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1、电子技术毕业论文数字电子秤课程设计 目录 第一节绪论3 1.1本设计的任务和主要内容31.2基本工作原理及原理框图第二节硬件电路的设计4 2.1电阻应变式传感器的选择42.2三运放大电路的设计52.3ADC0809A/D转换器52.4LED显示电路的设计72.5总体工作电路原理图第三节软件的设计9第四节设计总结15参考书籍16程序附图17 数字电子秤设计 第一节绪论 本课程设计的电子秤以单片机为主要部件利用全桥测量原理通过对电路输出电压和标准重量的线性关系建立具体的数学模型将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器电阻应变式传感器是传感
2、器中应用最多的一种本设计采用全桥测量电路使系统产生的误差更小输出的数据更精确而三运放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大以满足A/D转换器对输入信号电平的要求ADC0809A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号进行模数转换然后把数字信号输送到显示电路中去最后由显示电路显示出测量结果 1.1本设计的任务和主要内容 设计的主要内容如下： 1)运用电阻应变式传感器并采用全桥测量电路 2)设计一款电子秤用LED液晶显示器显示被称物体的质量 3)电路由全桥测量电桥三运放大电路A/D转换电路LED显示电路4)写出详细的实验报告1.2基本工作原理及原理框图 基本工作原理框图如下
3、： 图1.21基本工作原理框图 电路方框图如下： 图1.22电路方框图 第二节硬件的设计 2.1传感器的选择 2.1.1电阻应变式传感器的组成以及原理 电阻应变式传感器是将被测量的力通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件由电阻应变片和测量线路两部分组成常用的电阻应变片有两种：电阻丝应变片和半导体应变片本设计中采用的是电阻丝应变片为获得高电阻值电阻丝排成网状并贴在绝缘的基片上电阻丝两端引出导线线栅上面粘有覆盖层起保护作用 电阻应变片也会有误差产生的因素很多所以测量时我们一定要注意其中温度的影响最重要环境温度影响电阻值变化的原因主要是： A. 电阻丝温度系数引起的 B.电阻丝与被测元件材料的
4、线膨胀系数的不同引起的 对于因温度变化对桥接零点和输出灵敏度的影响即使采用同一批应变片也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差所以对要求精度较高的传感器必须进行温度补偿解决的方法是在被粘贴的基片上采用适当温度系数的自动补偿片并从外部对它加以适当的补偿非线性误差是传感器特性中最重要的一点产生非线性误差的原因很多一般来说主要是由结构设计决定通过线性补偿也可得到改善滞后和蠕变是关于应变片及粘合剂的误差由于粘合剂为高分子材料其特性随温度变化较大所以称重传感器必须在规定的温度范围内使用 图1.23应变式传感器安装示意图 全桥测量电路中将受力性质相同的两应变片接入电桥对边当应变片 初始阻值：R1R2R3
5、R4其变化值R1R2R3R4时其桥路输出电压UoutKE其输出灵敏度比半桥又提高了一倍非线性误差和温度误差均得到改善 2.1.2电阻应变式传感器的测量电路 常规的电阻应变片K值很小约为2机械应变度约为0.0000010.001所以电阻应变片的电阻变化范围为0.00050.1欧姆所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路 桥式测量电路有四个电阻其中任何一个都可以是电阻应变片电阻电桥的一个对角线接入工作电压U另一个对角线为输出电压Uo其特点是：当四个桥臂电阻达到相应的关系时电桥输出为零或则就有电压输出可利用灵敏检流计来测量所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化
6、 测量电路是电子秤设计电路中是一个重要的环节我们在制作的过程中应尽量选择好元件调整好测量的范围的精确度以避免减小测量数据的误差 它由电阻应变片电阻R1、R2、R3、R4组成测量电桥R1R2R3R4350加热丝阻值为50左右测量电桥的电源由稳压电源Uin供给将差动放大器调零合上电源开关调节电桥平衡电位RW1使数显表显示0.00V 将 图1.24全桥测量电桥图 图1.25三运放大电路结构图 10只标准砝码全部置于传感器的托盘上调节电位器RW3（增益即满量程调节）使数显表显示为0.200V(2V档测量)或0.200V拿去托盘上的所有砝码调节电位器RW4（零位调节）使数显表显示为0.0000V重复2、
7、3步骤的标定过程一直到精确为止把电压量纲V改为重量纲g就可以称重成为一台原始的电子秤 2.2三运放大电路 本次课程设计中需要一个放大电路我们将采用三运放大电路主要的元件就是三运放大器在许多需要用A/D转换和数字采集的单片机系统中多数情况下传感器输出的模拟信号都很微弱必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求在此情况下就必须选择一种符合要求的放大器 图1.26三运放大电路结构图 2.3ADC0809A/D转换器 ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件它是逐次逼近式A/D转换器可以和单片机直接接口2.3.
8、1ADC0809的内部逻辑结构： 由上图可知ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成多路开关可选通8个模拟通道允许8路模拟量分时输入共用A/D转换器进行转换三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量当OE端为高电平时才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据2.3.2引脚结构： IN0IN7：8条模拟量输入通道 ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性电压范围是05V若信号太小必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变如若模拟量变化太快则需在输入前增加采样保持电路地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线高电平有效当ALE线为
9、高电平时地址锁存与 译码器将ABC三条地址线的地址信号进行锁存经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换AB和C为地址输入线用于选通IN0IN7上的一路模拟量输入通道选择表如下表所示 数字量输出及控制线：11条 ST为转换启动信号：当ST上跳沿时所有内部寄存器清零；下跳沿时开始进行A/D转换；在转换期间ST应保持低电平EOC为转换结束信号当EOC为高电平时表明转换结束；否则表明正在进行A/D转换OE为输出允许信号用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据OE1输出转换得到的数据；OE0输出数据线呈高阻状态D7D0为数字量输出线CLK为时钟输入信号线：因ADC0809的内部没有时钟电路所
10、需时钟信号必须由外界提供通常使用频率为500KHZVREF（）VREF（）为参考电压输入2.3.3ADC0809应用说明： 1)ADC0809内部带有输出锁存器可以与8031直接相连2)初始化时使ST和OE信号全为低电平3)送要转换的一通道的地址到ABC端口上4)在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号5)是否转换完毕我们根据EOC信号来判断 6)当EOC变为高电平时这时给OE为高电平转换的数据就输出给单 片机了 2.4LED显示电路设计2.4.1LED显示器结构与原理 LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件在单片机应用系统中通常使用的是七段LED这种显示块有共阴极与共阳极两种共阴
11、极LED显示块的发光二极管阴极共地当某个发光二极管的阳极为高电平时发光二极管点亮；共阳极LED显示块的发光二极管阳极并接 2.4.2LED显示器与显示方式 在单片机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器N位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线根据显示方式不同位选线与段选线的连接方法不同段选线控制字符选择位选线控制显示位的亮暗 LED显示器有静态显示与动态显示两种方式我们使用的为动态显示LED动态显示方式 在多位LED显示时为了简化电路降低成本将所有位的段选线并联在一起由一个8位I/O口控制而共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制 图2.41LED显示电路图 2.4 总体工作电路原理图
