【正文】 其中敏感元件指傳感器中能直接感受被測(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換部分指傳感器中能將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。其工作原理是基于某些材料受力后在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力或壓力的測(cè)量。功率小，輸出的能量微弱， 單片機(jī) 系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì) ))(( 4321 4231 RRRR RRRRE ?? ??電纜的分布電容及噪聲干擾影響輸出特性，這對(duì)外接電路要求很高。電阻應(yīng)變片式電阻應(yīng)變 式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片即可單獨(dú)作為傳感器使用，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學(xué)量傳感器。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為Δ R/R 后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變化一般都很微小，難以直接精確測(cè)量，且不便處理。其轉(zhuǎn)換電路常用測(cè)量電橋。 下圖 23 為 一直流供電的平衡電阻電橋， Ein 接直流電源 E： 傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 當(dāng)電橋輸出端接無窮大負(fù)載電阻時(shí)，可視輸出端為開路，此時(shí)直流電橋稱為電壓橋，即只有電壓輸出。 若差動(dòng)工作，即 RRRRRRRRRRRR ???????????? 4321 , ， 應(yīng)變 片式傳感器有如下特點(diǎn)： （ 1）應(yīng)用和測(cè)量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機(jī)械量傳感器。 （ 3）結(jié)構(gòu)輕小，對(duì)試件影響小， 對(duì)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可在高溫、高壓、強(qiáng)磁場(chǎng)等特殊環(huán)境中 使用，頻率響應(yīng)好。 通過以上對(duì)傳感器的比較分析，最終選擇了第二種方案。 稱 重傳感器輸出的信號(hào)一般電平較低，經(jīng)由電橋等電路變換后的信號(hào)亦難以直接用來顯示、記錄、控制或進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。這一環(huán)節(jié)目前主要依靠由集成運(yùn)算放大器的基本元件構(gòu)成具有各種特性的放大器來完成。傳感器的輸出信號(hào)不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。否則，放大器的負(fù)載效應(yīng)會(huì)使所測(cè)電壓造成偏差。 （ 3）在預(yù)定的頻帶寬度內(nèi)有穩(wěn)定準(zhǔn)確的增益、良好的線性，輸入漂移和噪聲應(yīng)足夠小以保證要求的信噪比。 綜上分析，該設(shè)計(jì)在放大電路選用了 LM358，該放大器件內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電 壓無關(guān)。 內(nèi)部原理圖 特性： （ 1）內(nèi)部 頻率補(bǔ)償。 （ 3）單位增益頻帶寬 (約 1MHz) 。 一177。 （ 5）低功耗電流，適合于電池供電。 （ 7）低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。 （ 9）差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。 參數(shù)： （ 1）輸入偏置電流 45 nA （ 2）輸入失調(diào)電流 50 nA （ 3）輸入失調(diào)電壓 單片機(jī) 系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì) （ 4）輸入共模電壓最大值 VCC~ V （ 5）共模抑制比 80dB （ 6）電源抑制比 100dB A/D 轉(zhuǎn)換器的選 擇 A/D 轉(zhuǎn)換部分 是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這一部分處理不好， 會(huì)使得整個(gè)設(shè)計(jì)毫無意義。 在選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器的時(shí)候應(yīng)該遵循以下原則： （ 1） A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)： A/D 轉(zhuǎn)換器決定分辨率的高低。 （ 2） A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率：不同類型的 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率大不相同。逐次逼近型屬于中速A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為納秒級(jí)，用于個(gè)通道過程控制和聲頻數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 （ 4） A/D 轉(zhuǎn)換器的晶閘管現(xiàn)象：其現(xiàn)象是在正常使用時(shí) ， A/D 轉(zhuǎn)換器芯片電流驟增，時(shí)間一長就會(huì)燒壞芯片。由于它體積小，兼容性，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。 引腳如圖所示。C to +70176。C to +85176。 （ 2） CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 （ 4） GND 芯片參考 0 電位（地）。 （ 6） DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 （ 8） Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用） 。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。獨(dú)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。 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash 單片機(jī) 系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì) Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C51 單片機(jī)特點(diǎn)能與 MCS51 兼容，有 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，壽命能夠達(dá)到 1000 寫 /擦循環(huán)，數(shù)據(jù)可以保留時(shí)間長達(dá) 10 年，全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定， 128 8 位內(nèi)部 RAM， 32 可編程 I/O線，兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 5 個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí) 鐘電路。 AT89S52 是一種兼容 MCS51 微控制器，工作電壓 到 ，全靜態(tài)時(shí)鐘 0 Hz 到 33 MHz，三級(jí)程序加密， 32 個(gè)可編程 I/O 口， 2/3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， 6/8 個(gè)中斷源，全雙工串行通訊口，低功耗支持 Idle 和 Powerdown 模式， Power down 模式支持中斷喚醒， 看門狗定時(shí)器，雙數(shù)據(jù)指針，上電復(fù)位標(biāo)志。并且下載電路可設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中，可以隨時(shí)修改單片機(jī)的軟件而不對(duì)硬件做任何改動(dòng)。 3 硬件設(shè)計(jì) PM23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(shí)，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?。?，從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)，供后續(xù)電路測(cè)量和處理。 采用 LM358放大電路， 4端接收 PM23型稱重傳感器的正負(fù)信號(hào)，經(jīng)過 358的放大電路處理放大后傳輸?shù)?ADC0832。由于 ADC0832 為雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換，采用 CH0 通道輸入， CS端片選使能，接單片機(jī)的 P24 端， VCC 接電源正， GND 接地， CLK 為芯片時(shí)鐘輸入，接單片機(jī)的 P25 端， DI、 DO 共同接 P26 端。 主要功能特性 見下表 AT89S52 功能 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） ISP Flash ROM 32 個(gè) 雙向 I/O 口 工作電壓 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 033MHz 全雙工 UART 串行中斷口線 256x8bit 內(nèi)部 RAM 2 個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級(jí)加密位 看門狗（ WDT）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 引腳封裝如下圖所示： 表 31 AT89S52 功能 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） ISP Flash ROM 單片機(jī) 系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì) 32 個(gè)雙向 I/O 口 工作電壓 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 033MHz 全雙工 UART 串行中斷口線 256x8bit 內(nèi)部 RAM 2 個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級(jí)加密位 看門狗（ WDT）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 引腳封裝如下圖所示： AT89S52 的引腳圖 引腳功能說明： VCC/GND：電源 /接地引腳； Port 0： P0是一個(gè) 8位漏極開路型雙向 I/O 端口，端口置 1(對(duì)端口寫 1)時(shí)作高阻抗輸入端； P0還可以用作總線方式下的地址數(shù)據(jù)復(fù)用管腳，用來操作外部存儲(chǔ)器。對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié)、校驗(yàn)程序、輸出指令字節(jié)時(shí)，要求外接上拉電阻； Port 1： 單片機(jī) 系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì) P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/0端口，輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL。端口置 1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用； P2口在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，可作為高位地址輸出；內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高 8位地址和控制信息； Port 3： P3是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/0端口，輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL。 P3引腳功能復(fù)用見下表 P3 引腳功能復(fù)用 串行通訊