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1、大学生电子设计竞赛编号：参赛学校： xx轻工业学院指导教师： 设计者： 摘 要该多功能电子计价秤是以PhilipsLPC2103为控制核心，实现了电子秤的基本功能。系统的硬件部分包括最小系统板，数据采集，人机交互界面三大部分。最小系统部分主要是扩展了外部数据存储器，数据采集部分由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。人机界面部分为键盘输入 ，128*64点阵式液晶显示，可以直观的显示商品单价、商品重量、总价、实时时钟等信息，打印机可以打印输出最近100次的交易信息。系统扩展了实时时钟、温度显示等外围设备。软件部分应用单片机C语言实现了本设计的全部控制功能，包括基本的称重功能，和发挥部
2、分的显示购物清单的功能，可以设置日期和重新设定10种商品的单价，具有超重报警功能，由于系统资源丰富，还可以方便的扩展其应用。关键词：电子计价秤 PhilipsLPC2103 C语言Abstract The multi-function electronic scale is PhilipsLPC2103 for the control of the core, achieved the basic functions of electronic scale. The hardware of the system board, including the smallest, data colle
3、ction, most of the three man-machine interface. Minimum system are some of the major expansion of the external data storage, data acquisition in part by pressure sensors, signal processing and the first-class A/D converter parts. Some human-computer interface for keyboard input, 128 * 64 dot-matrix
4、liquid crystal display, visual display unit price of goods, commodities weight, lump-sum, real-time clock, and other information, the printer can print out the last 100 trading information. System expansion of the real-time clock and temperature display and other peripherals. Application of SCM soft
5、ware part of the C language of the design of all control functions, including basic weighing functions, and play a part of the shopping list shows that the function can set the date and re-setting 10 kinds of commodities are priced, with overweight alarm Function, due to system is rich in resources,
6、 can also facilitate the expansion of its application.Keywords：electronic scale PhilipsLPC2103 C language 一 设计要求1.1设计任务本题目最好采用广州周立功单片机发展有限公司赞助提供EasyARM2103主机板为主控器，设计并制作一个多功能电子计价秤。显示器其它功能测量控制器EasyARM2103主机板称重传感器及变换电路 (0-2V)键盘 图1.1 系统框图1.2制作要求1.2.1基本部分：（1）能用键盘设置单价，称重后能同时显示重量、单价和总额；电子计价秤：最大称重为15.000公斤，
7、重量误差不大于0.1；（2）具有数码显示，显示重量、单价、总额等信息。a.重量显示为5位数码，单位为公斤，最大重量显示值为99.999公斤；b.单价金额显示为5位数码，单位为元，最大单价金额显示值值为999.99元；c.总价金额显示为6位数码，单位为元，最大总价金额显示值值为9999.99元，总价金额误差不大于0.01元；（3）具有去皮功能和总额累加计算功能；（4）能预存10种商品的单价；可以随意调出使用；（5）测量并显示环境温度，温度测量误差不大于1；（6）自制可以连续可调高稳定度0-2V直流电源，用于模拟称重传感器输出的称重信号源。采用0-2V模拟0-20kg称重；（7）制作工艺。1.2.
8、2 发挥部分：（1）具有实时时钟显示并具有掉电保护，可显示日历时钟（年、月、日、时、分、秒）；（2）扩展高精度A/D转换器，提高电子计价秤测量精度，测量误差不大于0.01；（3）采用称重传感器及相应信号处理电路与自制电子计价秤实测物品（1kg,5kg,10kg），重量测量误差小；称重数据稳定，数据稳定时间不小于2秒；（4）能预存10种商品的名称（或代号）和商品的单价；能存储100组购物清单并显示，数据具有掉电保护，清单内容包括：购货日期、收银员编号、商品名称、数量、单价、金额、本次购物总金额。购物清单可以打印输出；（5）商品名称可以中文输入和显示； （6）其它特色发挥功能。1.3 评分标准项
9、目满分设计报告设计与总结报告：方案比较、设计与论证，分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及误差分析。50实际制作基本部分完成第（1）项10完成第（2）项5完成第（3）项10完成第（4）项5完成第（5）项10完成第（6）项5完成第（7）项5实际制作发挥部分完成第（1）项5完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10完成第（5）项5完成第（6）项101.4 说明1. 不采用中文显示和打印时，相关内容可采用代号、拼音或英文显示。2. 测试基本要求功能时，使用自制可以连续可调高稳定度0-2V直流电源模拟称重传感器及相应变换电路的输出电压信号（0-2V）。3. 测试发挥功
10、能时，第(3)项需要配接称重传感器及相应变换电路实测物品重量。4. 本科生需要完成所有项（基本要求7项，发挥部分6项，作品完成制作满分100分。5. 专科生需要完成以下各项：基本要求部分中(1)、(2)、(3)、(6)和(7)项，满分35分；发挥部分中(1)、(2)、(3) 和(6)项，满分35分；6. 专科生若完成基本要求部分中(4)和(5)项，发挥部分中(4)和(5)项，可获相应项目的加分。二 系统设计根据题目要求，该多功能电子计价秤，包括控制模块、键盘模块、显示模块、打印模块、实时时钟模块、温度测量报警模块和存储模块、AD转换模块。系统的总体结构框图如图2.1所示。 图2.1 系统总体布
11、局框图 系统的各模块中，除了微控制器模块已经确定用周立功公司赞助的PHILIPSLPC2103外其余模块还需要我们论证比较不同的设计方案。2.1称重传感器的原理及选用 题目要求称重范围15.000Kg，重量误差不大于0.015Kg，考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重15Kg。我们选择的是L-PSIII型传感器，量程20Kg，精度为，满量程时误差0.002Kg。可以满足本系统的精度要求。其原理如图2.2所示： 图 2.2 称重传感器原理图称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥。当弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作
12、用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程，输出信号电压可由下式给出：，各组成部分的原理如下：(1)电阻应变片电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。下面介绍的是它的意义。设有一个金属电阻丝，其长度为L，横截面是半径为r的圆形，其面积记作S，其电阻率记作，这种材料的泊松系数是。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R：R = L/S（） （21）当他
13、的两端受F力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。设其伸长L，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少r。此外，还可用实验证明，此金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，记作，对式（2-1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。我们有：R = L/S + L/S SL/S2 （22）用式（2-1）去除式（2-2）得到R/R = / + L/L S/S （23）另外，我们知道导线的横截面积S = r2，则 s = 2r*r，所以S/S = 2r/r （24）从材料力学我们知道r/r = -L/L （25）其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。是表示材料横向效应泊松系数。把式（24）（
14、25）代入（2-3），有R/R = / + L/L + 2L/L =（1 + 2（/）/（L/L）*L/L = K *L/L (2-6) 其中K = 1 + 2 +（/）/（L/L） (2-7)式(26)说明了电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间的关系。需要说明的是：灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的K值一般在1.73.6之间；其次K值是一个无因次量，即它没有量纲。(2)弹性体弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变电信号的转换任务。以SB系列称重传感器的弹性体为例，来介绍一下其中的应力分布。设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。肓孔底部中心是承受纯剪应力，但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。主应力方向一为拉神，一为压缩，若把应变片贴在这里，则应变片上半部将受拉伸而阻值增加，而应变片的下半部将受压缩，阻值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表达式 = （3Q（1+）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/ （B（H3-h3）+bh3）
