基于at89s52单片机设计的电子秤原理及实现方法

基于at89s52单片机设计的电子秤原理及实现方法内容摘要：

以我们选取 OP07单运放搭接差分运算放大器的方式，同时一定程度上锻炼了模拟电路的实践能力。 根据本课题的要求，要满足最低档位的分辨率，必须选取位数较高的 A/D 芯片，串行的 TLC2543 芯片驱动程序相对并行 A/D 复杂一点，但根据市场零售价格比较，该芯片是满足要求的最便宜的芯片，本着开发项目尽量缩减成本的原则我们最终选取了该芯片。 选取 smc1602a LCM 点阵型液晶对单片机处理过后的数据进行显示。 系统硬件以 OP07 为核心，包括电源模块、数据采集及放大模块、 A/D 转换模块、自动换档模块、数码管显示模块。 硬件模块的具体实现方案 3kg 称重传感器能承受的激励电压为 5～ 10V，运放电路要求正负 9V 电源。 稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成 图 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 6 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。 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 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 7 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。 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 421 电阻应变式称重传感器工作原理框图 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 — μVPP ( ～ 10Hz) (2) 极低的输入失调电压 — 10 μV (3) 极低的输入失调电压温漂 — μV/ ℃ (4) 具有长期的稳定性 — μV/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 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 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 8 (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。 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为正向输入端， 4接地， 5空脚 6为输出， 7接电源 +。 本设计中差动放大电路结构图如下： 推导过程： I=721RVV ii  Vo=(R8+R7+R8)I Offset Null 1 Inverting Input 2 Noninverting Inpute 3 Vcc 4 8 Offset Null2 7 Vcc+ 6 Output 5 . — + 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 9 =(1+782RR )Vi， 则 Avf=1+782RR 在 实际的测量和控制系统中检测到的常是时间、数值都连续变化的物理量，这种连续变化的物理量称之为模拟量，与此对应的电信号是模拟电信号。 模拟量要输入到单片机中进行处理，首先要经过模拟量到数字量的转换，单片机才能接收、处理。 实现模 /数转换的部件称 A/D 转换器或 ADC。 随着大规模集成电路技术的飞速发。