【文章內(nèi)容簡介】 合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能經(jīng)受住長時間的考驗。 使用特別注意：傳感器屬于精密部件，劇烈振動、自由落體、碰撞、過載、過壓等等，都非常容易造成 傳感器永久損壞或者影響精度和線性。傳感器是測量機(jī)構(gòu)最重要的部件 ,本次設(shè)計采用電阻應(yīng)變式壓力傳感器。 電阻應(yīng)變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時，電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）受到拉伸或壓縮應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。亩闺姌蚴テ胶?，產(chǎn)生 相應(yīng)的差動信號，供后續(xù)電路測量和處理 。 綜合考慮 , 本設(shè)計要實現(xiàn)的電子秤的是絕對壓力值，同時為了簡化電路，提高穩(wěn)定性和抗干擾能力，要求使用具有溫度補(bǔ)償能力的電阻應(yīng)變式壓力傳感器。本設(shè)計選用 CZAF600 壓力傳感器，其最大量程為 50 Kg。 CZAF6000 壓力傳感器 的 接線圖如 下 ： 圖 21 壓力傳感器引出線接線圖 基于單片機(jī)的電子秤的設(shè)計與實現(xiàn) 6 接線方式：紅 E +, 黑 E , 綠 S +，白 S 量程 : 1， 2， 3， 10， 20, 30, 50, 60, 100, 150, 200, 300, 350, 500KG 適用于電子廚房秤，計價秤，平臺秤等小臺面電子秤。 外型尺寸 : ， 130x22x30， 150x40x35(mm) 安裝螺紋孔 : 8M6 深 25mm 技術(shù)參數(shù)參照表 : 綜合誤差 : % 絕緣電阻 : ≥ 5000MΩ(100VDC) 靈敏度 : 2177。 : 9VDC~12VDC 非線性 : % 溫度補(bǔ)償范圍 : 10℃ ~+50℃ 滯后 : % 使用溫度范圍 : 20℃ ~+60℃ 重要性 : % 零點溫度影響 : % 蠕變 : % 靈敏度溫度影響 : % 零點輸出 : 177。 1% 安全過載范圍 : 120% 輸入阻抗 : 1050， 400177。 1Ω 極限過載范圍 : 150% 輸出阻抗 : 1000， 350177。 1Ω 防護(hù)等級 : IP67 稱重傳感器輸出電壓振幅范圍 0～ 2mV。而 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求為 0～ 2V，因此放大環(huán)節(jié)要有 1000 倍左右的增益。對放大環(huán)節(jié)的要求是增益可調(diào)的（ 700～ 1500倍），根據(jù)本設(shè)計的實際情況增益設(shè)為 1000 倍即可，零點和增益的溫度漂移和時間漂移極小。按照輸入電壓 2mV，分辨率20xx0 碼的情況，漂移要小于 1181。V。由于其具有極低的失調(diào)電壓的溫漂和時漂（ 177。1181。V ），從而保證了放大環(huán)節(jié)對零點漂移的要求。殘余的一點漂移依靠軟件的自動零點跟蹤來徹底解決。穩(wěn)定的增益量可以保證其負(fù)反饋回路的穩(wěn)定性，并且最好選用高阻值的電阻和多圈 電位器。 基于單片機(jī)的電子秤的設(shè)計與實現(xiàn) 7 由 中稱重傳感器的稱量原理可知，電阻應(yīng)變片組成的傳感器是把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成 ΔR/R ，而應(yīng)變電阻的變化一般都很微小，例如傳感器的應(yīng)變片電阻值 120Ω ，靈敏系數(shù) K=2，彈性體在額 定載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?1000ε ，應(yīng)變電阻相對變化量為： Δ R/R = Kε= 2100010 － 6 = （ 21） 由式 21 可以看出電阻變化只有 ，其電阻變化率只有 %。這樣小的電阻變化既難以直接精確測量，又不便直接處理。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計的 ΔR/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化，但是這個電壓或電流信號很小，需要增加增益放大電路來把這個電壓或電流信號轉(zhuǎn)換成可以被 A/D 轉(zhuǎn)換芯片接收的信號。在前級處理電路部分， 基于電子秤的要求精確度不是很 高，選 擇由普通放大器所組成的差動放大器作為本設(shè)計的信號放大電路 ； 差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點，可以利用普通運放 (如LM324)做成一個差動放大器。其設(shè)計電路如 下 圖： 圖 22 利用普通運放設(shè)計的差動放大器 。 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換部分是整個設(shè)計的關(guān)鍵，這一部分處理不好，會使得整個設(shè)計毫無意義。目前，世界上有多種類型的 ADC，有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近型、基于單片機(jī)的電子秤的設(shè)計與實現(xiàn) 8 積分型 ADC，也有近年來新發(fā)展起來的 ∑ Δ 型和流水線型 ADC，多種類型的 ADC 各有其優(yōu)缺點并能滿足不同的具體應(yīng)用要求。 根據(jù)系統(tǒng) 的精度要求以及綜合的分析其優(yōu)點和缺點，本設(shè)計采用了12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0832。 ADC0832 為 8位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為 32μS ，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。 ADC0832的實物圖如下圖 24所示： 圖 24 ADC0832 實物 由于電子秤需要設(shè)置單價（十個數(shù)字鍵 ，一個小數(shù)點）， 總共需設(shè)置15 個鍵（包括一個 清零鍵、去皮鍵、單價鍵 和一個確認(rèn)鍵 ）。 本設(shè)計 采用矩陣式鍵盤：矩陣式鍵盤的特點是把檢測線分成兩組，一組為行線，一組列線，按鍵放在行線和列線的交叉點上。圖 25給出了一個 4 4 的矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)的鍵盤接口電路，圖中的每一個按鍵都通過不同的行線和列線與主機(jī)相連這。 4 4 矩陣式鍵盤共可以安裝 16 個鍵，但只需要 8條測試線。當(dāng)鍵盤的數(shù)量大于 8 時，一般都采用矩陣式鍵盤。 結(jié)合本設(shè)計的實際要求， 采 用 4 4矩陣式鍵盤。 基于單片機(jī)的電子秤的設(shè)計與實現(xiàn) 9 圖 25 矩陣式鍵盤 顯示電路部分的選擇 數(shù)據(jù)顯示是電子秤的一項重要功能，是人機(jī)交換的主要組成部分，它可以將測量電路測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理后直觀的顯示出來。 本次設(shè)計選用 LED 數(shù)碼管 顯示 超量程報警部分選擇 智能儀器一般都具有報警 功能 ，報警主要用于系統(tǒng)運行出錯、當(dāng)測量的數(shù)據(jù)超過儀表量程或者是超過用戶設(shè)置的上下限時為提醒用戶而設(shè)置。在本系統(tǒng)中，設(shè)置報警的目的就是在超出電子秤測量范圍 以及總價不能正常顯示 時，發(fā)出聲光報警信號，提示用戶，防止損壞儀器。 超限報警電路是由單片機(jī) 的 I/O 口來控制的，當(dāng)稱重物體重量超過系統(tǒng)設(shè)計所允許的重量，通過程序使單片機(jī)的 I/O 值為 低 電平，從而三極管導(dǎo)通，使蜂鳴器 SPEAKER 發(fā)出報警聲，同時使 連接 報警燈 的 I/O 置 為低電平，則發(fā)光二極管導(dǎo)通，二極管 發(fā)光。 在設(shè)計過程中一定得注意發(fā)光二極管的極性，否則，發(fā)光二級管是不會正常發(fā)光 。 電源模塊方案選型 為了使稱重儀的供電方便，這里把電源設(shè)計成用 220V 的交流電經(jīng)過變壓器后輸出177。 9 的電壓，經(jīng)整流濾波電路后， 通過 LM7805 和 LM7905進(jìn)行 DC/DC 變換得到177。 5V供壓力傳感器器和系統(tǒng)的其他芯片 使用 基于單片機(jī)的電子秤的設(shè)計與實現(xiàn) 10 第三章 硬件電路設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求與設(shè)計思路，此電路由一塊 AT89S52 單片機(jī)、復(fù)位電路、時鐘電路、 12864LCD 顯示器、蜂鳴器及 LED 燈報警電路、 CZAF602 壓力傳感電路。 硬件設(shè)計框圖如下： 復(fù) 位 電 路壓 力 傳 感 器 電 路聲 光 報 警 電 路L C D 顯 示 器 接 口時 鐘 電 路A T 8 9 S 5 2單 片 機(jī) 圖 31 硬件電路設(shè)計框圖 在本系統(tǒng)中用于稱量的主要器件是稱重傳感器（一次變換元件），稱重傳感器在受到壓力或拉力時會產(chǎn)生電信號，受到不同壓力或拉力是產(chǎn)生的電信號也隨著變化，而且力與電信號的關(guān)系一般為線性關(guān)系。 由于傳感器輸出的為模擬信號，所以需要對 其進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以便單片機(jī)接收 ，因此電路中需要用進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。又 由于 本設(shè)計采用的是 CZAF602電阻應(yīng)變式壓力 傳感器，其輸出電壓為 2mv 左右 不 能夠 使 單片機(jī)和 AD 轉(zhuǎn)換器正常工作，因此需要設(shè)計放大電路來使 ADC0832 的輸入電壓達(dá)到 2v左右，放大電路的增益應(yīng)為 算出物體的重量。 在本系統(tǒng)中，硬件電路的構(gòu)成主要有以下幾部分：