多功能微电脑电子秤的设计毕业设计论文(编辑修改稿)

多功能微电脑电子秤的设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

，其工作原理如图 21 所示： 图 21 称重传感器原理图 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 5 表 21 传感器主要技术指标 准确度等级 C3 额定载荷 kg 、 、 15 灵敏度 mV/V 177。 非线性 %. 177。 滞后 重复性 蠕变 %./30min 177。 蠕变恢复 零点输出 %. 177。 1 零点温度系数 %./10℃ 177。 额定输出温度系数 输入电阻 Ω 415～ 445 输出电阻 Ω 349～ 355 绝缘电阻 MΩ ≥ 5000 供桥电压 V 12（ DC/AC） 温度补偿范围 ℃ 10～ +50 允许温度范围 ℃ 20～ +60 允许过负荷 %. 120 极限过负荷 %. 200 四角误差 %. 连接电缆 mm Φ 300 接线方式 输入 Input（ +） : Red 输入 Input（ ） :White 输出 Output（ +） :Green 输出 Output（ ） :Blue 屏蔽 Shield : Yellow 其 测量原理：用应变片测量时，将其粘贴在弹 性体上。 当弹性体受力变形时，应变片的敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化。 由于内部线路采用惠更斯电桥，当弹 性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下式给出 ： E i nR4 R4R3 R3R2 R2R1 R1)42( 42E   △△△△RR RRout （ 22） 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 6 放大电路的 设计 传感器输出电压为毫伏级，而 A/D 转换器所能处理的电压是 0～ 5V，所以必须在A/D 转换器前加入一个前置差动放大电路以实现电压的放大，放大倍数为 100～ 200 倍，使输出电压为 0～ 5V。 由于单运 放在应用中要求外围电路匹配精度高、增益调整不便、差动输入阻抗低，故采用三运放结构。 三运放结构具有差动输入阻抗高、共膜抑制比高、偏置电流低等优点，且有良好的温度稳定性，低噪单端输出和和增益调整方便，适于在传感器电路中应用。 如图 32 所示，图中 为增益调节电阻，整个芯片仅 为外接电阻，而运放 为增益为 1 的差动输入放大器。 221 放大电路硬件原理图 R1 R1 R2 R2 1 2 3 4 8 7 6 5 A3 AD626 1 2 3 4 8 7 6 5 A1 AD626 1 2 3 4 8 7 6 5 A2 AD626 RG R5 0R22 R2 0R22 Ui1 Ui2 U01 U02 Uout 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 7 采集电路的设计 数据采集系统的组成 数据采集系统的核心是 计算机，他对整个系统进行控制和数据处理，他由采样 /保持器，放大器， A/D 转换器，计算机组成。 数据采样保持器 进行模数变换时，从启动变换到变换结束的数字量输出，需要一定的时间，即 A/D转换的孔径时间。 当输入信号频率较高，由于孔径时间的存在，会造成较大的转换误差；为了防止误差需在中间加一个功能器件采样 /保持器，进行有效、正确的数据采集。 采样 /保持器通常由保持电容器、模拟开关和运算放大器组成。 其中对于低速场合可以采用继电器作为开关以减小开关漏电流的影响；在高速场合也可以用晶体管、场效应管来作为开关。 采样保 持器的原理：如图，当开关闭合时， V1 通过限电流电阻向电容 C 充电，在电容值合理的情况下， V0 随 Vi 的变化而变化；当 K 断开时，由于电容 C 有一定的容量，此时输出 V0 保持输入信号再开断开瞬间的电平值。 图 231 采样保持原理图 在模拟信号输入通道中，是否需要加采样 /保持器，取决于模拟信号的变化频率和A/D 转换器的孔径时间；对快速过程信号，当最大孔径误差超过允许值时，必须在 A/D转换器前加采样 /保持器。 但如果输入模拟量是直流量或者被测信号模拟 量随时间变化非常缓慢，采样 /保持（ S/H）电路可以省去。 A/D 转换器 设计中 A/D 转换器用的是 ADC0809 A/D 转换器，它是 8 路 8 位逐次逼近式转换器，结果为 8 位二进制数据，转换时间短（一般在级），满足题目要求的“实时采样”，并且它的转换精度在 %上下，比较适中，适用于一般场合。 由图 可见，单片机通过读控制线 WR 和 0809 片选线控制启动 A/D 转换及输入通道地址锁存，写控制线 WR 与 ADC0809 片选线控制输出允许。 由于 ADC0809 具有通道地址锁存功能，通道选择 、 、 直接接单片机的数据口。 模拟电压由 IN03 2 6 4 7 8 5 1 U2 AD620 3 2 6 4 7 8 5 1 U3 AD620 输入 高阻输入 模拟开关 输出 C4 1u 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 8 通道输入， A/D 采样电压在 0～ 5v 之间变化。 所模拟通道 IN0 地址口为 0AOOOH，但是ADC0809 无内置时钟，所以 CLOCK 由外部时钟信号控制。 图 232 A/D 转换器和单片机的接口电路 显示电路的设计 显示部分可以将处理得出的信号在显示器上显示，让人们直观的看到被测体的质量，也可以进行报警提示。 LCD 液晶显示器是一种极低功耗显示器，从电子表到计算器，从 袖珍时仪表到便携式微型计算机以及一些文字处理机都广泛利用了液晶显示器。 本设计采用的显示模块是 128 64 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置 8192 个中文汉字（ 16X16 点阵）、 128 个字符（ 8X16 点阵）及 64X256 点阵显示 RAM（ GDRAM）。 可与 CPU 直接接口，提供两种界面来连接微处理机： 8位并行及串行两种连接方式。 具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。 EOC D0D7 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D0 D1 D2 CLK WR （ ） ADC0809CS RD （ ） V V+ IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 CLK 2 1MSB 21 ADD B 24 ADD A 25 ADD C 23 VREF(+) 12 VREF() 16 IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7 5 START 6 2 5 8 EOC 7 OUTPUT ENABLE 9 CLOCK 10 VCC 11 2 2 20 GND 13 2 7 14 2 6 15 2 8LSB 17 2 4 18 2 3 19 IN2 28 IN1 27 IN0 26 ALE 22 U1 ADC0809 V C C 1 2 3 U2:A 4001 5 6 4 U2:B 4001 5 0 % RV1 10k R1 24k R2 10k 1 2 U3:A 4069 3 4 U3:B 4069 C1 10P 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 9 键盘电路的设计 利用键盘可选择电子秤工作模式、设定测量上限等。 键盘部分采用矩阵式的键盘，采用这种结构的特点 是把检测线分为两组，一组为行线，一组为列线，按键放在行线和列线的交叉点上。 矩阵式的键盘的优点是需要的测试线的数量少，对于一个 M N 的矩阵键盘与主机连接只需要 M+N 条测试线，这样键盘的规模越大，矩阵时键盘的 优 点越显著，当需要的按键数目大于 8 时，一般都采用矩阵式键盘。 图 251 矩阵式键盘结构图 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 10 报警电路的设计 报警电路是超过设定的范围，单片机输出信号驱动蜂鸣器发声警报，如图 所示，当 BDLL 端为低电平时，有电流通过蜂鸣器，蜂鸣器报警，反之不报警，这里设定当超过质量的上限时通过软件 使 8031 的 口清零，再过 口出来的低电平信号连接到 BELL 端蜂鸣器发声报警。 图 261 报警电路 . BUZ1 BUZZER Q1 2N5401 R1 2k +5v 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 11 3. 软件的设计 监控程序的设计 智能仪器的设计既要满足设定的功能的完成如计算等功能的任务功能程序，也要有可以监控仪器仪表正工作，保证其可靠性方面的监控程序。 整个智能仪器的测量都是智能仪器自动完成的，所以设计一套功能完备的监控程序是必须的也是必要的。 监控程序的主要作用是实时的响应来自系统的各种信息，按信息的类别 进行处理；当系统出现故障时，能自动的采取有效的措施，消除故障，保证系统能够继续进行正常工作。 数据处理子程序的设计 数据处理子程序是整个程序的核心。 主要用来调整输入值系数，使输出满足量程要求。 另外完成 A/D 的采样结果从十六进制数向十进制数形式转化。 系数调整 在 IN0 输入的数最大为 5V，要求的质量 500g 对应的是 ，为十六进制向十进制转换方便，将系数放大 100 倍。 并用小数点位置的变化体现这一过程。 数制转换 数制之间的转换：在二进制数制中，每向左移一位表示数乘二倍。 以每四位作为一组对数分组 ，当第四位向第五位进位时，数由 8 变到 16，若按十进制数制规则读数，则丢失 6，所以应进行加六调整。 DA 指令可完成这一调整。 可见数制之间的转换可以通过移位的方法实现。 其中，移出数据的保存可以通过自乘再加进位的方法实现，因为乘二表示左移一位，左移后，低位进一，则需加一。 否则，加零。 而通过移位已将要移入的尾数保存在了进位位中，所以能实现。 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 12 R 3 存 1 6 位 二 进 制 的 低 八 位R 2 存 1 6 位 二 进 制 的 高 八 位R 6 存 调 整 后 的 低 两 位 ， R 5存 中 间 两 位 ， R 4 存 高 两 位R 3 左 移 一 位 ， R 2 右 移 一 位R 6 、 R 5 、 R 4 依 次 保 存 移 入 值 ， 并 分 别 进 行 调 整R 7 ＝ 0取 R 4 的 低 位 存 入 3 0 H 单 元 作 为 百位 信 息 ， R 5 高 位 存 入 3 1 H 作 为 十位 信 息 ， 低 位 存 入 3 2 H 作 为 个 位R 6 高 位 作 为 小 数 点 的 信 息R 7 ＝ R 7 . 1YN开 始返 回 图 322 数据处理原理框图 数据采集子程序的设计 数据采集用 A/D0809 芯片来完成，主要分为启 动、读取数据、延时等待转换结束、读出转换结果、存入指定内存单元、继续转换（退出）几个步骤。 ADC0809 初始化后，就具有了将某一通道输入的 0～ 5 模拟信号转换成对应的数字量 00H— FFH，然后再存入8031 内部 RAM 的指定单元中。 在控制方面有所区别。 可以采用程序查询方式，延时等待方式和中断方式。 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 13 图 331 数据采样原理框图 数据显示子程序的设计 显示子程序是字符显示，首先调用事先编好的 8279 的键盘显示子程序。 调用 8279 初始化命令，然后输出写显示命令。 在显示过程中一定要调用延 时子程序。 当输入通道采集了一个新的过程参数，或仪表操作人员键入一个参数，或仪表与系统出现异常情况时显示管理软件应及时调用显示驱动程序模块，以更新当前的显示数据显示符号。 华中科技大学文华学院毕。