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1、 毕业设计(论文)开题报告学学 生生 姓姓 名：名：学学 号：号：专专 业：业：电气工程及其自动化设计设计(论文论文)题目题目：智能人体电子称的设计硬件子系统设计指指 导导 教教 师师:毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述文文 献献 综综 述述1 引言引言随着社会经济发展，国民生活水平日趋提高，人体电子秤广泛应用于家庭、医院、医药商店等场所，目前绝大多数采用机械式指针显示人体重量，测量误差较大，可靠性差，功能单一。但是随着科学水平迅速发展，称重技术也突飞猛进，电子秤的更新步伐也相
2、当快。我国称重技术虽与国外一些先进技术有一定差距，但通过近几年努力研究，在产品标准化、系列化、生产工艺等方面都有了很大的进步。2 现状现状50 年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60 年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过 40 多年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型1。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际 90 年代中期的水平。电子衡器制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用也得到了快速
3、发展2。但就总体而言，我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。 3 3 发展趋势发展趋势通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性3。 1.小型化体积小、高度低、重量轻，即小、薄、轻。对于低容量的电子平台秤和电子轮轴秤，可采用将薄型或超薄型的
4、圆形称重传感器，直接嵌入钢板铝板底面与称重传感器外径相同的盲孔内，形成低外形的秤体结构，称重传感器的数量和位置由秤的额定载荷和力学毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告要求计算决定4。对中等或较大容量的电子平台秤、电子地上衡，已经出现了采用方形或长方形闭合截面的薄壁型钢，并联排队列焊接成一个整体的竹排式结构的秤体，4个称重传感器分别安装在最外边两根薄壁型钢两端的切口内，安装在称重传感器承力点上的固定支承就是秤体的承力支点，既减化了承力传力机构，又节省了秤体高度，这是一种很有发展前途的秤体结构5。对于大型电子平台秤，可利用有限单元法进行等强度和刚度计算，采用抗弯刚度大的型
5、材和轻型波纹夹心钢板等。 2.模块化对于大型或超大型的承载器结构，如大型静动态电子汽车衡等，已开始采用几种长度的标准结构的模块，经过分体组合，而产生新的品种和规格6。以（5、6、7）m长的同宽度 3 种标准模块为例，由单块、二块、三块到四块分体组合，可以组合成长度为（528）m 的 22 种规格的分体式秤体结构7。当然在实际应用中，根据各行业用户的需要，选择其中 10 余种常用的标准规格即可8。这种模块化的分体式秤体结构，不仅提高了产品的通用性、互换性和可靠性，而且也大大地提高了生产效率和产品质量，同时还降低了成本，增强了企业的市场竞争能力9。3.集成化有结构集成和功能集成两种形式。结构集成是
6、指弹性体与秤体合二为一的新型结构，例如：称重板、称重轨、城中钩、称重环等10。功能集成是指将重量信息采集、放大、变换、传输、处理和显示都集中于一体的称重传感器，例如：将敏感原件、转换原件、信号处理电路和称重显示控制都集于一体的轮辐式称重传感器，其数字显示位置就在传统轮辐式称重传感器的接线盒处，通常成为轮辐式称重仪11。4.智能化由于模拟式称重传感器输出信号小，抗干扰能力差，传输距离短，称重显示控制仪复杂，组秤调试周期长，根本不适应数字式智能电子衡器的发展12。称重传感器的智能化就是研制新型数字式智能称重传感器。有两种结构：整体型在称重传感器内部增加放大、滤波、AD 转换器、微处理器、温度传感器
7、等数字处理电路，利用数字补偿技术与工艺实现各项补偿；分离型将整体型数字式智能称重传感器内的数字电路置于外部接线盒内，称为数字模盒13。将普通模拟式称重传感器接入数字模盒，就可变模拟输出为数字输出，通常将其称为分离型数字称重传感器系统14。毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告数字式智能称重传感器具有如下特点：（1）输出信号大，抗干扰能力强，传输距离远，信噪比高；（2）通过数字补偿电路和数字补偿工艺，可进行线性、滞后、蠕变等补偿，改善了性能；（3）输出信号规格化；（4）内装温度传感器，通过补偿软件可进行实时温度补偿，稳定性好；（5）各数字式智能称重传感器的地址可调，便于应
8、用与互换15。4 4 结论结论随着数字技术和信息技术的发展，各行业对数字化电子衡器的需求愈来愈多，提出用数字称重系统突破模拟称重系统局限性的要求。主要是因为模拟式称重传感器的输出信号小，抗干扰能力差，传输距离短，称重显示控制仪表复杂等一些缺点已经无法满足发展需求。智能传感器以其输出信号大，抗干扰能力强，信号传输距离远，易实现智能控制等优点必将取代模拟称重传感器，形成一个开发热点。人体电子称也必将继续向小型化，智能化方向发展。本课题将对智能人体电子秤进行设计与研究。毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告主要参考文献：1 郭凌,姚大红.智能人体秤的设计.北京：解放军后勤工程
9、学院，1997 年2 常健生.检测与转换技术.第 3 版.北京:机机械工业出版社,2000,23 杨庆江,谢子殿,于海英,郭明良.智能语音人体秤的设计.黑龙江：黑龙江矿业学院学报，1997 年 12 月4 孟立凡,郑宾.传感器原理及技术.北京:国防工业出版社,2005,15 徐爱钧等.智能化测量控制仪表原理与设计.北京:北京航空航天大学出版社,2004,96 张国雄，金篆芷.测控电路.北京:机机械工业出版社,2003,8 7 郭凌,王杰,安文斗.智能人体秤测高电路的设计.北京：衡器期刊，1996 年8 方大千.实用电子控制电路.北京：国防工业出版社，2003，49 施文康.检测技术.北京：机械
10、工业出版社，2004，110 丁镇生.传感及遥控遥测技术应用.北京：国防工业出版社，2003，111 张青春，郁岚.智能人体电子秤的系统设计.北京：仪表技术，200812 沈卫红.基于单片机的智能系统技术.北京：电子工业出版社，2005，113 施昌彦.电子衡器称重技术的现状和发展方向.中国计量科学研究院，200514 巫付专，李健，王文明.基于 WINBOND78E52 电子人体秤的设计.山西：中原工学院学报，2006，1215 程德福，林君.智能仪器.北京：机械工业出版社，2005，2毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段
11、（途径）本课题是智能人体电子秤的设计，是基于单片机的设计，再根据课题要求，最终进行硬件子系统的设计。课题要求实现对人体重量进行自动检测、自动显示，并且能够键盘输入人体身高，从而判别人体的肥胖程度，并要求给出数字或语音提示。根据课题要求，拟设计系统结构框图如下：体重信息TJH2C 型称重传感器测量电路ADC0809AT89C52 单片机矩阵式键盘显示装置语音装置（1） 称重传感器称重传感器是影响电子秤测量精度的关键部件。选用适当的传感器很重要，当物体放在秤盘上，传感器感受压力从而发生形变，并输出变化的模拟信号。本次设计拟采用的称重传感器是 TJH-2C 型称重传感器，额定载荷为 200 千克。传
12、感器电路采用的是单臂电桥电路，只有一个电阻应变片。理想情况下，传感器输出信号、放大器输出信号、ADC 转化输出信号、人体体重之间的关系基本成线性，放大器的理想放大倍数为327。称重传感器的综合精度为 0.05（线性+滞后+重复性） ，灵敏度为 2.0mVV。（2） 测量电路本次设计中的测量电路部分有放大和滤波两个模块组成。由于传感器的输出电信号是微弱的，需进行放大，否则不能够满足后续的转换要求。放大电路拟采用由三个运放毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告构成的对称式差动放大器，可以避免出现各种噪声，且放大电路有稳定的放大倍数、低噪音、低漂移和抗干扰能力强等特点。滤波电
13、路拟采用低通滤波器，可以有效地抑制噪声功率，提高测量精度。当信号与噪声分布在不同的频带中时，可以实现信号的分离。（3）AD 转换电路转换电路拟采用 ADC0809 芯片来实现。它有 8 路模拟输入输出端口，由地址线决定对哪一路模拟信号做 AD 转换。数字输出接单片机的 P0 口。单片机首先将 ALE 置1，并置 START 端为 1，延时一段时间后 AD 转换结束，置 OE 端为高电平，再通过 P0口获得转换结果。（4）键盘输入电路本次设计拟采用非编码键盘，因为非编码键盘采用的硬件较少，接口简单。具体采用的矩阵式非编码键盘。若第 N 行第 M 列的键被按下，那么第 N 行与第 M 列的线就被接
14、通。（5）语音装置语音装置模块拟选用 ISD4004 语音芯片，其工作电压为 3V,单片录放时间 8 至 16分钟，音质好，适用于移动电话及其它便携式电子产品。芯片采用 COMS 技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器等。每个采样值直接存储在片内闪烁存储器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声” 。 （6）显示电路本次设计的显示部分选用的是 GDM1602A 型液晶显示器。显示器字符分两行显示，每行显示 16 个字符。要使液晶显示器工作，必须先写入命令控制字，再写入要显示的数据。写入命令控制字之前，需通过指令查看液晶是否忙，若忙，需等待，直到液晶不忙才可以写入控制字。毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告指导教师意见指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：指导教师： （手写签名）年月日所在专业审查意见：负责人： （手写签名）年月日
