智能型BMI体重指数测试仪的设计与制作毕业设计38

1、本科毕业设设计（20122届）题 目智能型BMMI体重重指数测测试仪的的设计与与制作学 院专 业班 级学 号学生姓名指导教师完成日期诚 信 承承 诺我谨在此承承诺：本本人所写写的毕业业论文智能型BMI体重指数测试仪的设计与制作均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺诺人（签签名）： 20112 年年 055 月 009日摘 要本设计主要要设计BBMI（Boddy MMasss Inndexx，身体质质量指数数）体重测测试仪系系统的信信号处理理过程，继继而实现现整个BBMI体体重测试试。BMMI体重重测试仪仪系统主主要包括括称重传传

2、感器、放放大器、信信号处理理过程和和液晶显显示是整整个系统统的关键键。BMMI测试试过程：由传感感器采集集的电信信号，经经过一系系列的信信号处理理过程和和输入的的身高值值，由BBMI=体重（kkg）/(身高高2)得到最最终的结结果。传传感器由由两个550kgg的半桥桥称重传传感器组组成全桥桥，其称称量范围围是1000kgg。BMI值最终终由采集集到的体体重和用用户输入入的身高高决定。本BMI体体重测试试仪系统统主要是是由带AA/D转转换功能能的单片片机STTC122C5AA16SS2控制制单元，由由电阻式式应变片片获取电电信号，经经AD6620放放大器、按按键、显显示模块块以及软软件程序序来完

3、成成整个称称重系统统。本设设计运用用LCDD16002液晶晶分两行行显示采采集到体体重值，用用户输入入的身高高值和经经系统处处理过的的BMII值和用用户的身身体质量量状况，其其直观、易读的特点将会受到用户的热爱。显然由单片片机控制制的体重重秤具备备使用方方便，直直观，测测量准确确，成本本低等特特点。此此外，随随着现代代社会随随着人们们生活水水平的提提高，人人们对自自己的身身体健康康越来越越关注，为为此BMMI体重重测试仪仪越来越越凸显出出了其广广泛的市市场前景景受。若若BMII体重测测试仪广广泛地使使用在家家庭生活活中，将将会为提提高我国国的人民民的身体体素质及及延长平平均寿命命做出巨巨大贡献

4、献。关键字：BBMI；体重计计；STTC122C5AA16SS2；称称重传感感器；AAD6220ABSTRRACTTThis dessignn maainlly tthe dessignn siignaal pproccesssingg syysteem oof BBMI weiightt teesteer, theen rreallizee thhe eentiire BMII weeighht ttestt. BBMI weiightt teesteer ssysttem maiinlyy inncluudinng wweigghinng ttrannsduucerr, aampllifi

5、ierss, ssignnal proocesssinng aand liqquidd crrysttal dissplaay iis tthe keyy too thhe wwholle ssysttem. BMMI ttestt prroceess: frrom sennsorrs tto ccolllectt thhe eelecctriicall siignaals, aftter a sseriies of siggnall prroceessiing andd innputt heeighht vvaluue, by BMII = weiightt (kkg) / (heiight

6、t 2) gett thhe ffinaal ooutccomee. TThe whoole briidgee weeighhingg trranssduccerss coompoosittionn off twwo 550kgg haalf briidgee weeighhingg trranssduccerss annd iits rannge is weiighiing 1000kg. BMMI eevenntuaallyy iss deecidded by thee coolleecteed wweigght andd thhe hheigght of thee usser.The B

7、BMI weiightt teesteer ssysttem is maiinlyy coompoosedd off taakinng AA/D connverrsioon ffuncctioon oof tthe sinnglee chhip miccroccompputeer SSTC112C55A166S2 conntrool uunitts, by thee reesisstannce strrainn gaaugee tyype forr ellecttriccal siggnall ,tthrooughh thhe pproccesss off ammpliifieer AAD62

8、20, butttonns, dissplaay mmoduule andd sooftwwaree prrogrram to commpleete thee whholee weeighhingg syysteem. Thiis ddesiign usees LLCD116022 too diispllay thee coolleecteed wweigght vallue, thhe uuserr innputt heeighht vvaluue aand thee syysteem wwithh thhe bbodyy maass inddex (BMMI) andd thhe uuse

9、rrs heaalthhy ccondditiion .thhe iintuuitiive andd eaasy to reaad ccharractteriistiics willl bbe lliveely lovved by useers.Obvioouslly tthe sinnglee-chhip miccroccompputeer cconttroll weeighht sscalles havve ccharractteriistiics of connvennienntlyy usse, inttuittivee, higgh mmeassureemennt aaccuurac

10、cy, loww coost etcc. IIn aaddiitioon, in moddernn soocieety witth tthe impprovvemeent of peooplees livvingg sttanddardd, ppeopple takke mmoree annd mmoree atttenntioon oon ttheiir hheallth, thhereeforre BBMI weiightt teesteer mmoree annd mmoree brringgs oout itss wiidesspreead marrkett prrosppectt.

11、IIf tthe BMII weeighht ttestter widdelyy ussed in thee faamilly, it willls be to impprovve oour peooplees phyysiccal quaalitty aand madde ggreaat cconttribbutiion to exttendd liife exppecttanccy.Keywoordss: BMII；weeighht ttestter；STCC12CC5A166S2；weiighiing traansdduceer；AD6620 目 录TOC o 1-3 h z u HYP

12、ERLINK l _Toc324019643 1引言 PAGEREF _Toc324019643 h 1 HYPERLINK l _Toc324019644 2概述 PAGEREF _Toc324019644 h 2 HYPERLINK l _Toc324019645 2.1电电子称概概述 PAGEREF _Toc324019645 h 2 HYPERLINK l _Toc324019646 2.2本本设计方方案思路路 PAGEREF _Toc324019646 h 3 HYPERLINK l _Toc324019647 2.3研研发方向向和技术术关键 PAGEREF _Toc32401964

13、7 h 4 HYPERLINK l _Toc324019648 2.4主主要技术术指标 PAGEREF _Toc324019648 h 4 HYPERLINK l _Toc324019649 3系统方方法论证证与选型型 PAGEREF _Toc324019649 h 5 HYPERLINK l _Toc324019650 3.1控控制器部部分 PAGEREF _Toc324019650 h 5 HYPERLINK l _Toc324019651 3.2数数据采集集部分的的选择 PAGEREF _Toc324019651 h 6 HYPERLINK l _Toc324019652 3.2.11传

14、感器器的选择择 PAGEREF _Toc324019652 h 6 HYPERLINK l _Toc324019653 3.2.22放大电电路的选选择 PAGEREF _Toc324019653 h 9 HYPERLINK l _Toc324019654 3.3显显示部分分 PAGEREF _Toc324019654 h 10 HYPERLINK l _Toc324019655 4硬件设设计 PAGEREF _Toc324019655 h 13 HYPERLINK l _Toc324019656 4.1主主控器电电路 PAGEREF _Toc324019656 h 13 HYPERLINK l

15、 _Toc324019657 4.2信信号采集集、放大大电路 PAGEREF _Toc324019657 h 16 HYPERLINK l _Toc324019658 4.3显显示电路路本设计计 PAGEREF _Toc324019658 h 17 HYPERLINK l _Toc324019659 4.4系系统完成成工作过过程 PAGEREF _Toc324019659 h 19 HYPERLINK l _Toc324019660 5软件设设计 PAGEREF _Toc324019660 h 20 HYPERLINK l _Toc324019661 5.1总总体方案案 PAGEREF _To

16、c324019661 h 20 HYPERLINK l _Toc324019662 5.2AA/D转转换部分分程序流流图 PAGEREF _Toc324019662 h 20 HYPERLINK l _Toc324019663 5.3LLCD显显示部分分程序 PAGEREF _Toc324019663 h 21 HYPERLINK l _Toc324019664 5.4按键键程序流流图 PAGEREF _Toc324019664 h 22 HYPERLINK l _Toc324019665 6制作与与调试 PAGEREF _Toc324019665 h 24 HYPERLINK l _Toc3

17、24019666 6.1硬硬件电路路的布线线与焊接接 PAGEREF _Toc324019666 h 24 HYPERLINK l _Toc324019667 6.1.11总体特特点 PAGEREF _Toc324019667 h 24 HYPERLINK l _Toc324019668 6.1.22电路划划分 PAGEREF _Toc324019668 h 24 HYPERLINK l _Toc324019669 6.1.33焊接 PAGEREF _Toc324019669 h 24 HYPERLINK l _Toc324019670 6.2实实物图 PAGEREF _Toc32401967

18、0 h 24 HYPERLINK l _Toc324019671 6.3误误差分析析 PAGEREF _Toc324019671 h 26 HYPERLINK l _Toc324019672 7结论 PAGEREF _Toc324019672 h 27 HYPERLINK l _Toc324019673 致谢 PAGEREF _Toc324019673 h 288 HYPERLINK l _Toc324019674 参考文献 PAGEREF _Toc324019674 h 29 HYPERLINK l _Toc324019675 附录A系系统电路路图与PPCB制制板图 PAGEREF _Toc

19、324019675 h 31 HYPERLINK l _Toc324019676 附录B系系统程序序 PAGEREF _Toc324019676 h 32引言体重秤可以以分为电电子体重重秤和机机械体重重秤 ，还还可以分分为带身身高尺的的体重秤秤和不带带身高尺尺的体重重秤。体体重称是是衡器使使用功能能中的一一个分类类，物美美价廉，可可以帮助助人们有有效的监监视自己己的体重重变化，新新产品还还可以检检测自己己的脂肪肪含量，而而且还有有一些人人性化的的附属功功能。 现代社会随随着人们们生活水水平的提提高，人人们对自自己的身身体健康康越来越越关注，而而身高和和体重比比例又是是衡量身身体健康康与否的的一

20、个重重要标准准，因此此用一台台体重计计定期测测量自己己的体重重是否合合格成为为关注自自我的一一个标志志。 传统的体重重秤是仪仪表形式式的，不不仅测量量的误差差比较大大，而且且读数很很不方便便，体积积上会占占用更多多的空间间。而电电子衡器器总的发发展趋势势向着小小型化、模模块化、集集成化、智智能化方方向发展展；其技技术性能能趋向是是速率高高、准确确度高、稳稳定性高高、可靠靠性高；其功能能趋向是是称重计计量的控控制信息息和非控控制信息息并重的的“智能化化”功能；其应用用性能趋趋向于综综合性和和组合性性。因此此电子秤秤取代机机械秤是是科学技技术发展展的必然然规律。低低成本、高高智能化化的电子子体重秤

21、秤体现出出来了其其广泛的的市场前前景。在我国，集集多能于于一体的的体重秤秤还并没没大量普普及。可可以预见见，多功功能，智智能化体体重秤技技术必将将随着我我国相关关技术的的发展而而逐步完完善和成成熟，广广泛地使使用在家家庭生活活中，将将会为提提高我国国的人民民的身体体素质及及延长平平均寿命命做出巨巨大贡献献。本设计主要要设计BBMI体体重测试试仪系统统的信号号处理过过程，由由带A/D转换换功能的的单片机机STCC12CC5A116S22控制单单元，由由电阻式式应变片片获取电电信号，经经AD6620放放大器、按按键、显显示模块块以及软软件程序序来完成成整个称称重系统统。选择择LCDD16002显示

22、示，突出出了直观观易读的的特点。概述电子称概述述衡器（weeighhingg maachiine），是是计量器器具的一一个重要要组成部部分。过过去人们们称计量量为度度量衡。所谓谓度，是是指用尺尺（如古古时的骨骨尺、牙牙尺及以以后渐次次问世的的竹尺、木木尺、皮皮尺、钢钢尺等）测测量物体体的长短短；所谓谓量，是是指用容容器（如如古时的的合、升升、斗、斛斛及以后后使用的的量桶、量量杯等）测测量物体体的体积积；所谓谓衡，则则是指测测量物体体重量。 衡，应应始于原原始社会会末期，据据史料记记载距今今已有440000多年，当当时出现现了物品品交换，但但计量方方法则是是靠眼看看手摸；而作为为计量重重量的器器

23、具 衡器器，在我我国最早早出现于于夏朝；春秋战战国时期期已掌握握了杠杆杆原理，战战国中期期在楚中中一带已已广泛使使用天平平和砝码码称量黄黄金，但但在相当当长的时时期内计计量标准准不一，较较为混乱乱，直到到秦统一一天下后后，于秦秦始皇二二十六年年实行商商鞅变法法（公元元前2221年），才才统一了了度量衡衡标准；宋朝时时期出现现了准确确度达到到1厘（440mgg）的戥戥秤，标标志着当当时的衡衡器已具具有相当当可观技技术水准准。衡器广泛应应用于工工业、农农业、商商业、科科研、医医疗卫生生等部门门。衡器器是利用用力的形形变平衡衡原理（胡胡克原理理）或力力的杠杆杆平衡原原理测定定物体质质量的。形形变平衡

24、衡根据被被测物自自身重量量所引起起的弹性性体形变变量来测测定被测测物质量量，形变变量随着着重力加加速度的的变化而而变化；杠杆平平衡根据据标定砝砝码重量量与被测测物重量量在杠杆杆上的平平衡来测测定被测测物质量量。杠杆杆平衡与与重力加加速度的的变化无无关，但但在重力力加速度度等于零零时，衡衡量失效效。衡器器按结构构原理可可分为机机械秤、电电子秤、机机电结合合秤三大大类。电电子秤是是电子衡衡器中的的一种，衡衡器是国国家法定定计量器器具，是是国计民民生、国国防建设设、科学学研究、内内外贸易易不可缺缺少的计计量设备备，衡器器产品技技术水平平的高低低，将直直接影响响各行各各业的现现代化水水平和社社会经济济

25、效益的的提高。因因此，称称重技术术的研究究和衡器器工业的的发展各各国都非非常重视视。50年代中中期电子子技术的的渗入推推动了衡衡器制造造业的发发展。660年代代初期出出现机电电结合式式电子衡衡器以来来，随着着时代科科技的迅迅猛发展展，微电电子学和和计算机机等现代代电子技技术的成成就给传传统的电电子测量量与仪器器带来了了巨大的的冲击和和革命性性的影响响。经过过40多年年的不断断改进与与完善，衡衡器技术术也在不不断进步步和提高高1。从世界水平平看，衡衡器技术术已经经经历了四四个阶段段，从传传统的全全部由机机械元器器件组成成的机械械称到用用电子线线路代替替部分机机械元器器件的机机电结合合秤，再再从集

26、成成电路式式到目前前的单片片机系统统设计的的电子计计价秤。中国的衡器器行业是是一个具具有漫长长发展历历史的传传统产业业和重要要的基础础行业。改改革开放放后，中中国衡器器行业有有了较快快的发展展，衡器器工业的的管理体体制、行行业结构构、产品品结构、技技术水平平以及在在国民经经济中所所处的地地位更是是变化巨巨大。多多年以来来，中国国都是以以机械衡衡器为主主，二十十世纪八八十年代代开始扩扩大对电电子衡器器的使用用和对大大型自动动衡器的的研制，中中国现已已能够独独立设计计制造精精度高、运运行快、计计量准确确的各种种电子衡衡器。我我国电子子衡器从从最初的的机电结结合型发发展到现现在的全全电子型型和数字字

27、智能型型。现今今电子衡衡器制造造技术及及应用得得到了新新发展：电子称称重技术术从静态态称重向向动态称称重发展展；计量量方法从从模拟测测量向数数字测量量发展；测量特特点从单单参数测测量向多多参数测测量发展展1。常规规的测试试仪器仪仪表和控控制装置置被更先先进的智智能仪器器所取代代，使得得传统的的电子测测量仪器器在远离离、功能能、精度度及自动动化水平平定方面面发生了了巨大变变化，并并相应的的出现了了各种各各样的智智能仪器器控制系系统，使使得科学学实验和和应用工工程的自自动化程程度得以以显著提提高。现代社会随随着人们们生活水水平的提提高，人人们对自自己的身身体健康康越来越越关注，而而身高和和体重比比

28、例又是是衡量身身体健康康与否的的一个重重要标准准，因此此用一台台体重计计定期测测量自己己的体重重是否合合格成为为关注自自我的一一个标志志。 传统的体重重秤是仪仪表形式式的，不不仅测量量的误差差比较大大，而且且读数很很不方便便，体积积上会占占用更多多的空间间。而电电子衡器器总的发发展趋势势向着小小型化、模模块化、集集成化、智智能化方方向发展展；其技技术性能能趋向是是速率高高、准确确度高、稳稳定性高高、可靠靠性高；其功能能趋向是是称重计计量的控控制信息息和非控控制信息息并重的的“智能化化”功能；其应用用性能趋趋向于综综合性和和组合性性2。因此此电子秤秤取代机机械秤是是科学技技术发展展的必然然规律。

29、低低成本、高高智能化化的电子子体重秤秤体现出出来了其其广泛的的市场前前景。此外，由于于科技高高速发展展和应用用水平提提高，衡衡器产品品数字化化、集成成化、网网络化、智智能化将将成为世世界衡器器工业的的发展方方向和重重点。中中国应用用高技术术含量的的先进衡衡器，还还处在依依赖进口口解决供供应的阶阶段，因因此，在在技术含含量高的的衡器产产品领域域，中国国的衡器器制造企企业有着着巨大的的发展空空间。另另外，随随着国内内消费水水平和工工业经济济的持续续增长，衡衡器产品品的国内内需求将将进一步步拉升。本设计方案案思路我国工业现现代化的的进程和和电子信信息产业业以200%以上上的速度度连续高高速增长长，专

30、用用电子设设备中的的应用也也快速增增长，所所用传感感器占市市场份额额的155%左右右。为此此，运用用传感器器制作电电子产品品的趋势势越来越越明显，其其市场前前景也越越来越被被看好。基于上述背背景，本本设计以以实现信信号的良良好采集集、放大大、传输输为主要要目的；以电信信号的转转换，信信号的处处理及控控制显示示为主要要设计内内容，以以此实现现智能化化、直观观化、便便于用户户使用的的BMII体重测测试仪的的测试系系统。在信号采集集方面设设计用称称重传感感器采集集弱电信信号，由由于采集集的信号号只有mmV级，故故而设计计了小信信号的放放大电路路和信号号的滤波波电路以以此保证证能够采采集到良良好的信信

31、号和便便于下级级单片机机易于处处理的信信号；在在A/DD转换方方面，由由于单片片机自身身带有88位和100位转换换功能，为为了能够够得到高高精度的的体重值值，为此此采用110位的的A/D转换功功能对其其进行转转化。对对信号的的处理控控制上，由由功能键键、加键键、减键键控制器器和单片片机的计计算处理理使其在在LCDD上显示示。研发方向和和技术关关键小信号的采采集和放放大，放放大器的的运用；A/D转换换功能的的运用和和处理；单片机控制制数据处处理，LLCD液液晶显示示；人机交互键键面的控控制、转转换；主要技术指指标系统工作电电压：直直流5VV称重传感器器称重范范围：00-1000kgg放大器ADD

32、6200对小信信号的放放大倍数数：G=5000传感器满量量程输出出：100mV传感器综合合误差：0.22%测量精度：10kkg/mmV系统方法论论证与选选型控制器部分分考虑到本设设计资源源的利用用率、成成本等因因素，故故而只需需要普通通的511单片机机即可实实现BMMI测试试系统的的功能。但但是硬件件电路的的制作过过程中，由由于称重重传感器器所采集集的电信信号是模模拟信号号必须对对其模-数转换换。然而而如果选选取ADD08009芯片片必然增增加设计计成本，也也使得设设计电路路变得复复杂，PPCB板板可能出出现跳线线等问题题增加硬硬件制作作的难度度等等。而而且现增增强板的的带模/数转换换功能的的

33、51单片片机已经经很多了了，而且且价位和和普通的的单片机机差不多多，A/D运用用起来也也比较简简单，故故而本设设计我选选取了带带A/DD的STCC12CC5A660S223。STC122C5AA60SS2/AAD/PPWM 系列单单片机是是宏晶科科技生产产的单时时钟/机器周周期(11T)的的单片机机，是高高速/低功耗耗/超强抗抗干扰的的新一代代80551单片片机，指指令代码码完全兼兼容传统统80551,但但速度快快8-112倍。内内部集成成MAXX8100专用复复位电路路,2路PWMM,8路路高速110位A/DD转换(2250KK/S，即即250万次/秒),针对对电机控控制，强强干扰场场合。S

34、TC122C5AA60SS2系列列单片机机带A/D转换换的单片片机的AA/D转转换口在在P1口(P11.7-P1.0)，有有8路10位高高速A/D转换换器,速度可可达到2250KKHz(25万万次 /秒)。8路电压压输入型型A/DD，可做做温度检检测、电电池电压压检测、按按键扫描描、频谱谱检测等等。上电电复位后后P1口为为弱上拉拉型I/O口，用用户可以以通过软软件设置置将8路中的的任何一一路设置置为A/D转换换，不需需作为AA/D使使用的口口可继续续作为II/O口口使用。其其ADCC由多路路选择开开关、比比较器、逐逐次比较较寄存器器、100位DACC转换结结果寄存存器(AADC_RESS和AD

35、CC_REESL)以及ADDC_CCONTTR构成成。STC122C5AA60SS2系列列单片机机的ADDC是逐逐次比较较型ADDC。逐逐次比较较型ADDC由一一个比较较器和DD/A转转换器构构成，通通过逐次次比较逻逻辑，从从最高位位(MSSB)开开始，顺顺序地对对每一输输入电压压与内置置D/AA转换器器输出进进行比较较，经过过多次比比较，使使转换所所得的数数字量逐逐次逼近近输入模模拟量对对应值。逐逐次比较较型A/D转换换器具有有速度高高，功耗耗低等优优点。STC122C5AA60SS2通过过模拟多多路开关关，将通通过ADDC07的模模拟量输输入送给给比较器器。用数数/模转换换器(DDAC)转

36、换的的模拟量量与本次次输入的的模拟量量通过比比较器进进行比较较，将比比较结果果保存到到逐次比比较器，并并通过逐逐次比较较寄存器器输出转转换结果果。A/D转换换结束后后，最终终的转换换结果保保存到AADC转转换结果果寄存器器ADCC_REES和ADCC_REESL，同同时，置置位ADDC控制制寄存器器ADCC_COONTRR中的A/D转换换结束标标志位AADC_FLAAG,以以供程序序查询或或发出中中断申请请。模拟拟通道的的选择控控制由AADC控控制寄存存器ADDC_CCONTTR中的的CHSS2 CHHS0确确定。AADC的的转换速速度由AADC控控制寄存存器中的的SPEEED11和SPEEE

37、D00确定。在在使用AADC之之前，应应先给AADC上上电，也也就是置置位ADDC控制制寄存器器中的AADC_POWWER位位。数据采集部部分的选选择数据采集部部分由称称重传感感器和信信号放大大器和采采样保持持电路组组成。传感器的选选择传感器是一一种物理理装置或或生物器器官，能能够探测测、感受受外界的的信号、物物理条件件（如光光、热、湿湿度）或或化学组组成（如如烟雾），并并将探知知的信息息传递给给其他装装置或器器官。传传感器可可分为应应变式传传感器、电电感式传传感器、电电容式传传感器等等等。各各种传感感器的性性能如下下：应变式传感感器4应变式传感感器的工工作原理理是，机机械弹性性结构体体受力变

38、变形时产产生应变变效应。这这种应变变效应应应由电阻阻应变片片完成检检测，应应变片的的电阻变变化再由由电桥完完成信号号的转换换，并最最终输出出与弹性性体受力力成对关关系的电电信号。应变式传感感器的优优点是精精度高，测测量范围围广，寿命长长，结构简简单，频频响特性性好，能能在恶劣劣条件下下工作，易易于实现现小型化化、整体体化和品品种多样样化等。缺缺点是对对于大应应变有较较大的非非线性、输输出信号号较弱，但但可采取取一定的的补偿措措施。电感式传感感器4电感式传感感器是利利用电磁磁感应把把被测的的物理量量如位移移，压力力，流量量，振动动等转换换成线圈圈的自感感系数和和互感系系数的变变化，再再由电路路转

39、换为为电压或或电流的的变化量量输出，实实现非电电量到电电量的转转换。电感式传感感器的优优点是灵灵敏度高高，分辨辨力高，位位移小；精度度高，线线性特性性好，非非线性误误差小；性能能稳定，重重复性好好；结构构简单可可靠、输输出功率率大、输输出阻抗抗小、抗抗干扰能能力强、对对工作环环境要求求不高、寿寿命长；能实现现信息的的远距离离传输、记记录、显显示和控控制等。缺缺点是存在交交流零位位信号，不不适于高高频动态态信号测测量等。电容式传感感器电容式传感感器的电电容检测测元件是是根据圆圆筒形电电容器原原理进行行工作的的，电容容器由两两个绝缘缘的同轴轴圆柱极极板内电电极和外外电极组组成，在在两筒之之间充以以

40、介电常常数为ee的电解解质时，两两圆筒间间的电容容量为CC=2eLL/lnnD/dd，式中中L为两两筒相互互重合部部分的长长度；DD为外筒筒电极的的直径；d为内内筒电极极的直径径；e为为中间介介质的电电介常数数。在实实际测量量中D、dd、e是是基本不不变的，故故测得CC即可知知道液位位的高低低。如图图（1）所所示：图1圆筒形形电容器器电容器传感感器的优优点是结结构简单单，价格便便宜，灵灵敏度高高，零磁磁滞，真真空兼容容，过载载能力强强，动态态响应特特性好和和对高温温、辐射射、强振振等恶劣劣条件的的适应性性强等。缺缺点是输输出有非非线性，寄寄生电容容和分布布电容对对灵敏度度和测量量精度的的影响较

41、较大，以以及联接接电路较较复杂等等。在选择传感感器时必必须根据据传感器器的性能能参数：称重量量程、额额定压力力范围、最最大压力力范围、损损坏压力力、 线线性度、温温度范围围以及各各种传感感器的优优缺点等等来选取取最适合合本设计计的传感感器，特特别是要要注意称称重量程程、最大大压力范范围、损损坏压力力由此选选择传感感器。额定压力范范围额定压力范范围是满满足标准准规定值值的压力力范围。也也就是在在最高和和最低温温度之间间，传感感器输出出符合规规定工作作特性的的压力范范围。在在实际应应用时传传感器所所测压力力在该范范围之内内。最大压力范范围最大压力范范围是指指传感器器能长时时间承受受的最大大压力，且

42、且不引起起输出特特性永久久性改变变。特别别是半导导体压力力传感器器，为提提高线性性和温度度特性，一一般都大大幅度减减小额定定压力范范围。因因此，即即使在额额定压力力以上连连续使用用也不会会被损坏坏。一般般最大压压力是额额定压力力最高值值的2-3倍。温度范围压力传感器器的温度度范围分分为补偿偿温度范范围和工工作温度度范围。补补偿温度度范围是是由于施施加了温温度补偿偿，精度度进入额额定范围围内的温温度范围围。工作作温度范范围是保保证压力力传感器器能正常常工作的的温度范范围。工工作温度度应保证证在常温温下正常常工作。损坏压力 损坏压力是是指能够够加工在在传感器器上且不不使传感感器元件件或传感感器外壳

43、壳损坏的的最大压压力。 压力迟滞 为在室温下下及工作作压力范范围内，从从最小工工作压力力和最大大工作压压力趋近近某一压压力时，传传感器输输出之差差。综合上述各各种传感感器的特特点，选选择了压压力传感感器，然然压力传传感器的的种类也也很多包包括电阻阻应变片片压力传传感器、半半导体应应变片压压力传感感器、压压阻式压压力传感感器、电电感式压压力传感感器、电电容式压压力传感感器、谐谐振式压压力传感感器及电电容式加加速度传传感器等等。但应应用最为为广泛的的是压阻阻式压力力传感器器，它具具有极低低的价格格和较高高的精度度以及较较好的线线性特性性。本设设计选择择了电阻阻应变式式称重传传感器。电阻应变式式传感

44、器器4工作原原理：电电阻应变变式传感感器是一一种利用用电阻应应变效应应，将各各种力学学量转换换为电信信号的结结构型传传感器。如如图2所示示为其主主要的工工作原理理：当直直流供电电的平衡衡电阻电电桥的电电阻发生生变化时时，从而而转化为为电阻两两端的输输出电压压变化为为下一步步数据处处理作准准备。图2称重传传感器电电路原理理图输出电压计计算公式式： （11）当,时，输输出电压压： （22）本设计选用用适合称称重的压压力传感感器，即即量程500kg的的两个半半桥称重重传感器器组成量量程是1100kkg的全全桥电路路。用法法完全与与50千克克的半桥桥称重传传感器相相同，仅仅仅是量量程很输输出最大大幅度

45、增增大了22倍。500kg半半桥式称称重传感感器技术术参数如如表1所所示：表1 500kg半半桥式称称重传感感器技术术参数表表量程(kkg) 50综合误差差(%FF.S)0.2额定输出出温度飘飘移(%F.SS/100) 0.15灵敏度(mv/vv)0.90.11零点输出出(mVV/V)0.33非线性(%F.S)0.2输入电阻阻( )10000500续表1 550kgg半桥式式称重传传感器技技术参数数表重复性(%F.S)0.1输出电阻阻( )10000500滞后(%F.SS)0.2绝缘电阻阻(M)20000(1100VVDC)蠕变(%F.SS/3mmin)0.1推荐激励励电压(V)5100 零点

46、漂漂移(%F.SS/1mmin)0.1工作温度度范围 ()-10+500 零点温温度漂移移(%FF.S/10)0.2过载能力力(%FF.S)1500放大电路的的选择称重传感器器输出电电压振幅幅范围0010mmV。而而A/DD转换的的STCC12CC5A660S22单片机机是以单单片机的的实际工工作电压压5V来做做模拟参参考电压压的，故故其输入入电压要要求为005V，因因此放大大环节要要有5000倍左左右的增增益。而而且在简简单系统统中绝对对精度和和漂移误误差是放放大电路路最主要要的误差差来源。为为此即使使很小的的干扰信信号也会会严重的的影响输输出结果果，继而而需要设设计的电电路必须须要抑制制共

47、模信信号，为为此本设设计采用用差分放放大器AAD6220芯片片作为放放大电路路的主芯芯片。AAD6220的优优点：低成本；无论用于何何种系统统都能提提供更低低功耗（最最大工作作电流只只有1.3mAA）、更更低成本本、更高高的精度度的放大大器；放大器电路路本身仅仅需设置置一个外外部电阻阻来设置置增益，增增益范围围为1至100000；高精度（最最大非线线性度440pppm）、低低失调电电压（最最大500uV）和和低失调调漂移（最最大0.6uVV/C）特性性，是电电子称和和传感器器接口等等精密数数据采集集系统的的理想之之选。AD6200其工作作原理如如图3所示：图3AD6620内内部结构构输入晶体管

48、管Q1和Q2提供供一路高高精度差差分对双双极性输输入如图图3，同时时由于采采用SuuperrBetta处理理，因此此输入偏偏置电流流减小110倍。反反馈环路路Q1-A1-R1和和Q2-A2-R2使使的输入入器件QQ1和Q2的集集电极电电流保持持恒定，从从而可将将输入电电压作用用于外部部增益设设置电阻阻RG上。这这样就产产生了从从输入至至A1/A2输输出的差差分增益益，其计计算公式式为G=（R1+R2）+1。单单位增益益减法器器A3用来来消除任任何共模模信号，以以获得折折合到RREF引引脚单位位的单端端输出。RG值还可可以决定定前置放放大器级级的跨导导。当减减小RGG以获得得更大增增益时，该该跨

49、导将将渐近增增大到输输入晶体体管的跨跨导。这这就会带带来三大大好处：开环增益提提升以提提供更大大的编程程增益，从从而减小小与增益益相关的的误差；增益带宽积积（由CC1、C2和前前置放大大器跨导导决定）随随着编程程增益提提高而增增大，从从而优化化频率响响应；输入电压噪噪声降至至9nVV/Hzz，它主主要由输输入器件件的集电电极电流流和基极极电阻决决定。AD6200内部增增益电阻阻R1和R2已调调整至绝绝对值224.77 k，因因此增益益公式如如公式（33）所示示，外接接电阻计计算公式式如公式式（4）所所示： （3） （44）显示部分显示器的选选择直接接关系用用户是否否会选择择你所生生产的产产品，

50、为为此在选选择显示示器其必必须要直直观，易易读，清清晰以方方便普通通用户使使用。方案一：数数码管显显示数码管显示示直观易易懂，但但是只可可显示数数据，不不能显示示文字或或图像。数数码管比比较廉价价，驱动动电路简简单，寿寿命较长长，且不不易出现现故障，但但在背景景光较强强的时候候显示不不清晰，耗耗电比较较高。不不符合本本系统低低功耗的的设计原原则。的的优点是是亮度高高、显示示大、驱驱动部份份的软件件简单等等。缺点点是耗电电及体积积大等。方案二：液液晶显示示液晶显示具具有以下下的优点点：显示质量高高由于液晶显显示器每每一个点点在收到到信号后后就一直直保持那那种色彩彩和亮度度，恒定定发光，而而不象阴

51、阴极射线线管显示示器（CCRT）那那样需要要不断刷刷新亮点点。因此此，液晶晶显示器器画质高高而且绝绝对不会会闪烁，把把眼睛疲疲劳降到到最低。没有电磁辐辐射传统显示器器的显示示材料是是荧光粉粉，通过过电子束束撞击荧荧光粉而而显示，电电子束在在打到荧荧光粉上上的一刹刹那间会会产生强强大的电电磁辐射射。液晶显显示器在在防止辐辐射方面面具有先先天的优优势，因因为它根根本就不不存在辐辐射。在在电磁波波的防范范方面，液液晶显示示器也有有自己独独特的优优势，它它采用了了严格的的密封技技术将来来自驱动动电路的的少量电电磁波封封闭在显显示器中中，而普普通显示示器为了了散发热热量的需需要，必必须尽可可能地让让内部

52、的的电路与与空气接接触，这这样内部部电路产产生的电电磁波也也就大量量地向外外“泄漏”了。可视面积大大对于相同尺尺寸的显显示器来来说，液液晶显示示器的可可视面积积要更大大一些。液液晶显示示器的可可视面积积跟它的的对角线线尺寸相相同。阴阴极射线线管显示示器显像像管前面面板四周周有一英英寸左右右的边框框不能用用于显示示。 广泛应用逐步应用于于液晶电电视、摄摄像机的的液晶显显示器、掌掌上游戏戏机上。而而随后出出现的DDSTNN和TFTT则被广广泛制作作成电脑脑中的液液晶显示示设备，DSTN液晶显示屏用于早期的笔记本电脑；TFT则既应用在笔记本电脑上（现在大多数笔记本电脑都使用TFT显示屏），又用于主流

53、台式显示器上。画面效果好好与传统显示示器相比比，液晶晶显示器器一开始始就使用用纯平面面的玻璃璃板，其其显示效效果是平平面直角角的，让让人有一一种耳目目一新的的感觉。而而且液晶晶显示器器更容易易在小面面积屏幕幕上实现现高分辨辨率。数字式接口口液晶显示器器都是数数字式的的，使用用液晶显显示器不不需要把把数字信信号转化化成模拟拟信号再再行输出出从而使色色彩和定定位都更更加准确确完美。 功率消耗小小传统的显示示器内部部由许多多电路组组成，这这些电路路驱动着着阴极射射线显像像管工作作时，需需要消耗耗很大的的功率，而而且随着着体积的的不断增增大，其其内部电电路消耗耗的功率率肯定也也会随之之增大。相相比而言

54、言，液晶晶显示器器的功耗耗主要消消耗在其其内部的的电极和和驱动IIC上，因因而耗电电量比传传统显示示器也要要小得多多。“身材”匀匀称小巧巧液晶显示器器通过显显示屏上上的电极极控制液液晶分子子状态来来达到显显示目的的，即使使屏幕加加大，它它的体积积也不会会成正比比的增加加，而且且在重量量上比相相同显示示面积的的传统显显示器要要轻得多多。同时液晶显显示也存存在着以以下的缺缺点：可视偏转角角度过小小液晶显示器器可视偏偏转角度度有限，往往往是只只能从正正面观看看，从侧侧面看就就会出现现较大的的亮度和和色彩失失真。容易产生影影像拖尾尾现象足够快的响响应时间间才能保保证画面面的连贯贯。目前前，市面面上一般

55、般的液晶晶显示器器，响应应时间与与以前相相比已经经有了很很大的突突破，一一般为440mss左右。但但有个别别LCDD产品响响应时间间不够短短，导致致显示运运动画面面时会产产生影像像拖尾的的现象。液晶显示器器的亮度度和对比比度不是是很好由于液晶分分子不能能自己发发光，所所以，液液晶显示示器需要要靠外界界光源辅辅助发光光。液晶“坏点点”问题液晶显示屏屏的材料料一般采采用玻璃璃，很容容易破碎碎，再加加上每一一个像素素都十分分细小，常常常会造造成个别别的像素素坏掉的的现象，俗俗称“坏点”，这是是无法维维修的，只只有更换换整个显显示屏，而而更换的的价格往往往十分分昂贵。寿命有限液晶显示器器不像普普通显示

56、示器那么么耐用。一一般认为为两到三三年是正正常寿命命，因而而在购买买时要考考虑两三三年后是是否愿意意再次更更换显示示器。本设计所需需显示的的部分包包括采集集处理的的体重值值，输入入的身高高值，控控制器处处理过的的BMII值以及及BMII标准的的检测结结果这四四个部分分。为此此，考虑虑到资源源的利用用率和成成本，我我选择了了使用LLCD116022分两行行显示。LCD1602比数码管直观，易操作，而且具有人性化的交互键面。LCD1602两行显示RAM地址映射图如图4所示：如图4 RRAM地地址映射射图硬件设计工作原理： 当人站站在体重重秤上时时，由于于压力使使得称重重传感器器的薄片片变形而而产生

57、压压电阻抗抗效果，从从而使阻阻抗的变变化转换换成电信信号。该该信号经经前置放放大电路路放大输输出到采采样保持持。因为为采集的的信号是是模拟信信号其不不稳定，故故而需要要用到采采集保持持电路将将模拟信信号输送送入带AA/D转转换的单单片机。由由单片机机将模拟拟信号转转换成数数字信号号。CPPU根据据键盘命命令以及及等待人人输入本本人的身身高通过过程序处处理后将将结果输输出到液液晶显示示器上。驱驱动显示示模块，此此部分主主要由软软件设计计部分完完成。报报警电路路是根据据各个器器件及系系统指标标由软件件设计控控制其称称重范围围。系统统原理框框图如图图5下所所示：称重传感器称重传感器滤波电路放大电路带

58、A/D转换的CPU处理器显示电路超标报警复位电路按键图5系统原原理框图图本次硬件设设计采用用的是AAltiium Dessignner 6 软软件制作作PCBB板的。Altium Designer 6 Protel软件的原厂商 Altium公 司推出了Protel系列的最新高端版本，是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本，也是业界第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案。Altium Designer除了全面继承包括99SE，Protel2004在内的先前一系列版本的功能和优点以外，还增加了许多改进和很多高端功能，从而使用户使用起来更加得心应手。整个系统电路如附录所示。主控器电路路主控制器是

59、是STCC12CC5A660S22单片机机，最小小系统由由起振电电路和复复位电路路组成。主主控电路路如图66所示图6主控电电路STC122C5AA60SS2单片片机（工工作电压压： 55.5VV - 3.55V（5V单片片机）; 工作频频率范围围：035MMHz）管管脚功能能：P0.0 PP0.77 P00 ： P00口既可可作为输输入/输出口口，也可可作为地地址/数据复复用总线线使用。当当P0口作作为输入入/输出口口时，PP0是一一个8位准双双向口，内内部有弱弱上拉电电阻，无无需外接接上拉电电阻。当当P0作为为地址/数据复复用总线线使用时时，是低低8位地址址线AA0AA7，数数据线的的D00

60、D77。P1.0/ADCC0/CCLKOOUT22：P1.0是标标准I/O口 POORT110 ；ADCC0是 ADDC 输输入通道道-0；CLKKOUTT2 是独立立波特率率发生器器的时钟钟输出可可通过设设置WAAKE_CLKKO22位/BRRTCLKKO将该该管脚配配置为CCLKOOUT22 P1.1/ADCC1：P1.1是标准准I/OO口 POORT111 ；ADCC1是 ADDC 输输入通道道-1P1.2/ADCC2/EECI/RxDD2 ：P1.2是标标准I/O口 POORT112 ；ADCC2是 ADDC 输输入通道道-2；ECII是PCAA计数器器的外部部脉冲输输入脚；RxDD2