到單片機中進行處理，首先要經(jīng)過模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，單片機才能接收、處理。實現(xiàn)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的部件稱 A/D 轉(zhuǎn)換器或 ADC。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)
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