【正文】 12? 為 電壓變動引起的靈敏度變化 。 7? 為溫度變化引起的零點變動 。 因此傳感器的合成誤差 a：可按均方根法合成，即 2 2 2 2 21 2 3 4 5( ) ( )tt?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? (51) 式中 0? ：為傳感器的合成誤差； 1? 為傳感器的非線性誤差； 2? 為傳感器的不重復(fù)性誤差； 3? 為傳感器的滯后誤差； 4? 為溫度變化引起傳感器的零點變動誤差； 5? 為溫度變化引起傳感器系數(shù)變動誤差； 6? 為稱重傳感器周圍環(huán)境溫度變化的幅度。設(shè)計顯示子程序的流程圖如下圖 44所示： 目錄 32 開 始顯 示 歡 迎 界 面測 量 重 量 報 警結(jié) 束液 晶 顯 示讀 取 重 量 值 圖 43 顯示子程序流程圖 目錄 33 第五章 儀器的誤差及誤差分配 將誤差分配與合成原理應(yīng)用于電子秤的設(shè)計中，采用誤差分析、誤差分配和總誤差合成三個步驟來完成對儀器主要組成部分的選型工作，使后續(xù)的設(shè)計工作切實可行。 A/D 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運行時，把稱重傳感器傳遞過來 的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞到單片機所涉及到的程序設(shè)計。上電后，儀器首先進(jìn)行整機初始化處理。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。由于持續(xù)的聲音不能夠引起人們的關(guān)注，所以本系統(tǒng)的報警電路采用間斷的聲音和頻閃的燈光來實現(xiàn)。 單片機與顯示器的接口電路 與單片機的接口電路設(shè)計如圖 36 目錄 27 圖 36 本設(shè)計采用是 LCD顯示 ， LCD 工作原理如下： DM162 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，如表 1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A” 1602 字符液晶顯示可分為上 下兩部分各 16位進(jìn)行顯示，處于不同行時的字符顯示地址如下 顯示字符 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ... 第一行地址 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH ... 第二行地址 40H 41H 42H 43H 44H 45H 46H 47H 48H 49H 4AH 4BH ... 1602 液晶模塊的 讀操作時序如圖所示。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端 ,高電平（ 1）時讀取信息，負(fù)跳變時執(zhí)行指令。 顯示電路與 AT89C52 單片機的接口電路設(shè)計 1602 液晶模塊的引腳 圖 35。 TLC2543 的引腳圖介紹 排列如圖 33所示。在轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC 引腳變?yōu)楦唠娖?，轉(zhuǎn)換過程中由片內(nèi)時鐘系統(tǒng)提供時鐘，無需外部時鐘。單片機的復(fù)位操作使單片機進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器 PC＝ 0000H，這表明程序從 0000H 地址單元開始執(zhí)行。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 目錄 23 XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序 存儲器 的讀選通信號，當(dāng)AT89C52 由外部 程序存儲器 取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個 機器周期 兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。 RST:復(fù)位輸入。 P3 口 :P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 表 . 和 的第二功能，如表 32 引腳號 功能特性 T2，時鐘輸出 T2EX（定時 /計數(shù)器 2） 表 32 P2 口 :P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的 輸出 緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“ 1”時，可作為高阻抗輸入端用。 4 層優(yōu)先級中斷結(jié)構(gòu) — 自動地址識別 6 個中斷源 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 標(biāo)準(zhǔn) MCS51 內(nèi)核和指令系統(tǒng) 在空閑模式下凍結(jié) CPU 而 RAM 定時器 、 串行口 和 中斷系統(tǒng) 維持其功能。 基于 AT89C52 的主控電路 芯片介紹 AT89C52 是 INTEL 公司 MCS51 系列 單片機 中基本的產(chǎn)品，它采用 ATMEL 公司可靠的 CMOS 工藝技術(shù)制造的高性能 8位單片機，屬于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51的 HCMOS產(chǎn)品。 （ 3）盡量采用低功耗、微功耗集成化芯片，減小電路復(fù)雜性。 在系統(tǒng)設(shè)計時可 以分為以下幾個部分：單片機控制模塊，前端信號采集，處理，轉(zhuǎn)換模塊，系統(tǒng)電源部分，報警電路。 LCD1602 可以顯示 2行 16 個字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0D7，和 RS、 R/W、 EN 三個控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光 [10]。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。 輸出顯示 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。其優(yōu) 點是速度較高、功耗低，在低分辯率（ 12 位）時價格便宜，但高精度（ 12 位）時價格很高。其優(yōu)點是用簡單電路就能獲得高分辨率，但缺點是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。電感的感抗 Zl（ s） =sL。本文設(shè)計的濾波器為有源低通濾波器，有源濾波電路一般由 RC 濾波網(wǎng)絡(luò)和集成運放構(gòu)成，在適當(dāng)?shù)闹绷麟妷浩孟?，不僅有濾波作用，而且有放大作用。它的功能是讓特定頻率范圍內(nèi)的信號通過，阻止特定頻率范 圍外的信號通過。即 Rg兩端的電壓分別為 Vin+,Vin。 C ；封裝類型 :DIP； 3dB 帶寬增益乘積 :1000kHz；變化斜率 :；可編程增益最高 :1000；工作溫度最低 :40176。 P6腳是輸出端。 18 V ) , 設(shè)計體積小 , 功耗非常低 (最大供電 電流僅 1. 3 mA ) , 因而適用于低電壓、低功耗的應(yīng)用場合。 C)特性，是電子秤的理想之選。 方案二：采用專用儀表放大器， AD620,INA126 此類芯片內(nèi)部采用差動輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也高。 優(yōu)點： 差動放大器具有高輸入阻抗，增益高，輸入級加入隨射放大器，增大 目錄 13 了輸入阻抗，中間級為 差動放大電路，滑動變阻器 R6 用于調(diào)節(jié)輸出零點，最后一級是用于微調(diào)放大倍數(shù)，讓輸出滿足滿量程要求。 放大器的輸入信號一般由傳感器輸出的，傳感器的輸出信號不僅電平低，內(nèi)阻高，還常有較高的共模電壓。 106 =0. 002 由上式可以看出電阻變化只有 ，其電阻變化率只有 %。 MTB 稱重傳感器應(yīng)用于：主要用于包裝秤、皮帶秤 和化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的 配料稱 重控制。 。 為保證電子秤稱量結(jié)果的準(zhǔn)確度，克服傳感器在低量程段線性度差的缺點。 通過對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。若差動工作，即 R1=R△ R,R2=R+△R,R3=R△ R， R4=R+△ R,按式（ ），則電橋輸出為 Ek?? （ ） 應(yīng)變片式傳感器有如下特點： （ 1）應(yīng)用和測量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機械量傳感器 。 圖 23為一直流供電的平衡電阻電橋， inE 接直流電源 E： 圖 23 傳感器內(nèi)部連接圖 當(dāng)電橋輸出端接無窮大負(fù)載電阻時，可視輸出端為開路，此時直流電橋稱 為 電橋，即只有電壓輸出。 檢測電路的主要部件是惠斯登電橋，它可以比較方便地解決稱重傳感器的補償問題，其功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號輸出。若忽略 邊緣效應(yīng) ，平板電容器的電容為ε S/d，式中（ 1）變極距型電容傳感器 (d) （ 2）變面積型電容傳感器 (A) （ 3）變介質(zhì)型電容傳感器 (ε ) 雖然電容式傳感器有 (1)高阻抗、小功率， (2)溫度穩(wěn)定性好。設(shè)計稱重傳感器的指導(dǎo)思想是：追求良好的自然線性，盡量有較高的輸出靈敏度，抗側(cè)向能力強，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工和密封，長期穩(wěn)定性要好。 （ 3） 稱重傳感器的種類較多，但根據(jù)變化工作原理來分，主要有電阻應(yīng)變式、電容式、差動變動器式、壓磁式、 壓電 式、振頻式、陀螺式等。 ③ 測量元件 （測量電路）：將變換元件的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，為進(jìn)一步傳輸、處理、顯示、記錄或控制提供方便。由 此可見，稱重傳感器的性能好壞對電子衡器的性能是至關(guān)重要的。已經(jīng)成為各個領(lǐng)域的不可缺少的重要手段，因此，在本設(shè)計中，傳感器的選擇和使用特別重要。 傳感器 傳感器的定義： 傳感器（ 英文 名稱： transducer/sensor）是一種能感受到被測量的信息檢測裝置并按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出的器件，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。 （ 3）盡量采用低功耗、微功耗集成化芯片，減小電路復(fù)雜性。 目錄 5 硬件電路是決定儀器性能的重要因素。本系統(tǒng)在設(shè)計過程中，系統(tǒng)的微控制器部分選擇了兼容性比較好的 51 系列單片機，另外由于實際應(yīng)用當(dāng)中，稱可以有一定量的過載，但不能超出要求的范圍，為此還設(shè)計了過載提示。 （ 2）深入研究了應(yīng)變式稱重傳感器的工作機理，建立了應(yīng)變式傳感器自校正數(shù)學(xué)模型，為電子秤的低成本準(zhǔn)確稱量奠定了理論基礎(chǔ)。所以，設(shè)計硬件時，就應(yīng)該考慮相應(yīng)軟件的設(shè)計。 電子衡器的最大稱量 Max 可以用總分度數(shù) n 與分度值 d 的乘積來表示，即Max=n178。 (1) 量程：電子衡器的最大稱量 Max，即電子秤在 正常工作情況下，所能稱量的最大值。轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號輸出到 CPU運算控制。 (2)．稱重傳感器 —— 一般稱之為一次變換元件，它可以將作用于其上的重目錄 2 量或力按一定的函數(shù)關(guān)系（一般是線性關(guān)系）轉(zhuǎn)換為電量（電壓、電流、頻率等）輸出 。 電子秤向提高精度和降低成本方向發(fā)展的趨勢引起了對低成本，高性能模擬信號處理器件的需求的增加，分析發(fā)現(xiàn)，電子秤的總的趨勢是小型化，模塊化，集成化，智能化；技術(shù)性能趨向是速率高，準(zhǔn)去度高，穩(wěn)定性高，可靠性高；功能趨勢是稱重計量的控制信息和非控制信息并重的“智能化 ”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。 秤是最普遍，最普及的計量設(shè)備，電子秤取代機械秤是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然規(guī)律。 關(guān)鍵詞： AT89C52 單片機 MTB 稱重傳感器 重量檢測與轉(zhuǎn)換 重量顯示 Abstract 11 Abstract This design take at89C52 monolithic integrated circuit as core weight control system39。其中由 MTB 稱重傳感器 采集 質(zhì)量 信號，并且 由 TLC2543 將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸給單片機進(jìn)行處理。