基于51单片机的电子秤的设计.docx

学号： 毕业设计 Graduate Thesis 论文题目：基于51单片机的电子秤的设计 学生姓名： 专业班级： 学院： 指导教师： 2017年06月12日 2017 第一章功能说明 本设计系统以单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。在设计 系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步设计了各个单元功能模块。 系统的硬件部分包括最小系统部分、数据采集部分、人机交互界面和系统电源四大 部分。最小系统部分主要包括AT89S52和扩展的外部数据存储器；数据采集部分由称 重传感器，信号的前期处理和A/D转换部分组成，包括运算放大器AD620和A/D转换器 ICL7135 ；人机界面部分为键盘输入，四位LED数码显示器，可以直观的显示重量的具 体数字以及方便的输入数据，使用方便；系统电源以LM317和LM337为核心设计电路以 提供系统正常工作电源。 ==系统的软件部分应用单片机C语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。该电 子秤可以实现基本的称重功能（称重范围为 。?9.999Kg，重量误差不 == 大于士 0.005Kg）,并发挥部分的显示购物清单的功能，可以设置日期和设定十种商品的 单价，还具有超量程和欠量程的报警功能。 本系统设计结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。 称重传感器原理 即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其 它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。 按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位 计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用 磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入 重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响 要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。 传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器 件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测 量的部分，转换元件指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部 分。此外传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息， 按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存 储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 称重传感器在电子秤中占有十分重要的位置，被喻为电子秤的心脏部件，它的性能 好坏很大程度上决定了电子秤的精确度和稳定性。通常称重传感器产生的误差约占电子秤 止机误差的50%~70%。若在环境恶劣的条件下（如高低温、湿热），传感器所占的误 差比例就更大，因此，在人们设计电子秤时，正确地选用称重传感器非常重要。 称重传感器的种类很多，根据工作原理来分常用的有以下几种：电阻应变式、电容 式、压磁式、压电式、谐振式等。（本设计采用的是电阻应变式） 电阻应变式称重传感器包括两4^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^、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10 -10 2，随之而产生的电阻变化率也大约在10“~10-2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2-1所示： == 载荷P应变 电阻变化R输出电压 如图2-2 如图2-2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E单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。 如图2-3桥式测量电路 R1、R2、R3、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： V= R1 R4 e R1 R2 R3 R4 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R1、 R2、R3、R4变成R+AR1、R+AR2、R+Z\R3、R+AR4时,电桥的输出电压变为： R R4 e R3 R R4 通过化简，上式则变为： e R1 R2 R3 R4 V=4 R RRR 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