【正文】 ymV/V177。滯后 Hysteresis重復(fù)性 Repeatability蠕變 Creep%./30min177。1零點(diǎn)溫度系數(shù) Zero temperatureCoefficient%./10℃177。當(dāng)輸入信號(hào)頻率較高，由于孔徑時(shí)間的存在，會(huì)造成較大的轉(zhuǎn)換誤差；為了防止誤差需在中間加一個(gè)功能器件采樣/保持器，進(jìn)行有效、正確的數(shù)據(jù)采集。其中對(duì)于低速場(chǎng)合可以采用繼電器作為開(kāi)關(guān)以減小開(kāi)關(guān)漏電流的影響；在高速場(chǎng)合也可以用晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)作為開(kāi)關(guān)。 在模擬信號(hào)輸入通道中，是否需要加采樣/保持器，取決于模擬信號(hào)的變化頻率和A/D轉(zhuǎn)換器的孔徑時(shí)間；對(duì)快速過(guò)程信號(hào)，當(dāng)最大孔徑誤差超過(guò)允許值時(shí)，必須在A(yíng)/D轉(zhuǎn)換器前加采樣/保持器。 前級(jí)放大器部分 壓力傳感器輸出的電壓信號(hào)為毫伏級(jí)，所以對(duì)運(yùn)算放大器要求很高。 普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。所以，此中方案不宜采用。 差動(dòng)放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放 ( 如 OP07) 做成一個(gè)差動(dòng)放大器。 優(yōu)點(diǎn)：輸入級(jí)加入射隨放大器，增大了輸入阻抗，中間級(jí)為差動(dòng)放大電路，滑動(dòng)變阻器 R6 可以調(diào)節(jié)輸出零點(diǎn)，最后一級(jí)可以用于微調(diào)放大倍數(shù)，使輸出滿(mǎn)足滿(mǎn)量程要求。 缺點(diǎn)：此電路要求 R3 、 R4 相等，誤差將會(huì)影響輸出精度，難度較大。對(duì)精度影響較大。 此類(lèi)芯片內(nèi)部采用差動(dòng)輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡(jiǎn)單。增益范圍5～10000V/V，通過(guò)改變 RG的大小來(lái)改變放大器的增益，基于以上分析，我們決定采用制作方便而且精度很好的專(zhuān)用儀表放大器 INA126 。即能把被控對(duì)象的各種模擬信息變成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信息。計(jì)數(shù)器式A/D 轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，但轉(zhuǎn)換速度也很慢，所以很少采用。并行A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度最快，但因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而造價(jià)較高，故只用于那些轉(zhuǎn)換速度極高的場(chǎng)合。逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器是采樣速率低于5MSPS(百萬(wàn)次采樣每秒)的中高分辨率應(yīng)用的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，其分辨率一般為8位～16位，逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換，一般具有采樣/保持功能。顧名思義，逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器實(shí)質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制搜索算法，內(nèi)部電路可以運(yùn)行在幾MHz，A／D轉(zhuǎn)換器采樣速率是該數(shù)值的分?jǐn)?shù)，主要由逐次逼近算法確定。它的工作電壓范圍比較寬，精度也比較高。它的轉(zhuǎn)換速度是100us。 鍵盤(pán)處理部分方案論證由于電子秤需要設(shè)置單價(jià)（十個(gè)數(shù)字鍵），還有復(fù)位，刪除等功能，總共需要設(shè)置24個(gè)鍵，鍵盤(pán)的擴(kuò)展有采用以下方案：采用矩陣式鍵盤(pán)：矩陣式鍵盤(pán)的特點(diǎn)是把檢測(cè)線(xiàn)分成兩組，一組為行線(xiàn)，一組列線(xiàn)，按鍵放在行線(xiàn)和列線(xiàn)的交叉點(diǎn)上。3X8的矩陣式鍵盤(pán)共可安裝24個(gè)鍵，但只需要11條測(cè)試線(xiàn)。 矩陣式鍵盤(pán) 顯示電路部分的選擇方案 一 、采用帶字庫(kù)的LCD顯示。但它的可視偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小，往往是只能從正面觀(guān)看，從側(cè)面看就會(huì)出現(xiàn)較大的亮度和色彩失真。并且很容易壞，壽命很短，價(jià)格相對(duì)而言也比較高。數(shù)碼管只能顯示有限的數(shù)字和符號(hào)，顯示內(nèi)容少。可減少接口數(shù)目，同時(shí)LED還有節(jié)能、安全和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。 超量程報(bào)警部分的選擇智能儀器一般都具有報(bào)警和通訊功能，報(bào)警主要用于系統(tǒng)運(yùn)行出錯(cuò)，當(dāng)測(cè)量的數(shù)據(jù)超過(guò)儀表量程或者是超過(guò)用戶(hù)設(shè)置的上下限時(shí)為提醒用戶(hù)而設(shè)置。超限報(bào)警電路是由單片機(jī)的I/O口來(lái)控制的，當(dāng)稱(chēng)重物體重量超過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所允許的重量時(shí)，通過(guò)程序使單片機(jī)的I/O值為高電平，從而三極管導(dǎo)通，使蜂鳴器BELL發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)使報(bào)警燈發(fā)光。壓力傳感器前端信號(hào)處理A/D轉(zhuǎn)換器單片機(jī)AT89S52LED顯示鍵盤(pán)控制 硬件電路設(shè)計(jì)框圖報(bào)警電路 在本系統(tǒng)中，用于稱(chēng)量的主要器件是稱(chēng)重傳感器（一次變換元件），稱(chēng)重傳感器在受到壓力或拉力時(shí)會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，受到不同壓力或拉力時(shí)產(chǎn)生的電信號(hào)也隨著變化，而且力與電信號(hào)的關(guān)系一般為線(xiàn)性關(guān)系。由于傳感器輸出的為模擬信號(hào)，所以需要對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以便單片機(jī)接收。 單片機(jī)芯片AT89S52介紹單片機(jī)的全稱(chēng)為單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChip Microputer）或微型控制器（Microcontroller）。就其組成而言一塊單片機(jī)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。MCS51系列單片機(jī)，是Intel公司繼MCS48系列單片機(jī)之后，在1980年推出的高檔8位單片機(jī)。這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)就是在片內(nèi)含有Flash存儲(chǔ)器，AT89S52單片機(jī)是ATMEL公司新近推出的高檔型AT89S系列單片機(jī)中的增強(qiáng)型產(chǎn)品。該器件采用Atmel公司的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，其指令與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的80C51指令集兼容。通過(guò)把通用的8位CPU與可在線(xiàn)下載的Flash集成在一個(gè)芯片上，AT89S52便成為一個(gè)高效的微型計(jì)算機(jī)。AT89S52的主要特性如下： （1） 兼容MCS51產(chǎn)品 （2） 8K字節(jié)可擦寫(xiě)1000次的在線(xiàn)可編程ISP 閃存 （3） （4） 全靜態(tài)工作：0Hz ～ 24MHz （5） 3級(jí)程序存儲(chǔ)器加密 （6） 256字節(jié)內(nèi)部RAM （7） 32條可編程I/O線(xiàn) （8） 3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 （9） 8個(gè)中斷源 （10) UART串行通道 （11) 低功耗空閑方式和掉電方式 （12) 通過(guò)中斷終止掉電方式 （13) 看門(mén)狗定時(shí)器 （14) 雙數(shù)據(jù)指針 （15）靈活的在線(xiàn)編程（字節(jié)和頁(yè)模式） AT89S52的結(jié)構(gòu)框圖此外,AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 單片機(jī)管腳說(shuō)明按照功能，AT89S52的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩器、多功能I/O口、控制和復(fù)位等。 AT89S52封裝引腳圖 引腳功能介紹如下： 1．多功能I/O口A(yíng)T89S52共有四個(gè)8位的并行I/O口：P0、PPP3端口， ～ ， ～ ， ～ ， ～ ，共32根I/O線(xiàn)。（1）P0端口，該口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。當(dāng)把“1”寫(xiě)入P0時(shí)，則它的引腳可用作高阻抗輸入。在對(duì)Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)，P0用于接收代碼字節(jié)；在校驗(yàn)時(shí)，則輸出代碼字節(jié)；此時(shí)需要外加上拉電阻。對(duì)端口寫(xiě)“1”時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。在對(duì)Flash編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址。表31 （3）P2端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P2口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。P2口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 DPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址，在訪(fǎng)問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX在對(duì)Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P2口也接收高位地址或一些控制信號(hào)。對(duì)端口寫(xiě)“1”時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。在A(yíng)T89S52中，同樣P3口還用于一些復(fù)用功能，如表32所列。表32在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使其單片機(jī)復(fù)位。在SFR AUXR（地址8EH）寄存器中的DISRTO位可以用于屏蔽這種功能。 3．ALE/PROG地址鎖存允許信號(hào)。在對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，這條引腳用于輸入編程脈沖PROG。但是，在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器每次存取中，會(huì)跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。在單片機(jī)處于外部執(zhí)行方式時(shí)，對(duì)ALE屏蔽位置“1”并不起作用。它用于讀外部程序存儲(chǔ)器。在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的每次存取中，PSEN的2次激活會(huì)被跳過(guò)。為了確保單片機(jī)從地址為0000H～FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器中讀取代碼，故要把EA接到GND端，即地端。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部程序時(shí)，EA應(yīng)接到Vcc。 6．XTAL1振蕩器的反相放大器輸入，內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱(chēng)晶振）或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。當(dāng)MCS51系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱(chēng)RESET)出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開(kāi)關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。 系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。 數(shù)據(jù)處理部分電路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理部分電路包括傳感器輸出信號(hào)放大電路，A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口電路。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類(lèi)，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。下面我們主要介紹這類(lèi)傳感器。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過(guò)特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1 所示，是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖，它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線(xiàn)等部分組成。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。 稱(chēng)重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的力電轉(zhuǎn)換裝置，是電子衡器的一個(gè)關(guān)鍵部件。電磁力式主要用于電子天平，電容式用于部分電子吊秤，而絕大多數(shù)衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器。因此電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器在衡器中得到了廣泛地運(yùn)用。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：R=ρ*L/S　　式中：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長(zhǎng)度減小而截面增加，電阻值則會(huì)減小。 2. 放大器 （1）運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)介 運(yùn)算放大器（常簡(jiǎn)稱(chēng)為“運(yùn)放”）是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。由于早期應(yīng)用于模擬計(jì)算機(jī)中，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，故得名“運(yùn)算放大器”，此名稱(chēng)一直延續(xù)至今。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，如今絕大部分的運(yùn)放是以單片的形式存在。如在一些自動(dòng)控制系統(tǒng)中，首先要把被控制的非電量（如溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、流量、照度等）用傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再與給定量比較，得到一個(gè)微弱的偏差信號(hào)。因?yàn)楸环糯蟮男盘?hào)多數(shù)變化比較緩慢的直流信號(hào)，分析交流信號(hào)放大的放大器由于存在電容器這樣的元件，不能有效地耦合這樣的信號(hào)，所以也就不能實(shí)現(xiàn)對(duì)這樣信號(hào)的放大。運(yùn)算放大器最早被發(fā)明作為模擬信號(hào)的運(yùn)算（實(shí)現(xiàn)加減乘除比例微分積分等）單元，是模擬電子計(jì)算機(jī)的基本組成部件，由真空電子管組成。運(yùn)算放大器一般由4個(gè)部分組成，偏置電路，輸入級(jí)，中間級(jí)，輸出級(jí)，其中輸入級(jí)一般是采用差動(dòng)放大電路（抑制電源），中間級(jí)一般采用有源負(fù)載的共射負(fù)載電路（提高放大倍數(shù)），輸出級(jí)一般采用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)輸出級(jí)電路（提高電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力），工業(yè)上，用來(lái)衡量一個(gè)運(yùn)算放大器的性能的指標(biāo)有很多，一般認(rèn)為實(shí)際運(yùn)算放大器越接近理想運(yùn)放就越好，課堂上我們涉及到的只是要求輸入端等效電阻無(wú)窮大，開(kāi)環(huán)增益無(wú)窮大，其實(shí)還有很多其他的指標(biāo)，我就簡(jiǎn)要介紹下吧，運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)包括5個(gè)，開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)，最大輸出電壓，差模輸入電阻，輸出電阻，共模抑制比CMRR。最大輸