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电子秤课程设计 (3).pdf
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电子秤课程设计 (3).pdf电子秤课程设计 (3).pdf电子秤课程设计 (3).pdf电子秤课程设计 (3).pdf电子秤课程设计 (3).pdf电子秤课程设计 (3).pdf电子秤课程设计 (3).pdf电子秤课程设计 (3).pdf电子秤课程设计 (3).pdf
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【设计题目】:
基于单片机的电子秤设计
【设计要求】:
(1)设计一款电子秤,用 LCD 液晶显示器显示被称物体的质量
(2)可以设定该秤所称的上限
(3)当物体超重时,能自动报警
【设计过程】
1.【方案设计】
1.1
电子秤的组成
1.1.1 电子秤的基本结构
电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量(重量)的测量仪器,也可用来
确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的电了秤
均由以下三部分组成:
(1) 承重、传力复位系统
它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统,又称电子秤的秤体,
一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构
等。
(2) 称重传感器
即由非电量(质量或重量)转换成电量的转换元件,它是把支承力变换成电
的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。
(3) 测量显示和数据输出的载荷测量装置
即处理称重传感器信号的电子线路(包括放人器、模数转换、电流源或电
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压源、调节器、补尝元件、保护线路等)和指示部件(如显示、打印、数据传输
和存贮器件等)。
1.1.2 电子秤的工作原理
当被称物体放置在秤体的秤台上时,其重量便通过秤体传递到称重传感器,
传感器随之产生力一电效应,将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关
系(一般成正比关系)的电信号(电压或电流等)。此信号由放大电路进行放大、
经滤波后再由模/数( A/D)器进行转换,数字信号再送到微处器的 CPU 处理,
CPU 不断扫描键盘和各功能开关,根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进
行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器,
需要显示时,CPU 发出指令,从内存贮器中读出送到显示器显示,或送打印机
打印。
1.2 本设计思路
本设计的主要思路是:利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号,经
过电压放大电路放大,然后再经过模数转换器转换为数字信号,最后把数字信号
送入单片机。单片机经过相应的处理后,得出当前所称物品的重量,然后显示出
来。主要技术指标为:称量范围 0~600g,分度值 1kg,精度等级 III 级,电源
AC220V。
2.【器件选择】
按照本设计功能的要求,系统由 5 个部分组成:控制器部分、测量部分、数
据显示部分、键盘部分、语音提示部分和电路电源部分,系统设计总体方案框图
如图 1 所示。
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放大电路
A/D 转换器
语音提示
压力传感
电源
图 1 设计思路框图
测量部分是利用称重传感器检测压力信号,得到微弱的电信号(本设计为电
压信号),而后经处理电路(如滤波电路,差动放大电路,)处理后,送单片机中
的 A/D 转换器,将模拟量转化为数字量输出,控制器接受来自 A/D 转换器输出
的数字信号,经过复杂的运算,将数宁信号转换为物体的实际重量信号,并将其
送到显示单元中。
2.1 控制器部分
本设计使用单片机作为系统的主控制器。根据总体方案设计的分析,设计这
样一个简单的的系统,可以选用带 A/D 转换器的单片机,由于应用程序不大,
应用程序直接存储存片内,不用在外部扩展存储器,这样电路也可简化。在这里
选用 STC 生产的 STC12C5A60S2 单片机。STC12C5A60S2 与 MCS-51 相比
有如下优势:
第一, 指令集与 MCS-51 系列单片机完全兼容。
第二, 片内存储器采用闪速存储器,并且支持 SPI-ISP 在线编程,使程序
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STC12C5A60S2 单片机
按键
LCD 显示
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写入更加方便,提高了调试效率,缩短了开发周期。
第三, 提供了更小尺寸的芯片,使整个硬件电路体积更小。
第四, 单指令周期,运行速度高。
第五, 自带上电复位电路,可减低单片机外围电路的复杂程度。
第六, 内置 8 路 10 位高速 A/D 转换,转换速度 25 万次/秒。
STC12C5A60S2 内部带有 60KB 的程序存储器,并且带有 8 路 10 位精度
的 A/D 转换器,基本上已经能够满足我们的需要。STC12C5A60S2 单片机的引
脚图如图 2 所示。
图 2 STC12C5A60S2 单片机的引脚图
2.2 数据采集部分
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电子秤的数据采集部分主要包括称重传感器、处理电路电路,因此对于这部
分的论证主要分两方面。
2.2.1 传感器的选择
传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的
自重、可能产生的最人偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说,传感器的
量程越接近分配到每个传感器的载荷,其称量的准确度就越高。根据设计需要,
确定传感器的额定载荷为 1Kg,允许过载为 150%F.S,精度为 0.05%,最大量
程时误差±0.1kg,可以满足本系统的精度要求。
综合考虑,本设计采用 SP20C-G501 电阻应变式传感器,其最人量程为 1Kg.
该传感器测量精度高、温度特性好、工作稳定等优点,广泛用于各种结构的动、
静态测量及各种电子秆的一次仪表。该称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电
缆线等组成,其工作原理如图 3 所示。
图 3 称重传感器原理图
2.2.2 放大电路选择
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