【文章內(nèi)容簡介】 延時(shí) 讀轉(zhuǎn) 換結(jié)果 送暫存單元 返回鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院 數(shù)字電子秤設(shè)計(jì) 9 數(shù)據(jù)采集子程序的設(shè)計(jì) 對于重量與傳感器的電壓之間的關(guān)系，為了確保測量 的準(zhǔn)確度，用 MATLAB 軟件編程。 Lsline 指令實(shí)現(xiàn)了對多組測量數(shù)據(jù)的最小二乘擬合，得到了比較理想的線性關(guān)系，又運(yùn)用回歸函數(shù) polyfit(x,y39。,1)得到壓力與電壓的函數(shù)關(guān)系，使壓力的測量的精度進(jìn)一步提高。所得擬合曲線如圖 7 所示： 圖 7 擬合曲線圖 3． 2． 3 系數(shù)調(diào)整 在 IN0 輸入的數(shù)最大為 5V，要求的質(zhì)量 500g 對應(yīng)的是 ，為十六進(jìn)制向十進(jìn)制轉(zhuǎn)換方便，將系數(shù)放大 100 倍。并用小數(shù)點(diǎn)位置的變化體現(xiàn)這一過程。 3． 2． 4 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)處理子程序是整個(gè)程序的核心。主要用來調(diào) 整輸入值系數(shù)，使輸出滿足量程要求。另外完成 A/D 的采樣結(jié)果從十六進(jìn)制數(shù)向十進(jìn)制數(shù)形式轉(zhuǎn)化。 在硬件調(diào)試過程中 重量 與電壓的關(guān)系如表 一所示： 表一： 鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院 數(shù)字電子秤設(shè)計(jì) 10 重量 電壓 重量 電壓 重量 電壓 重量 電壓 重量 電壓 經(jīng) MATLAB 軟件編程，得擬合函數(shù)為： ? ? 001 aVagF ??? （ 41） 式中 F —— 物體所受的重量； 0V —— 傳感器輸出的壓力值 (其中 1a = 0a = ) 數(shù)據(jù)處理過程是對 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量的處理，即 DU ??? 12 58 （ 42） 式中 U—— 數(shù)據(jù)的模 擬量； D —— 數(shù)據(jù)的數(shù)字量 再對 ? 和 ? 進(jìn)行十進(jìn)制與十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 ? =（ 101 ??Ua ） H （ 43） ? ?100 ??? Ua? H （ 44） 所以在編程中實(shí)際的運(yùn)算過程為 ? ? ?? ??? 0VgF （ 45） 因此在數(shù)據(jù)處理中要進(jìn)行的是將 A/D 值轉(zhuǎn)換值進(jìn)行乘法和減法運(yùn)算進(jìn)行處理和調(diào)整，經(jīng)過系數(shù)調(diào)整后，送入暫存單元進(jìn)行進(jìn)制間的調(diào)整，使二進(jìn)制數(shù)變換為十進(jìn)制數(shù)存放在顯緩單元以供顯示。 具體的流程圖如圖 9 所示： 鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院 數(shù)字電子秤設(shè)計(jì) 11 圖 8 數(shù)據(jù)采集程序流程圖 顯示子程序的設(shè)計(jì) 顯示程序是用 來實(shí)時(shí)顯示所測質(zhì)量值，該部分程序是將顯緩單元數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，其流程圖如圖 12 所示。 開始 A/D 轉(zhuǎn)化結(jié)果 196 返回 進(jìn)制轉(zhuǎn)換 送顯緩單元 進(jìn)制轉(zhuǎn)換 減去 (０ .0012 ) 乘以 送顯緩單元 鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院 數(shù)字電子秤設(shè)計(jì) 12 圖 9 顯示子程序流程圖 就繼續(xù)掃描。當(dāng)有鍵按下時(shí)，利用按鍵的特征碼判斷是哪一個(gè)鍵按下，再轉(zhuǎn)入到按下該鍵所要執(zhí)行的功能子程序中進(jìn)行鍵值處理，完成后返回繼續(xù)進(jìn)行掃描。且將最后一次輸入值 保存在暫存單元用于報(bào)警比較。由鍵盤編碼方式可以得出 0、 9 各鍵對應(yīng)的鍵值： 0D8H、 0D0H,、 0D1H、 0D2H、 0C8H、 0C9H、 0CAH、 0C0H、 0C1H、 0C2H 該模塊的程序流程圖如 13 所示。 4. 調(diào)試分析 調(diào)試系統(tǒng)簡介 調(diào)試包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和樣機(jī)調(diào)試。 軟件的調(diào)試和硬件的調(diào)試都是獨(dú)立進(jìn)行的，軟件部分包括數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、鍵盤掃描子程序、報(bào)警子程序。軟件調(diào)試中需要用到的測量信號可以用仿真實(shí)驗(yàn)臺上的電壓信號進(jìn)行模擬，而不需要進(jìn)行硬件的連接。同樣硬件部分的調(diào)試也是不需要軟件連接而獨(dú)立進(jìn)行的。 當(dāng)軟件調(diào)試和硬件調(diào)試都正確無誤的時(shí)候，就可以進(jìn)行連接調(diào)試，在調(diào)試中繼續(xù)找出顯示程序 R0：顯緩地址 R2：最左位選碼 取段碼 段碼送 B 口 位碼送 A 口 延時(shí) 3～ 5ms 返回 R0+1 R2 右移 5 位顯示完？ 鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院 數(shù)字電子秤設(shè)計(jì) 13 單獨(dú)調(diào)試中無法指出的故障，反復(fù)進(jìn)行修改軟件、修改硬件設(shè)計(jì)的工作，直到所設(shè)計(jì)的電子秤顯示數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)誤差不大。最后進(jìn)行軟件的固化與整機(jī)的組裝工作。 硬件調(diào)試系統(tǒng)和軟件調(diào)試系統(tǒng)。其中硬件調(diào)試系統(tǒng)主要是《 CSY— 2021 傳感器與檢測技術(shù)試驗(yàn)臺》和 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱（含 A/D 轉(zhuǎn)換），其中單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱（含 A/D 轉(zhuǎn)換）提供了單片機(jī)、 A/D 轉(zhuǎn)換、 LED 顯示器和蜂鳴器； 《 CSY— 2021 傳感器與檢測技術(shù)試驗(yàn)臺》提供所需的 +4V～ +30V 電源還有電阻應(yīng)變式 傳感器及傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逄峁┬盘栒{(diào)理、整形和放大電路。 調(diào)試故障及原因分析 故障一：傳感器顯示電壓示數(shù)范圍與要求的 LED 顯示器的質(zhì)量示數(shù)范圍不符。 原因分析：沒有選擇好轉(zhuǎn)換系數(shù)，使質(zhì)量范圍不能滿足要求。 解決方法：修改程序中的轉(zhuǎn)換子程序部分，在進(jìn)制轉(zhuǎn)換時(shí)計(jì)算出轉(zhuǎn)換系數(shù)值。 故障二：經(jīng)過放大器的傳感器信號不穩(wěn)定，且不滿足設(shè)定的放大倍數(shù)。 原因分析：信號不穩(wěn)定是由于傳感器精度不夠準(zhǔn)確，以及連線時(shí)線路不穩(wěn)定等因素的影響；不滿足放大倍數(shù)是由于放大器選擇不合適，導(dǎo)致不能滿足設(shè)定的放大倍數(shù)。 解決方法：選擇精 度高的傳感器，預(yù)先計(jì)算好運(yùn)放放大倍數(shù)，以便于選擇合適的運(yùn)算放大器。 5. 結(jié)論及進(jìn)一步設(shè)想 隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)的儀器逐步的被智能儀器所取代。智能儀器的核心部件是單片機(jī)，因其極高的性價(jià)比得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。而傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，越來越受到人們的關(guān)注。傳感器好比人體“五官”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測量信息（物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件或裝置本次課設(shè)中的半橋電子秤就是 在以上儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。因此，只有充分了解有關(guān)智能儀器、單片機(jī)、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能達(dá)到要求。 首先是傳感器的精密度，它將直接影響電子秤的稱重準(zhǔn)確度。課設(shè)時(shí)由于傳感器發(fā)出的信號不是很穩(wěn)定，所以稱重時(shí)誤差很大。如果使用精密度較高的傳感器，效果會好的多。 其次是數(shù)據(jù)采集處理階段，此階段是對傳感器發(fā)出的信號進(jìn)行量化、采集，主要分為信號放大、采集，然后進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。該階段需注意的地方是對傳感器輸出的信號進(jìn)行放大時(shí)，應(yīng)選取合適的運(yùn)算放大電路。最好是預(yù)先計(jì)算好應(yīng)放大的倍數(shù)，以便選取。還有就是進(jìn)行數(shù)據(jù)處 理時(shí)，選取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系數(shù)，使輸出滿足量程要求。 鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院 數(shù)字電子秤設(shè)計(jì) 14 致 謝 指導(dǎo) 老師張鳳炳治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，品德高尚，平易近人，在我做論文期間不僅傳授了做學(xué)問的秘訣，還傳授了做人的準(zhǔn)則。這些都將使我終生受益。無論是在平時(shí)的階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個(gè)環(huán)節(jié)，無不得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。借此機(jī)會向?qū)煴硎局孕牡母兄x！非常感謝學(xué)院這些年的栽培！ 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，老師們言傳身教，以他們廣博的知識，敏銳的洞察力，多年的教學(xué)和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn) ， 在畢業(yè)設(shè)計(jì)上給予我很大的幫助。在本次設(shè)計(jì)中我 學(xué)到的不僅是科學(xué)知識和工作方法，更學(xué)到了作為一個(gè)研究人員應(yīng)有的治學(xué)態(tài)度以及為人處世的道理，這一切都將使我終身受益。謹(jǐn)在此向羅中劍院長，董承廷老師，尤聯(lián)榮老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！ 同時(shí)，對在設(shè)計(jì)中給予我支持和幫助的各位同學(xué)表示感謝！ 鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院 數(shù)字電子秤設(shè)計(jì) 15 參考文獻(xiàn) [1] 趙茂泰 .智能儀器原理及應(yīng)用 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021： 100156 [2] 張毅剛 .MCS51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2021： 142169 [3] 賈伯年，俞樸 .傳感器技 術(shù) .南京：東南大學(xué)出版社， 2021： 3362 [4] 單成祥 .傳感器理論設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用 .北京：國防工業(yè)出版社， 1999： 78133 [5] 李道華，李玲，朱艷 .傳感器電路分析與設(shè)計(jì) .武漢大學(xué)出版社， 2021： 6188 [6] 李剛，林凌，姜葦．單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用技巧．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院 數(shù)字電子秤設(shè)計(jì) 16 附錄 1 電路原理圖 2 1MSB21ADD B24ADD A25ADD C23VREF(+)12VREF()16IN31IN42