基于at89s52單片機設計的電子秤原理及實現(xiàn)方法(編輯修改稿)
2025-12-14 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)技術學院畢業(yè)設計（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)技術學院畢業(yè)設計（論文） 7 電阻應變式傳感器就是將被測物理量的變化轉換成電阻值的變化 , 再經(jīng)相應的測量電路而最后顯示或記錄被測量值的變化。 在這里，我們用電阻應變式傳感器作為測量電路的核心。并應根據(jù)測量對象的要求，恰當?shù)剡x擇精度和范圍度。 電阻應變式稱重傳感器是把電阻應變計粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當方式組成電橋的一種將力（重量）轉換成電信號的傳感器。 電阻應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換為彈性體的應變值；另一個是電阻應變計：它作為傳感元件將彈性體的應變，同步地轉換為電阻值的變化。 電阻應變片所感受的機械應變量一般為 ，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。在電阻應變式稱重傳感器中通過橋式電路將電阻的變化轉換為電壓變化。電阻應變式稱重傳感器工作原理框 圖 421 電阻應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變橋式傳感器 ,其核心是由電阻應變計 (應變片 )構成的電橋電路 ,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，即可構成性能優(yōu)越的儀表用放大器。廣泛應用于工業(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 應變 ε 電阻變化 Δ R 輸出 敏感元件 應變片 測量電橋 安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（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 + 。 本設計中差動放大電路結構圖如下： 推導過程： 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)技術學院畢業(yè)設計（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)字量的轉換，單片機才能接收、處理。實現(xiàn)模 /數(shù)轉換的部件稱 A/D 轉換器或 ADC。隨著大規(guī)模集成電路技術的飛速發(fā)
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