基于at89s52单片机设计的电子秤课程设计(编辑修改稿)

基于at89s52单片机设计的电子秤课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

图 电源方框及波形图 A、 整流和滤波电路：整流作用是将交流电压 U2变换成脉动电压 U3。 滤波电路一般由电容组成，其作用是脉动电压 U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑 的直流电压 U4。 B、 稳压电路：由于得到的输出电压 U4受负载、输入电 压 和 温度的影响不稳定，为了得到更为稳定电压添加了稳压电路，从而得到稳定的电压 U0。 电源电路图 集成三端稳压芯片 LM7805 具有比较高的精确度，加上电容的滤波，对电路可以提供比较稳定的电压。 图 的 +5V电源 主要用于电桥数据采集、给 A/D（ TCL2543） 供电 、 液晶 显示 ； +9V电源用于给 LM336 基准源供电、 信号放大电路、 ； 5V 为 OP07 参考电压和用于调零电路。 由于要求输出的电流最大值 第 7 页 为 2020mA，而且取 样电阻为 1欧所以要求 TCL2543 输出的电压至少为 2伏，通过计算 5 伏的电压足够实现上述要求。 图 电源原理图 电阻应变式传感器就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化 , 再经相应的测量电路而最后显示或记录被测量值的变化。 在这里，我们用电阻应变式传感器作为测量电路的核心。 并应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度。 4． 2. 电阻应变式称重传感器是把电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上，然后以适当方式组成电桥的一种将力（重量）转换成电信号的传感器。 电阻应变式称重传感器包括两个主要部分，一个是弹性敏感元件：利用它将被测的重量转换为弹性体的应变值；另一个是电阻应变计：它作为传感元件将弹性体的应变，同步地转换为电阻值的变化。 电阻应变片所感受的机械应变量一般为 ， 随之而生的电阻变化率也大约在 26 10~10  数量级之间。 这样小的电阻变化用一般测量电阻的仪表很难测出，必须采用一定形式的测量电路将 微小的电阻变化率转变成电压或电流的变化，才能用二次仪表显示出来。 在电阻应变式称重传感器中通过桥式电路将电阻的变化转换为电压变化。 电 阻应变式称重传感器工作原理框图如图 421所示： 载荷 P 电压 应变 ε 电阻变化 Δ R 输出 敏感元件 应变片 测量电桥 第 8 页 图 421电阻应变式称重传感器工作原理框图 当传感器不受载荷时，弹性敏感元件不产生应变，粘贴在其上的应变片不发生变形，阻值不变，电桥平衡，输出电压为零；当传感器受力时，即弹性敏感元件受载荷 P时，应变片就会发生变形，阻值发生变化，电桥失去平衡，有输出电压。 电阻应变式称重传感器桥式测量电路如图 422所示： 422 桥式测量电路 R R R R4 为 4 个应变片电阻，组成了桥式测量电路， Rm 为温度补偿电阻 ， e 为激励电压， V为输出电压。 若不考虑 Rm ， 在 应 变 片 电 阻变 化 以 前 ， 电 桥 的输 出 电 压 为 ： 由于桥臂的起始电阻全等，即 R1 = R2 = R3 = R4 = R，所以 V=0。 当应变片的电阻 R R R R4 变成 R+△ R R+△ R R+△ R R+△ R4时，电桥的输 出电压变为： 通过化简，上式则变为： 也就是说，电桥输出电压的变化与各臂电阻变化率的代数和成正比。 第 9 页 如果四个桥臂应变片的灵敏系数相同，且 KRR ，则上式又可写成： 式中 K为 应变片灵敏系数，ε为应变量。 上式表明，电桥的输出电压和四个轿臂的应变片所感受的应变量的代数和成正比。 在电阻应变式称重传感器中， 4 个应变片分别贴在弹性梁的 4个敏感部位，传感器受力作用后发生变形。 在力的作用下， R R3被拉伸，阻值增大，△ R△ R3 正值， R R4 被压缩， 阻值减小，△ R△ R4 为负值。 再加之应变片阻值变化的绝对值相同，即 ： △ R1 = △ R3 = + △ R 或ε 1 = ε 3 = +ε △ R2 = △ R4= △ R 或ε 2 = ε 4 = ε 因此： eKRmRReRRRmRReRmRRRRRRRRV22222  令 eUSu，则 KRmR RSu 2， SU 称为传感器系数或传感器输出灵敏度。 图 第 10 页 、差动放大电路 目前的电子称重装置大都使用电阻应变桥式传感器 ,其核心是由电阻应变计 (应变片 )构成的电桥电路 ,这类传感器具有成本低、精度高且温度稳定性好的特点。 但其检测原理决定该类传感器输出电压低 ,要经过差分放大电路放大数百倍才能用于 A/D 转换。 一般说来，传感器输出的电压值都非常小，基本上都是毫伏 级甚至微伏级。 在设计高精度电子秤时，需要外部放大电路来获得足够的增益。 仪表 仪器放大器的选择 仪表 仪器放大器 的选型很多，我们这里介绍一种用途非常广泛的仪表放大器，就是典型的差动放大器。 它只需 高精度 OP07 和几只电阻器，即可构成性能优越的仪表用放大器。 广泛应用于工业自动控制、仪器仪表、电气测量 等 数字采集的系统中。 OP07 参数： 1) 低的输入噪声电压幅度 — μ VPP ( ～ 10Hz) 2) 极低的输入失调电压 — 10 μ V 3) 极低的输入失调电压温漂 — μ V/ ℃ 4) 具有长期的稳定性 — μ V/MO 5) 低的输入偏置电流 — 177。 1nA 6) 高的共模抑制比 — 126dB 7) 宽的共模输入电压范围 — 177。 14V 8) 宽的电源电压范围 — 177。 3V ～177。 22V OP07 芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。 由于OP07 具有非常低的输入失调电压，所以 OP07 在很多应用场合不需要额外的调零措施。 OP07 同时具有输入偏置电流低和开环增益高的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得 OP07 特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。 芯片封装 如下图： OP07芯片引脚功能说明： 1和 8为偏置平衡 (调零端 )， 2为反向输入端， 3为正 Offset Null 1 Inverting Input 2 Noninverting Inpute 3 Vcc 4 8 Offset Null2 7 Vcc+ 6 Output 5 . — + 第 11 页 向输入端， 4接。