【正文】 200 65 40 78 32 27 30 12 12 34 300～ 800 65 40 74 32 27 30 12 12 34 1000～ 2020 95 64 98 40 34 30 15 16 36 3000 95 64 98 40 34 30 15 16 16 36 4000～ 5000 95 56 102 50 45 38 15 22 22 44 電阻應(yīng)變式傳感器 的工作原理 電阻應(yīng)變式傳感器由彈性元件和電阻應(yīng)變片構(gòu)成， 彈性敏感元件的作用是使基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 13 被測(cè)壓力作用于某個(gè)面積上并轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變，然后由位移敏感元件或應(yīng)變計(jì)轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。 當(dāng)彈性元件感受到物理量時(shí)，其表面產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在彈性元件表面的電阻應(yīng)變片的電阻值將隨著彈性元件的應(yīng)變而相應(yīng)變化。 傳感器與壓力測(cè)量?jī)x的連接法 傳感器的模擬輸出對(duì)電子噪聲很敏感，故不要將這些電線結(jié)扎在一起，以避免可能導(dǎo)致的干擾 ,并請(qǐng)將這些電線遠(yuǎn)離交流電源，如圖 所示 壓力測(cè)量?jī)x的連接法 引腳端子編號(hào) 訊號(hào)含義 EXC + EXC － SIG + SIG － SHD 激勵(lì)電壓輸出 ＋ 激勵(lì)電壓輸出 － 訊號(hào)輸入 ＋ 訊號(hào)輸入 － 屏蔽 圖 第四章 壓力測(cè)量?jī)x技術(shù)規(guī)格 一般規(guī)格 1. 電源 : 直流 24V 2. 消耗功率 : 6 W 3. 工作溫度 : 10℃ ～ 70℃ 4. 濕度 : 10% ～ 90％相對(duì)濕度（無(wú)凝結(jié)水） 5. 電源濾波器 : 內(nèi)置 數(shù)字部分 1． 計(jì)量顯示 上排數(shù)碼管顯示稱重凈重。 下排數(shù)碼管顯示稱重最大量程。 2%, Imax=200mA 3． 傳感器靈敏度 2mV/V 4． 輸入阻抗 5MΩ 5． 溫度系數(shù) 100ppm/℃ 6． 非線性誤差 % 7．采樣速度： 1000 次／秒 8．輸出模擬信號(hào) 4―― 20mA 精度 ％ 9. 零位可調(diào)范圍 由 毫伏到 15毫伏 10， 000 分度 第五章 壓力測(cè)量?jī)x的相關(guān)操作 一般說(shuō)明 不要將 壓力測(cè)量?jī)x 安裝在陽(yáng)光直曬處，并須避免突然的溫度變化、振動(dòng)或被風(fēng)吹。通過(guò)電源線將 壓力測(cè)量?jī)x 后端接地，并保證接觸良好。 模擬輸入或輸出訊號(hào)對(duì)電子噪聲很敏感，故不應(yīng)將這些模擬 輸入或輸出訊號(hào)的電線結(jié)扎在一起，以避免可能造成的干擾。 壓力測(cè)量?jī)x 輸入靈敏度 壓力測(cè)量?jī)x 輸入靈敏度 (A)可通過(guò)以下方程式計(jì)算出來(lái)： 秤量間距最大量程 時(shí)的輸出電壓出電壓－傳感器在自重傳感器在滿載荷時(shí)的輸 ?? )(A 對(duì)于 壓力測(cè)量?jī)x 而言， A必須大于或等于 格/V? 。 2. N2 指示燈 : 備用。 4. N4 指示燈 : 亮?xí)r顯示零。 6． MODE 按鍵 : 選擇功能設(shè)定方式。 8. ZERO 按鍵 :正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，長(zhǎng)按“ ZERO”鍵，可對(duì)顯示的凈重清零。 零點(diǎn)標(biāo)定 2 顯示器顯示“ ” 長(zhǎng)按 ZERO 鍵 2秒執(zhí)行零點(diǎn)標(biāo)定。 按“ ENTER” 鍵，退出標(biāo)定菜單。再進(jìn)入標(biāo)定菜單中 ,進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定 ,然后退出菜單，便可正常使用 . B 實(shí)物標(biāo)定 : 在要求精度比較高 時(shí) ,須采用實(shí)物標(biāo)定方法 進(jìn)入標(biāo)定菜單 ,進(jìn)行完零點(diǎn)標(biāo)定后 , 按 MODE 鍵進(jìn)入實(shí)物標(biāo)定菜單 ,當(dāng)下排數(shù)碼管顯示“ ”時(shí)，可進(jìn)行 實(shí)物標(biāo)定 ,此時(shí)，在秤臺(tái)上放置標(biāo)秤砝碼，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后 , 將顯示器的讀數(shù)設(shè)定為所加砝碼的重量值 ,退出實(shí)物標(biāo)定菜單 ,完成實(shí)物標(biāo)定。 例如：現(xiàn)場(chǎng)傳感器量程為 500KG。 注意 ：完成實(shí)物標(biāo)定后，不要再手動(dòng)更改傳感器量程設(shè)定菜單中傳感器的量程值 進(jìn)入實(shí)物標(biāo)定 當(dāng)下排數(shù)碼管顯示“ ”時(shí)，可進(jìn)行 實(shí)物標(biāo)定 。 用 ZERO 鍵和 TARE 鍵將顯示器的讀數(shù)設(shè)定為所加砝碼的重量值。 (標(biāo)定量程最小為 100格 ) 建議：標(biāo)秤在最大量程的 1/2 以上重量處進(jìn)行。這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的是 TI公司的 MSP430F149,功耗低 (采用 flash 存儲(chǔ)技術(shù)可以將功耗降低 1/5),系統(tǒng)集成度高 (包括 flash,BRam。WDT。Timer_B。因此 ,非常適合于開發(fā)高度智能化、低功耗、便攜式智能終端設(shè)備 。內(nèi)部采用多級(jí)光電隔離和濾波環(huán)節(jié) ,保證 測(cè)量?jī)x 的精度和穩(wěn)定性 。 以下是MSP430F149 設(shè)計(jì)外圍模塊功能圖 . 圖 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 20 ● 1腳 DVCC:數(shù)字供電電源正端 ； ● 7腳 VREF+:參考電壓的正輸出引腳 ； ● 8腳 XIN:晶體振蕩器 XT1 的輸入端口 ，可連接標(biāo)準(zhǔn)晶振或者鐘表晶振 ； ● 9 腳 :為外部低頻時(shí)鐘晶振輸入端（程序中說(shuō)明一般用 LFXTICLK 表示）。 XT2IN 晶體振蕩器 XT2的輸入端口，只能連接標(biāo)準(zhǔn)晶振 ； ● 54 腳 TDO/TDI： 測(cè)試數(shù)據(jù)輸出端口， TDO/TDI 數(shù)據(jù)輸出或者編程數(shù)據(jù)輸出引基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 21 腳 ； ● 55 腳 TDI/TCLK： 測(cè)試數(shù)據(jù)輸入， TDI 用作數(shù)據(jù)輸入端口，芯片保護(hù)熔絲連接到 TDI； ● 56 腳 TMS:測(cè)試模式選擇， TMS 用作芯片編程和測(cè)試的輸入端口 ； ● 57 腳 TCK:為 JTAG 接口（同時(shí)擁有仿真器和編程器的功能），用于下載程序并實(shí)現(xiàn)硬件在線仿真。 復(fù)位輸入，不可屏蔽中斷輸入端口或者 Bootstrap Lload 啟動(dòng)（ FLASH）； ● 59 腳 TA0， 60 腳 TA1， 61腳 TA2， 2腳 A3， 3腳 A4， 4腳 A5， 5腳 A6， 6腳A7 的第二功能為 8路的內(nèi)部 12 位 ADC 模擬電壓輸入端口； ● 62 腳 AVSS:為模擬電源接口， 模擬供 電電源負(fù)端 ,只為 ADC 和 DAC 的模擬部分供電 ； ● 63 腳 DVSS:為數(shù)字電源接口， 數(shù)字供電電源負(fù)端 .為所有數(shù)字部分供電 ； ● 64 腳 AVCC:模擬供電電源正端 .只為 ADC 和 DAC 的模擬部分供電 。本壓力測(cè)量?jī)x供電電壓。 MAX706R 是一組 CMOS 監(jiān)控電路，能夠監(jiān)控電源電壓、電池故障和微處理器（ MPU或 mP）或微控制器（ MCU 或 mC）的工作狀態(tài)。 一旦 MPU/MCU 處于未知狀態(tài)，比如程序 “ 跑飛 ” 或進(jìn)入死循環(huán)，就需要將系統(tǒng)復(fù)位。在 Vcc 上升期間 RESET 維持低電平直到電源電壓升至復(fù)位門限( 或 )以上 ,在超過(guò)此門限后，內(nèi)部定時(shí)器大約再維持 200ms 后釋放RESET，使其返回高電平。如果在已經(jīng)開始的復(fù)位脈沖期間出現(xiàn)電源跌落，復(fù)位脈沖至少再維持 140ms。 ● 1腳 MR： 人工復(fù)位； ● 2腳 VCC： 電源輸入； ● 3腳 GND： 地 ； ● 4腳 PFI： 電源掉落電壓監(jiān)測(cè)輸入； ● 5腳 PFO： 電源掉落信號(hào)輸出； ● 6腳 WDI： 看門狗輸入； ● 7腳 RESET： 復(fù)位信號(hào)輸出；復(fù)位信號(hào)用于啟動(dòng)或者重新啟動(dòng) MPU/MCU，令其進(jìn) 入或者返回到預(yù)知的循環(huán)程序并順序執(zhí)行 ； ● 8腳 WDO： 看門狗輸出 。能夠完成這一任務(wù)的器件稱之為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱 A/D 轉(zhuǎn)換 器。 ADS8320 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，它由采樣 /保持放大器、 D/A 轉(zhuǎn)換器、比較器、移位寄存器、控制邏輯電路、串行接口電路等組成。 顯示驅(qū)動(dòng) 芯片 MAX7219 MAX7219 是 MAXIM 公司生產(chǎn)的 一種集成化的串行輸入 /輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng) 芯片 ,它連接微處理器與 8 位數(shù)字的 7段數(shù)字 LED 顯示，也可以連接條線圖顯示器或者 64 個(gè)獨(dú)立的 LED 發(fā)光二級(jí)管 。 該芯片具有 10MHz 傳輸 率的三線串行接口可與任何微處理器相連，只需一個(gè)外接電阻即可設(shè)置所有 LED 的段電流。MAX7219 同樣允許用戶對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)選擇編碼或者不編碼。 它的操作很簡(jiǎn)單， MCU 只需通過(guò)模擬 SPI 三線接口就可以將相關(guān)的指令寫入MAX7219 的內(nèi)部指令和數(shù)據(jù)寄存器，同時(shí)它還允許用戶選擇多種譯碼方式和譯碼基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 24 位。 所示： 圖 MAX7219的 內(nèi) 部引腳分配 : 圖 MAX7219的 外 部引腳分配 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 25 各引腳的功能為： ● 1腳 DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端 ； ● 2腳～ 7 腳 (DIG0～ DIG7)： 8 位 LED 位選線，從共陰極 LED 中吸入電流 ； ● 12 腳 LOAD：裝載數(shù)據(jù)輸入 ； ● 13 腳 CLK：串行時(shí)鐘輸入 ； ● SEG A～ SEG G DP:7段驅(qū)動(dòng)和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng) ； ● 18 腳 ISET:通過(guò)一個(gè) 10k 電阻和 Vcc 相連，設(shè)置段電流 ； ● 24 腳 DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端，用于級(jí)連擴(kuò)展 。當(dāng)其內(nèi)部有一一電流通過(guò)時(shí)，它就會(huì)發(fā)光。 當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)光。 LED 顯示器連接方法 LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法： 使用時(shí)公共陽(yáng)極接＋ 5V。 使用時(shí)會(huì)共陰極接地，陽(yáng)極端 輸入高電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，輸入低電平的則不點(diǎn)亮。 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 26 7段數(shù)碼管內(nèi)部字段 LED和引腳分布 圖 7段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 顯示驅(qū)動(dòng) 七段 LED 顯示器需要由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。點(diǎn)亮顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式。這種顯示方法的每一位都需要有一個(gè) 8 位輸出口控制。在同一時(shí)刻只有一位顯示器在工作（點(diǎn)亮），利用人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余輝效應(yīng)，看到的卻是多個(gè)字符“同時(shí)”顯示如圖 所示。 基于 LED 的優(yōu)點(diǎn)在本次 設(shè)計(jì)中采用了數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種辦法單片機(jī)中 CPU 的開銷小。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。我們通過(guò)按鍵，向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入各種數(shù)據(jù)和命令，亦可通過(guò)使用按鍵，讓單片機(jī)系統(tǒng)處于預(yù)定的功能狀態(tài)。 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 29 電源 按鍵 LCD 顯示器 壓力傳感器 單片機(jī) M430F149 A/D 轉(zhuǎn)換器 第七章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)， 測(cè)量?jī)x器儀表包括壓力測(cè)量?jī)x器的總的發(fā)展趨勢(shì)是高性能、數(shù)字化、集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。 通過(guò)壓力傳感器將需要測(cè)量的位置的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器進(jìn)行信號(hào)放大，送至 A／ D轉(zhuǎn)換器，然后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)單片機(jī)轉(zhuǎn)換成 LED顯示器可以識(shí)別的信息，最后顯示輸出。 壓力測(cè)量?jī)x接收到傳感器傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)后，經(jīng)處理后，傳送入單片機(jī)，單片機(jī)計(jì)算完壓力值后，會(huì)把壓力值傳輸?shù)?LCD 顯示模塊顯示。 壓力測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)如圖所示，它以 M430F149 單片機(jī)為核心，包括傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、 LCD 顯示器。幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要畫上句號(hào)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我感覺(jué)受益匪淺。 本次設(shè)計(jì)，不僅讓我重新復(fù)習(xí)了從前的知識(shí)，而且還彌補(bǔ)了以前的許多漏洞，學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用知識(shí)，學(xué)會(huì)了應(yīng)用實(shí)踐。 通過(guò)這次實(shí)踐，我了解了 壓力測(cè)量?jī)x 的用途及 工作原理，熟悉了 壓力測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)步驟， 應(yīng)用單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換和液晶顯示的編程原理，使用 MSP430 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真，調(diào)試，測(cè)量重力應(yīng)用，分析原理圖，查閱資料，熟悉芯片管腳以及芯片引腳功能。同時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處 ,比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力， 動(dòng)手能力不夠強(qiáng) 等等。 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 31 致謝 經(jīng)過(guò) 一學(xué)期 的忙碌，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督 促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué) 同事 的 幫助 ，想要完成這個(gè) 設(shè)計(jì)是有點(diǎn)困難的 。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。在此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 在論文即將完成之際， 我要感謝 可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、 同事 給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意 !最后我還要感謝 西安電子科技大學(xué) 對(duì)我的