半桥代做 半桥plc毕业设计 唐山代做 半桥单片机毕业设计文库

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2、样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应 用工程的自动化程度得以显著提高。 作为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易 于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领 域的主流产品。 本文设计的电子秤以单片机为主要部件，用汇编语言进行软件设计，硬件则以半桥 传感器为主,测量 0500g 电子秤，随时可改变上限阈值，并达到阈值报警的功能。称 重传感器输出的电量是模拟量，数值比较小达不到 A/D 转换接收的电压范围。所以送 A/D 转换之前要对其进行前端放大、整形滤波等处理。然后，A/D 转换的结果才能送单 片机进行数据处理并显示。其数据显

3、示部分采用 LCD 显示，成本低且能很好地实现所 要求的功能。 本次课设完成的电子秤的主要优点是： 1、实时测量与监控。 2、阈值修改与重设功能。 3、超值报警功能。 4、测量精度高。 5、显示速度快、准确。 本文设计的电子秤虽然是一个极其简单的智能仪器，但是通过它可以更深入的了解 智能仪器的工作原理以及其优异的性能。1.2 本文的主要内容本文分为五章，第一章主要介绍课题的产生背景和本文讲述的主要内容；第二章主 要方案的论证，包括任务的分析实现、硬件和软件的方案设计；第三章详细介绍半桥电 子秤的硬件设计； 第四章讲述半桥电子秤的软件设计； 第五章主要论述调试与分析过程。1第 2 章 方案论证2

4、.1 半桥电子秤的任务分析与实现211 设计任务利用 CSY-2000 传感器与检测技术实验台 中的电阻应变片式传感器实验模板完成 称重的传感器部分。在传感器的输出端连接放大电路以及滤波整形电路，得到所要的在 05V 之间的信号。 本设计主要利用单片机实验箱（含 A/D 转换） 、单片机仿真器等对传感器输出量进 行 A/D 转换、数据处理、显示，并利用单片机控制蜂鸣器，实现超值报警功能。其中， A/D 转换采用 ADC0809，键盘/显示采用 8279，蜂鸣器由单片机的 P1.1 口控制。 技术指标：（1）重量显示为 XXX.Xg 。 （2）测重范围：0500g。212 任务的分析与实现2方框

5、图如下：放 大 滤波 电 路ADC0809 89C52ROM LCD 显示时钟电路 半桥传感器 复位电路单 片 机82 9电路测物电源电路图 2-1 硬件原理框图由于电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，从而引起电压发生 变化，即电桥的输出电压反映了相应的受力状态。利用半桥传感器测应力的变化，可以 间接的测量物体的质量。传感器测出的信号经过放大电路、整形滤波电路进入 A/D 放大 器、单片机，最后通过单片机运行软件程序进行计算，最后送交 LCD 显示器显示。原理 框图如图 2-1 所示。2.2 半桥电子秤的硬件方案设计首先由图 2-2 了解电子秤的构成：图 2-2 电子秤的构成原

6、理图根据任务的要求，半桥电子秤的硬件部分分成以下几个部分： 1测量部分:用半桥传感器和振动台实现从非电量（质量）到电量（电压）的转换 即 。 2调理电路：主要指由双运放组成的运算放大电路。由于半桥传感器的输出电压 比较小，只有几个毫伏，而 A/D 转换器要求的电压在 0V-5V 之间,而放大电路的增益是 可调的，故运用运算放大电路将电压信号放大到所要求的的范围。3传感器的输出信号，在实验条件下会产生噪声，为了避免干扰消除噪声，就需要滤 波电路。 3A/D 转换部分：计算机所能处理的是二进制的数字量，而传感器经过放大器出来 的信号是模拟量，计算机不能处理，所以需要一个 A/D 转换电路完成从模拟

7、量到数字量 的转换。 4单片机：采集的信号要进行显示，阈值要进行比较等都要经过单片机的处理。 单片机主要完成数据处理，使显示值与称重值对应。同时对键盘输入阈值进行显示并与 A/D 值比较，控制蜂鸣器进行报警。 5键盘/显示电路：阈值设定与称重值显示。 6报警电路部分：在所秤质量超过设定阈值时，报警电路工作，蜂鸣器报警。 应变式传感器半桥式连接图 2-3：图 2-3 应变式传感器半桥式连接图2.3 半桥电子秤的软件方案设计根据模块化设计程序的思想设计程序，其中包括：监控子程序的设计、数据处理子 程序的设计、数据采集子程序的设计、键盘扫描子程序的设计、显示子程序的设计、报 警子程序的设计几大部分。

8、监控程序实时监测测量值的范围，若超出阈值则调用报警子程序，实现报警，它是 实现超值报警功能的关键部分。 传感器输出值与显示值之间有一定的对应关系。A/D 采样值为十六进制数，LCD 显 示需要 BCD 码，所以数制之间需要转换。这些过程都需要通过数据处理子程序来完成。 数据采集子程序是控制 A/D 转换的程序，通过它启动转换，并将采集的数据存入数4据存储区。这是数字化电子秤的关键。 键盘扫描子程序实时监视键盘是否有有重设阈值的要求，实现对键盘阈值重新设定 的需求。并将键盘扫描值保存、显示。键盘是电子秤的主要控制部件，不同按键又有不 ”D” 同的功能定义， “09” 为数据区， 返回重新设置阈值

9、界面。 为确定阈值输入。 “F” “E” 为进入设置阈值界面。 显示子程序是将测量结果送显示器显示。是电子秤的窗口部件。开始 初始化调监控程序调 A/D 转换子程序 调键盘扫描子程序 调数据处理子程序 调显示子程序 调报警子程序报警? Y Y 报警N图 2-4 软件原理框图第 3 章 半桥电子秤的硬件设计3.1 传感器的选择3.1.1 应变式电阻传感器的测量原理。应变式电阻传感器的工作原理：当导体或半导体受到外力作用时，会产生机械变 形，从而导致阻值变化。导体与半导体的电阻与电阻率及其几何尺寸有关。当导体受外5力作用时， 电阻率及几何尺寸的变化会引起电阻的变化。 因此， 通过测量电阻值的大小，

10、 就可以反映外界力的大小。 电阻型应变片传感器的测量电路可采用桥式测量电路。桥式测量电 路有四个电阻，其中任何一个电阻均可以是应变片。图 3-1 桥式测量电路图电桥平衡，即输出电压 U ab 为 0 时的条件是： R1 R3 = R2 R4 。若 R1 R3 R2 R4 即电桥 不平衡时，电桥输出电压 ： U ab =( R1 R3 - R2 R4 )/( R1 + R2 )( R3 + R4 ) （3-1）如能恰当选择各桥臂的电阻，可消除电桥的恒定输出，使输出电压只与应变片的电 阻有关。 每当桥的变化远小于本身阻值，即 Ri Ri 时，可得输出电压为：U ab = R1 R2 ( R1 +

11、R 2 )（R1 ?R2 ?R3 ?R4 + ） R1 R2 R3 R4（3-2）3.1.2 传感器的分类和选择应变片式电阻传感器按其测量电路（桥式）可分为单臂式、半桥式、全桥式三种。 所谓半桥，即将电桥的四臂接入四应变片。其中：一片受拉，一片受压，另外两应 变片不受力。全桥是两片受拉，两片受压，故灵敏度比半桥式的大一倍。 本方案采用半桥式传感器。3.2放大电路的设计传感器输出电压为毫伏级， A/D 转换器所能处理的电压是 05V， 而 所以必须在 A/D6转换器前加入一个前置差动放大电路以实现电压的放大，放大倍数为 100200 倍，使 输出电压为 05V。 由于单运放在应用中要求外围电路匹

12、配精度高、增益调整不便、差动输入阻抗低， 故采用三运放结构。 三运放结构具有差动输入阻抗高、共膜抑制比高、偏置电流低等优点，且有良好的 温度稳定性，低噪单端输出和和增益调整方便，适于在传感器电路中应用。 如图 3-2 所示，图中 R g 为增益调节电阻，整个芯片仅 R g 为外接电阻，而运放 A3 为 增益为 1 的差动输入放大器。利用理想运放条件可列写方程。 设流过 R g 的电流 I g 为： I g = U o1 ? U o 2 2 R1 + R g U i1 ? U i 2 Rg再由 A1 、 A2 的虚短可知： I g =所以U o1 ? U o 2 2 R1 + R g = U i

13、1 ? U i 2 Rg又 U o = U o1 - U o 2 故 U o =（ U i1 - U i 2 ） （1+2 所以Ad = R1 ） RgUo R =1+2 1 U o1 ? U o 2 Rg（3-3）可以看出三运放增益只与 R g 取值有关。7图 3-2 放大电路硬件原理图3.3 采集电路的设计3.3.1 数据采集系统的组成数据采集的核心是计算机，它对整个系统进行控制和数据处理。它由采样/保持器、 放大器、A/D 转换器、计算机等组成。滤 波 样 放 大 器 器 保 持采A/D转 换 机 器 单 片/量 体 器图 3-3 数据采样系统框图3.3.2 数据采样保持器进行模数变换时

14、，从启动变换到变换结束的数字量输出，需要一定的时间，即 A/D 转换的孔径时间。 当输入信号频率较高， 由于孔径时间的存在， 会造成较大的转换误差； 为了防止误差需在中间加一个功能器件采样/保持器，进行有效、正确的数据采集。 采样/保持器通常由保持电容器、 模拟开关和运算放大器组成。 其中对于低速场合可 以采用继电器作为开关以减小开关漏电流的影响；在高速场合也可以用晶体管、场效应 管来作为开关。 采样保持器的原理：如图，当开关闭合时，V1 通过限电流电阻向电容 C 充电，在 电容值合理的情况下，V0 随 Vi 的变化而变化；当 K 断开时，由于电容 C 有一定的容 量，此时输出 V0 保持输入

15、信号再开断开瞬间的电平值。图 3-4 采集/保持原理图8在模拟信号输入通道中，是否需要加采样/保持器，取决于模拟信号的变化频率和 A/D 转换器的孔径时间；对快速过程信号，当最大孔径误差超过允许值时，必须在 A/D 转换器前加采样/保持器。但如果输入模拟量是直流量或者被测信号模拟量随时间变化 非常缓慢，采样/保持（S/H）电路可以省去。3.3.3 A/D 转换器设计中 A/D 转换器用的是 ADC0809 A/D 转换器，它是 8 路 8 位逐次逼近式转换器， 结果为 8 位二进制数据，转换时间短（一般在级） ，满足题目要求的“实时采样” ，并且 它的转换精度在 0.1%上下，比较适中，适用于

16、一般场合。 由图 3-5 可见，单片机通过读控制线 WR 和 0809 片选线控制启动 A/D 转换及输入通 道地址锁存，写控制线 WR 与 ADC0809 片选线控制输出允许。由于 ADC0809 具有通道地 址锁存功能，通道选择 ADD.A、ADD.B、ADD.C 直接接单片机的数据口。模拟电压由 IN0 通道输入，A/D 采样电压在 05v 之间变化。所模拟通道 IN0 地址口为 0AOOOH，但是 ADC0809 无内置时钟，所以 CLOCK 由外部时钟信号控制。图 3-5 A/D 转换器与单片机的接口电路3.4 显示电路的设计显示部分可以将处理得出的信号在显示器上显示， 让人们直观的看到被测体的质量， 也可以进行报警提示。 LCD 液晶显示器是一种极低功耗显示器，从电子表到计算器，从袖珍时仪表到便携 式微型计算机以及一些文字处理机都广泛利用了液晶显示器。 本设计采用的显示模块是 12864 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及 图形，内置 8192 个中文汉字（16X16 点阵） 、128 个字符（8X16 点