基于某單片機(jī)稱重儀的設(shè)計

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1、湖南理工學(xué)院數(shù)字信號處理課程設(shè)計設(shè)計題目：稱重儀的設(shè)計院部：機(jī)械學(xué)院專業(yè)：機(jī)械電子工程班級：機(jī)電二班學(xué)生姓名:賈學(xué)號:119摘要本設(shè)計是基于單片機(jī)的稱重儀，它的硬件電路設(shè)計包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換器、稱重傳感器、語音電路、LED顯示電路、±5V穩(wěn)壓電源電路等幾部分設(shè)計內(nèi)容。其中壓力傳感器輸出響應(yīng)的模擬電壓信號，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D變換）后就得到數(shù)字量D。但是，數(shù)字量D并不是重物的實(shí)際重量值W，W需要由數(shù)字量D在控制器內(nèi)部經(jīng)過一系列的運(yùn)算——即數(shù)據(jù)處理才能得到。整個設(shè)計系統(tǒng)由Atmel公司生產(chǎn)51系列89S

2、51單片機(jī)進(jìn)行控制；軟件實(shí)現(xiàn)功能開機(jī)檢測，主要是開機(jī)后自動逐個掃描LED數(shù)碼管，以防止某段數(shù)碼管損壞造成視覺誤差；出于人性化考慮我們還可以增加語音電路，實(shí)現(xiàn)自動語音播報重量。19目　錄一、課題設(shè)計要求二、總體設(shè)計方案三、硬件電路模塊分析四、硬件電路設(shè)計五、軟件設(shè)計六、總結(jié)19一、題設(shè)計要求1、設(shè)計出硬件電路。2、設(shè)計出軟件程序2、采用A/D的轉(zhuǎn)換器3、LED顯示要顯示的內(nèi)容。二、總體方案設(shè)計2.1稱重儀的基本工作原理電子秤的工作原理以電子元件:稱重傳感器，放大電路,AD轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)電路，顯示電路，通訊接口電路

3、，穩(wěn)壓電源電路等電路組成。當(dāng)物體放在秤盤上時，壓力施給傳感器，該傳感器發(fā)生形變，從而使阻抗發(fā)生變化，同時使用激勵電壓發(fā)生變化，輸出一個變化的模擬信號。該信號經(jīng)放大電路放大輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號輸出到CPU運(yùn)算控制。CPU根據(jù)程序?qū)⑦@種結(jié)果輸出到顯示器，直至顯示這種結(jié)果。2.2稱重儀的系統(tǒng)總體框圖按照本設(shè)計功能的要求，系統(tǒng)由5個部分組成：控制器部分、信號采集部分、報警部分、數(shù)據(jù)顯示部分、和電路電源部分，系統(tǒng)設(shè)計總體方案框圖如圖2.1所示。19信號放大調(diào)理電路中央處理單元壓力傳感器LED顯示A/D

4、轉(zhuǎn)換電源電路超重報警總系統(tǒng)體框圖信號采集部分是利用稱重傳感器檢測壓力信號，得到微弱的電信號（本設(shè)計為電壓信號），而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動放大電路，）處理后，送A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出。控制器部分接受來自A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號，并將其存儲到存儲單元中?？刂破鬟€可以通過對擴(kuò)展I/O的控制，對鍵盤進(jìn)行掃描，而后通過鍵盤散轉(zhuǎn)程序，對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能。電路電源部分主要是為電路提供穩(wěn)定方便的電源，將工頻電壓直接轉(zhuǎn)換

5、成所需的±5伏電壓。報警部分只要是在超重時對使用者發(fā)出警告聲。三、硬件電路模塊分析3.1稱重儀的主控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（一）主控制系統(tǒng)具備的功能19該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)，主要目的在于稱重之后的數(shù)字化顯示和實(shí)現(xiàn)精確的測量，故系統(tǒng)應(yīng)該具有單片機(jī)工作所需的穩(wěn)定的+5V直流電源，又考慮到數(shù)字化顯示所用到的數(shù)碼管中會出現(xiàn)某段被損壞而不被點(diǎn)亮的情況，系統(tǒng)應(yīng)該具有開機(jī)自檢功能，就是開機(jī)后自動逐個掃描每一個晶體管，用來檢查數(shù)碼管各段是否完好，可以依靠軟件編程實(shí)現(xiàn)。除此之外還有超重報警功能，防止超重物對傳感器件造成損壞。（二）單

6、片機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示：聲光報警測量放大信號A/D模塊控制模塊顯示模塊單片機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.2電源模塊方案選型為了使稱重儀的供電方便，這里把電源設(shè)計成用220V的交流電經(jīng)過變壓器后輸出±9的電壓，經(jīng)整流濾波電路后，通過LM7805和LM7905進(jìn)行DC/DC變換得到±5V供壓力傳感器器和系統(tǒng)的其他芯片使用。3.3數(shù)據(jù)采集模塊方案選型數(shù)據(jù)采集模塊分為3個部分：稱重傳感器、前級放大器和A/D轉(zhuǎn)換器。（一）稱重傳感器傳感器選用型壓力傳感器，為雙孔懸臂梁形式，（二）前級放大器19采用專用儀表放大器，此類芯

7、片內(nèi)部采用差動輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡單，且放大器的增益是可以改變的。（三）A/D轉(zhuǎn)換器。選用12位逐次比較式ADC，此方案經(jīng)小信號放大、調(diào)理電路，可直接連接單片機(jī)，也可以可滿足精度要求，故采用此方案。3.4數(shù)據(jù)顯示模塊方案選型本設(shè)計只需要顯示出所稱實(shí)物的實(shí)際重量，由于LED耗電省、使用壽命長、成本低、亮度高等優(yōu)點(diǎn)，再加上驅(qū)動簡單，容易利用單片機(jī)對其進(jìn)行控制和編程等特點(diǎn)選用LED顯示。3.5報警模塊方案選型報警電路只在實(shí)物超出人為設(shè)定的值時，才被單片機(jī)驅(qū)動。在這就是對

8、使用者有個提醒作用，人為使用普通的聲光報警就可以。我們選用蜂鳴器與發(fā)光二極管來設(shè)計報警電路。四、硬件電路設(shè)計4.1機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計中央處理單元選用我們熟悉的單片機(jī)，即最后電路的核心采用最常用、好用和廉價的ATEMAL公司的AT89S51。設(shè)計者必須仔細(xì)選擇晶振頻率，確保標(biāo)準(zhǔn)的通訊波特率（1200、4800、9600、19.2K等）。不妨先列出可供選擇的晶振所能產(chǎn)生的波特率