教你快速学会多功能电子计价设计

多功能数字电子计价秤郑冰环赵晨陈兵辅导教师：干开封张为堂摘要本文设计一种利用电阻应变式压力传感器和MCS-51单片机等器件制作的多功能数字电子计价秤。该秤可以对15Kg量程范围内的物体进行称量，能实现称重、数码显示、计价等功能。该电子秤利用电桥测量原理，将压力应变传感器阻值转换为电压值，再通过低通滤波，经过两级放大电路将电压放大，通过确定输出电压和标准重量的关系，形成一台原始电子秤。将此输出电压经过模数转换，送入MCS-51单片机处理，控制LCD液晶屏显示称量结果。关键字：电子秤应变式压力传感器放大电路单片机一、引言随着科技的发展，检测技术已经深入各种领域。本题目要求制作一多功能数字电子计价秤。要求满足如下功能：（1）能用键盘设置单价，称重后能同时显示重量、单价和总额；电子计价秤的最大称重为15.000公斤，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）；（4）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％；怪（5骨）滨能预通存1进0种互商品德的单迁价；眯可以去随意绕调出避使用虑。书系统腾框图心如下狮图1寿所示对：被图1浸多甩功能级数字糕电子给计价嘴秤系蜓统框大图口二、乘方案担设计社1.赶设计肢思路谁要实绢现电志子计埋价秤矛需要决选择突合适威的向传感馋器散，传吗感器振精度捎越高珠，转谁换的桃模拟担电压劝稳定聪性要诸求越疑高，泄因此喇添加摄一个炸低通瓶滤波贞电路央模块消，再辣由放假大器铅放大舱成满魔足A磨/D睛转换逢的电概压，径将转组换后枕的数愉字量速传至患单片窑机控讨制数准码显轻示。歌2.茶方案灿论证工与选营择摘（1溜）系恐统方翼案论拉证与技选择买通过乏以上祖分析担，拟响定以娱下两缝种方闭案：冷方案氧一：蔬采用忘A义T密me俱ga角16绑单片样机作束为系敞统主宽控制蛾器。尘At传me它l公协司的委AT舱me繁ga逼16碑单片拆机具赚有先忙进的惯RI如SC罩(精兵简指取令集都计算享机)仗结构删、非吓易失腹性程押序和美数据田存储造器，讲16阀k航B可痛编程火Fl饶as雷h存辰储器闻、5珍12炉B直的E王EP耐RO院M和祸1窗kB哨片内恢SR滋AM克，具厚有丰电富的拒外设刊接口疏，其负US淡AR彼T(球通用宪同步济和异匙步接粉收器荣和转画发器倦)是自一个类高度领灵活速的串艰行通厕信设或备，宪SP病I(旱串行伴外设马接口美)允起许A禁Tm以eg惑a1私6与畜外设槐或其男他A蹦VR荷器件连进行栋高速祥的同碎步数联据传撑输。燕内部你集成够高精捆度1应0位治A/面D转党换器躬。钟系统训原理撕框图树如下计图2限所示怕：剖图2刘灭方案隆一原航理框佩图拘方案虑二：多采用闭AT部89烘S5蚂2单挖片机鸽作为讽系统器主控被制器倍。烧AT传89捉S5娃2单踢片机撑是一津种低跳功耗榴高性铃能的滴CM用OS留8位慈微控坟制器沃，内松置8务KB瞧可在配线编芦程闪俊存。有片内钥程序则存储丝器允栋许重日复在蚂线编苹程，诞允许云程序趣存储筹器在钳系统坝内通甘过S候PI化串行饿口改节写或释用同装用的猫非易宰失性茅存储骑器改宁写。蚀通过管把通户用的租8位蠢CP积U与逃可在秀线下使载的凉Fl负as嚷h集荷成在钻一个爽芯片淋上，枕AT蚊89驾S5享2便土成为康一个扯高效饲的微圈型计藏算机观。盗系统婶原理须框图过如下拦图3台所示牛：颤图棒3闲谱方案料二咽原理逐框图读方案促一译主控执制系昏统内须部集择成了脉A/尼D转随换器壤，可际以节美省外考部器让件，来简化蔽外部筒电路地，但拨是M吸EG违A1垮6单拐片机释价格蛙较贵拖，运漫用技住术不要够成钉熟。蜜方案剥二贝AT衰89柔S5擦2单览片机倍的应何用范株围广品，可夹用于壁解决谢复杂纳的控命制问遥题，筝且成乖本较演低。份它雅需要肚外接义A/尿D转认换电闲路，套相对及比较琴复杂誓，但糠是成员本低粗。综割合比租较，障考虑夕到成蜻本和铁设计塌需要镜，蔑10紧位A华/D勉能够俩满足唤题目学需求稍，因叼此瑞采用岗方案唱二。讨（2蚁）传嫁感器缎的论眠证与雕选择除方案匪一：黎采用坊双孔租悬壁动梁式滤（电勤阻应首变式华）贪称重蚊传感皇器厦。危孔悬宿臂梁希式称肾重传权感器波是电滩子杜计价皆秤中刚广泛公使用险的传盏感器档。这佳种传厉感器冰的弹妄性体走具有眨上下筝两个翠平行险梁，劳它的有最大奏特点障就是系具有象抗偏爷载的语力学察特性夫。聋它的泻称量筝范围特为3窑00到g至便数千撒kg牧，计狮量准饶确度草达1渔/1娇00锄0～存1/秃10英00膜0，穿结构阁较简钞单，真可靠捕性较路好。闪方案尤二：蚕采用训电磁恋力式床传感太器饶。姻它利锄用承塞重台演上的使负荷弦与电怎磁力材相平寸衡的奔原理购工作嫩。当堡承重喉台上欢放有扒被测炼物时掀，杠劣杆的裹一端蹦向上给倾斜和;光冤电件泉检测养出倾喊斜度伤信号但，经港放大策后流炉入线罚圈，牙产生树电磁臂力，略使杠比杆恢润复至欧平衡纯状态猎。对散产生稼电磁过平衡艰力的球电流滤进行安数字然转换寨，即挥可确堆定被怨测物语质量尸。电景磁力积式传薯感器区准确喜度高遗，可箭达1落/2妨00复0～例1/俩60虚00饲0，酱但称临量范压围仅馋在几挑十毫浓克至挽10会千克弃之间哄。突综合扯比较涌两种厦传感资器的追结构薯、力欢学特的性和商称重抄范围破等，要采用魄方案竹一。版（3谊）显不示器阔的论点证与升选择总方案眉一：蝶采用秩七段毕数码电管显裳示。述数码眨管体，进显示区大梳亮度图高，寸驱动猜部份固的软恨件简疗单，血但是来耗电峡和功尿耗比塑较大习。题伴目要珍求最郑高显坊示6边位数复码，确对数寄码管谨而言之硬件窄电路袭较复各杂，信还要详显示风万年概历，誉因此蚁数码口管不统适合斑完成骆此功则能。覆方案舞二：罪采用触LC蹈D1跑28交64寨液晶内显示甜。方12旦86处4是哪一种尽图形连点阵帐液晶壶显示赌器,千它主歼要由挪行驱穴动器踏/列渗驱动滴器及浅12巩8具×虽64锯全点站阵液两晶显莫示器盒组成戒。可烘完成悔图形劈显示答，也黎可以贞显示筹8舰×话4个齐(1记6冠×皇16场点阵惧)汉刚字。怒具有浇很好仁的人符机界而面。拴方案企三：速采用乒LC骂D步32门0*沿24泄0液饰晶显夕示。醉该液滨晶屏玻具有疯更大砖的显线示界伞面，邪可以欣实现搜多层肚次显妥示，聚更具初人性树化。冬综合拦比较轨，考雕虑到惯需显截示的削量比骨较多顾，因厦此同芽时采手用方晒案二那和方夏案三烧。1魄28奋64堡主要背显示激时间纳和时愈钟，圈32敬0*枯24次0大占屏显摇示重橡量价贼格、凳菜单怕等。孝3.洞系统绍硬件易电路装设计史（1托）旱电阻巩应变糖式丧传感肺器电哲路年电阻凑应变咸式传花感器扛是将悲被测驻量的谣力，由通过筑它产善生的谷金属愚弹性柔变形课转换拥成电言阻变丙化的落元件纪。由献电阻梨应变第片和澡测量燃线路扩两部抬分组胶成，孤其主塘要参笼数如洪附录幻1所狮示。扇电阻鞠应变慕片产倾生的摆误差纪，主龙要来累源于税温度采的影尼响，乔本设扶计主耕要在捐实验蛛室内睁进行谷，温圆度的秆影响明可傍不考敏虑佩。属内部器丝绕躁式应胆变片院结构意图如孙下图慢4所刷示：铁当贴诞有电号阻应副变片混的弹赏性平布衡梁烛受到使载荷狡Ｆ违作用从时，怜电阻零应变签片松Ｒ钓1艳和耀Ｒ鞠3吊受到盛拉伸乎作用厨，阻抵值增悉加；撞Ｒ始2疯和悬Ｒ满4弓受到给压缩鞠作用姿，阻谎值减下小，浓电桥阳失去晋平衡搂，产滨生的虚不平最衡电脊压礼Ｕ拢的大破小与刺所受椅作用孟力零Ｆ隙成正犯比。袖电桥机的输名出电叨压反更映了嫩电阻凭应变隙片相孩应的龙受力努状态疏。圆电桥咸电路棋如图址5所半示远。庸电桥宗电路理是最伯常用及的非列电量姑电测国电路灰中的巩一种沉，当冬电桥碗平衡趣时，古桥路赠对臂篇电阻恐乘积挤相等针，电惜桥输妹出为数零，烈在桥养臂四气个电建阻或R1沈、碧R2犬、吓R3伏、租R4缸勇中，变电阻肢的相桂对变不化率王分司别影为昼△宗R1迷/奶R1进、弟△新R2委/鹅R2忠、佣△艇R3把/融R3石、料△顾R4伪/某R4残他，当陷使用眯一个般应变辨片时舌，味；当雹二个茄应变朋片组链成差弯动状起态工酒作，雾则有袍；用创四个留应变桃片组确成二祸个差士动对辆工作编，且棵R1套=旅R2誓=伴R3偶=慰R4港=R洲，描。量当电材桥后岂面接举放大菜器时品，放摔大器身的输太入阻判抗都截很高膏，比搁电桥谨的输摇出电办阻大混很多窃，因钢此可视以把届电桥万输出荷端看越成是咏开路炼。应浴变电释桥电工路如布下图厨6所撒示：句图6掌电伏桥应圾变电秆路原泉理图陵若电掘桥不跟平衡昂时，仅即R砌1论R魄3伶≠愤R万2贺R家4瓣时，钳电桥战输出残：昏恰好僵选择槽各桥念臂电岭阻，勿可消裳除电扶桥的斩恒定笋输出御，使愤输出各电压缠只与旋应变今片输俊出有少关。爪令R名1=喜R2评,R怠3=昂R4梁,在润应变代片工梳作时策，其遭电阻盟R1礼变化北△俭R,除此时消电桥降的灵开敏度脸为：吧k熔u后=U春/4云电压欺输出植为:鹿施U政O潜=(叶U/贸4)锈(耗△坏R1模/R量1)进。淹（2枪）倦低通秃滤波纸电路栽滤波骂器是次具有羞频率饿选择筋作用喝的电景路或秀运算逝处理融系统共，具尾有滤灰除噪星声和纱分离帅各种完不同蓝信号锐的功追能。痕传感染器过线来的终信号陶经常改带有分各种船各样罪的干鸡扰，稻因此宏要采趴用滤群波电太路来耗去除萄干扰穗。综挠合考狮虑，芽采用疮低通弄滤波绵器，夜运放此采用焰NE罢55买32猜，条电路肾原理礼如下究图7冒所示胖：虽图7缓低膛通滤饰波电傲路原筝理图呜传感厦器输长出信贴号非围常小稳，因躬此设毫置低蹈通截血止频壮率为博fc除=1我00秩H桶z。真选择虚电容船为1棚00剧nF英，根篇据公鸦式计剃算电柔阻得牙歉杏二阶冬巴特龙沃思削低通滩滤波资器伪的湖增益圆为榜，设善置R严3=垃50牵K，蹦R4探=1向00为K。浙（3效）遗放大膜器锻电路沫传感络器输唉出的迎模拟才信号他都很以微弱刺，必乏须通图过一地个模拌拟放敢大器汁对其财进行同一定肆倍数肉的放羡大，垄才能干满足矿A/伙D转衰换器陕对输贫入信供号电对平的唱要求水，倡这里值选择叮常用多的仪姐用放爪大器纺，原姥理图劫如图村8所法示。必共模快抑制导比：俘来自观传感剥器的揭信号筐通常菠都伴口随着奋很大程的共石模电厌压（跨包括伶干扰初电压台）。巨一般授采用传差动普输入象集成火运算饰放大梯器来栽抑制蚁它，属但是乱必须轧要求鹿外接替电阻晨完全惕平衡激对称赵，运勤算放道大器破才具挨有理荒想特夏性。为否则难，放励大器阁将有宵共模魄误差纱输出棉，其浴大小泊既与像外接裁电阻墓对称角精度症有关昂，又少与运住算放转大器佛本身判的共予模抑井制能氏力有桌关。敞一般黑运算载放大甲器共插模抑持制比捉可达膊80基dB干，而菌采用惊由几猫个集曾成运蛮算放永大器恼组成灰的测弹量放筛大电局路，客共模惑抑制么比可漫达1蚊00巨～1岂20命dB应。订因此牧，采辫用钉低漂秒移运祸算放视大器抱NE雅55似32雀和布op炊07队构成烟的双识运放高高共良模抑促制比粉放大耗电路矛。周电路手原理瑞如下弟图9结所示辫：革图9砌仪炮用放恭大器屑电路巩原理去图胶如图倒示，讨输入决分别绝为犁、给，输痰出为初。绪仪用拌放大射器的属电压蛮增益他为众调节型R7缸可以并调节之增益漆范围钥30记dB跳～8哀0d豪B描。末衔级放摩大采呀用O长P0降7，遇控制堪末级浓增益昂为绘，R失9设偏置可型调，鹊末级触电路秋增益煤可调蛇范围切0～络0.去56兔dB霉。粗（4组）遵A/狮D转弃换器伏A/手D转卫换的桃作用项是进董行模巷数转柿换，慎把接厘收到戒的模柴拟信者号转悼换成批数字策信号梦输出锤。怀题目巡要求章称重轿数值患位数醒为5是位痒，攀因此飞对A蠢/D回转换共器的谱精度勇要求锈非常恋高。需该设嚼计运披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