基于單片機(jī)的電子計(jì)價(jià)秤設(shè)計(jì)

一、國內(nèi)外電子稱發(fā)展情況隨著稱重傳感器各項(xiàng)性能的不斷突破，為電子稱的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，國外如美國、西歐等一些國家在20世紀(jì)60年代就出現(xiàn)了0.1%稱量準(zhǔn)確度的電子稱，并在70年代中期約對(duì)75%的機(jī)械稱進(jìn)行了機(jī)電結(jié)合式改造。80年代以來，我國通過自行研究引進(jìn)消化吸收和技術(shù)改造。已由傳統(tǒng)的機(jī)械式衡器步入集傳感器、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與一體化的電子衡器發(fā)展階段。二、設(shè)計(jì)方案本電子秤系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成。傳感器，放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)主控模塊?？蚣苋鐖D1所示圖1電子秤系統(tǒng)框架1．傳感器采用應(yīng)變式壓力傳感器，該傳感器可以將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)。2．放大電路采用儀表放大器，用以將小的模擬信號(hào)放大。3．A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)接收后可以對(duì)其進(jìn)行處理。三、硬件電路設(shè)計(jì)1．電阻應(yīng)變式傳感器電路電阻應(yīng)變式傳感器是將被測(cè)量的力，通過它產(chǎn)生的金屬彈性變形轉(zhuǎn)換成電阻變化的元件。由電阻應(yīng)變片和測(cè)量線路兩部分組成，其主要參數(shù)如附錄1所示。電阻應(yīng)變片產(chǎn)生的誤差，主要來源于溫度的影響，本設(shè)計(jì)主要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，溫度的影響可不考慮。內(nèi)部絲繞式應(yīng)變片結(jié)構(gòu)圖如下圖2所示。當(dāng)貼有電阻應(yīng)變片的彈性平衡梁受到載荷Ｆ作用時(shí)，電阻應(yīng)變片Ｒ1和Ｒ3受到拉伸作用，阻值增加；Ｒ2和Ｒ4受到壓縮作用，阻值減小，電橋失去平衡，產(chǎn)生的不平衡電壓Ｕ的大小與所受作用力Ｆ成正比。電橋的輸出電壓反映了電阻應(yīng)變片相應(yīng)的受力狀態(tài)。電橋電路如圖3所示。電橋電路是最常用的非電量電測(cè)電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路對(duì)臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個(gè)電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相對(duì)變化率分別為△R1/R1、△R2/R2、△R3/R3、△R4/R4，當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)，；當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作，則有；用四個(gè)應(yīng)變片組成二個(gè)差動(dòng)對(duì)工作，且R1=R2=R3=R4=R，。當(dāng)電橋后面接放大器時(shí)，放大器的輸入阻抗都很高，比電橋的輸出電阻大很多，因此可以把電橋輸出端看成是開路。應(yīng)變電橋電路如下圖4所示：圖4電橋應(yīng)變電路原理圖若電橋不平衡時(shí)，即R1R3≠R2R4時(shí)，電橋輸出：恰好選擇各橋臂電阻，可消除電橋的恒定輸出，使輸出電壓只與應(yīng)變片輸出有關(guān)。令R1=R2,R3=R4,在應(yīng)變片工作時(shí)，其電阻R1變化△R,此時(shí)電橋的靈敏度為：ku=U/4電壓輸出為:UO=(U/4)(△R1/R1)。2．放大電路濾波器是具有頻率選擇作用的電路或運(yùn)算處理系統(tǒng)，具有濾除噪聲和分離各種不同信號(hào)的功能。傳感器過來的信號(hào)經(jīng)常帶有各種各樣的干擾，因此要采用濾波電路來去除干擾。傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，這里選擇常用的儀用放大器，原理圖如圖5所示。共模抑制比：來自傳感器的信號(hào)通常都伴隨著很大的共模電壓（包括干擾電壓）。一般采用差動(dòng)輸入集成運(yùn)算放大器來抑制它，但是必須要求外接電阻完全平衡對(duì)稱，運(yùn)算放大器才具有理想特性。否則，放大器將有共模誤差輸出，其大小既與外接電阻對(duì)稱精度有關(guān)，又與運(yùn)算放大器本身的共模抑制能力有關(guān)。一般運(yùn)算放大器共模抑制比可達(dá)80dB，而采用由幾個(gè)集成運(yùn)算放大器組成的測(cè)量放大電路，共模抑制比可達(dá)100～120dB。因此，采用低漂移運(yùn)算放大器NE5532和op07構(gòu)成的雙運(yùn)放高共模抑制比放大電路。電路原理如下圖6所示：圖6程控放大器電路原理圖3．A/D轉(zhuǎn)換器5G14433是國產(chǎn)的3位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，具有抗干擾性能好，轉(zhuǎn)換精度高（相當(dāng)于11位二進(jìn)制數(shù)），自動(dòng)校零，自動(dòng)極性輸出，自動(dòng)量程控制信號(hào)輸出，動(dòng)態(tài)字位掃描BCD碼輸出，單基準(zhǔn)電壓，外接元件少，價(jià)格低廉等特點(diǎn)。典型的5G14433外部電路連接方法如圖7。圖75G14433A/D轉(zhuǎn)換電路4．按鍵/顯示模塊由于設(shè)計(jì)按鍵較少，所以采用獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)。顯示部分采用共陽極LED，由于單片機(jī)I/O口有限，所以采用動(dòng)態(tài)顯示方式。圖8按鍵/顯示5．總圖圖9總圖四、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)1．主程序圖102．顯示模塊圖113．程序清單#include<reg51.h>voidLEDshow(unsignedchar*p);voidkbscan(unsignedintk);voidkbscan2(void);voidkbscandw(unsignedintl);idataunsignedchar={0,0,0,0};idataunsignedcharsig=0,n1=0,n2=0;idataunsignedcharl;idataunsignedcharhang,lie;idataunsignedcharNN2[4]={0,0,0,0},LL[4]={0,0,0,0};idataunsignedintresult,res=0;idatafloatrealnum,zongjia;sbitp36=P3^6;sbitp37=P3^7;sbitp10=P1^0;main(){unsignedintkbnum[4][4]={{0,1,2,3},{4,5,6,7},{8,9,10,11},{12,13,14,15}};unsignedcharh;unsignedinte;while(1){LEDshow(xianshi);P1=0xff;P3=0;h=P1;h=h&0x0f;if(h<0x0f){for(e=0;e<500;e++); 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