嵌入式课程设计 基于ARM的失重秤设计.doc

嵌入式系统是现代电子设备中的核心组成部分，广泛应用于各种领域，如工业自动化、家用电器、医疗设备等。本课程设计的主题是基于ARM处理器的失重秤设计，它是一种先进的称重设备，特别适合对粉末状物料进行精确控制配料，如水泥、石灰粉或煤粉。失重秤通过实时监测和控制料斗内的物料重量，实现连续出料的精确计量。 设计任务主要包括以下几个部分： 1. **电源设计**：为了给传感器和逻辑控制器供电，需要设计两种不同电压的稳压电源。12V的直流稳压电源为传感器供电，3.3V的直流电源供逻辑控制器使用。这通常通过220V交流电经变压器降压、整流桥整流、滤波以及稳压管调整实现。 2. **键盘输入与显示电路**：设计包括键盘和显示面板，用于输入指令和显示当前重量。使用移位寄存器和LED数码管实现动态扫描显示技术，以节省硬件资源并保证显示效果。8位移位寄存器（如74LS164）与四共阴极LED数码管配合，以实现高效率的数据显示。键盘部分则采用上拉电阻和公共端设计，便于检测按键状态。 3. **重力感应与放大电路**：利用压力传感器（如应变片压力传感器）捕捉托盘上的重量变化，并通过差分放大器（如LM324）放大微弱的电压信号。放大后的信号经过调零和增益调整，确保在A/D转换范围内，减少环境因素的影响。 4. **逻辑控制器软件实现**：选择基于ARM架构的微控制器（如LPC2131）执行控制算法。软件实现包括定期采样A/D转换器的输入电压，进行平均值计算，自动校零和校满，以及将AD值转换为实际重量并显示在键盘显示板上。 5. **器件选择**：在设计中，选择了如LM7812和LM317作为稳压电源器件，74LS164作为移位寄存器，四共阴极的LED数码显示管用于显示，以及LM324四运放集成电路作为放大器。微控制器LPC2131集成了ARM7TDMI内核，具备丰富的外设接口，非常适合这种嵌入式应用。 整个设计流程不仅要求硬件电路的精确设计，还需要合理的软件编程实现精确的重量控制和显示。通过这样的课程设计，学生可以深入理解嵌入式系统的工作原理，掌握电源设计、信号处理、人机交互和实时控制等关键技能，为未来从事嵌入式开发工作奠定坚实基础。