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江瀚林_Xb17610107_Electronic_Scale1
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更新于2022-08-08
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【电子秤设计与实现】
本设计题目为“江瀚林_Xb17610107_Electronic_Scale1”,旨在通过实践操作,掌握传感器技术及其在电子秤中的应用,实现对物体质量的精确测量。设计目标是构建一个能够稳定、准确地显示物体重量的电子秤系统。
设计内容及要求主要分为硬件设计和软件设计两大部分。硬件设计主要包括传感器的选择和电路设计,软件设计则涵盖中断处理、主函数和显示函数的设计,以及后期的硬件调试和数据记录。
硬件设计中,首先需要选取合适的称重传感器。传感器是电子秤的核心部件,它将物体的重量转换为电信号,常见的有电阻应变片传感器。元件选取时需考虑其灵敏度、精度、稳定性以及抗干扰能力。电路设计包括信号调理电路(如电桥电路)和AD转换电路,用于将传感器的模拟信号转化为数字信号,以便微处理器处理。
软件设计部分,中断流程图描绘了传感器信号触发中断后系统的处理流程,确保在实时性要求较高的场合下能快速响应。主函数流程图定义了电子秤运行的主要步骤,包括初始化、数据采集、计算处理和结果显示。显示函数流程图则详细展示了如何在显示屏上呈现重量信息。
硬件调试环节,首先进行电桥调零,以消除系统未加载时的偏移误差。接着,通过加载已知质量的砝码,验证电子秤的实际显示重量是否准确。电压显示程序的烧录验证确保了数据转换的正确性。为了提高测量精度,可能需要进行多次曲线拟合,以减小非线性误差,并记录这些数据以备后续分析。
设计小结中,可以总结整个项目实施过程中的难点、解决方法以及改进之处,同时评估设计成果的性能和实用性。参考文献列出了在设计过程中参考的技术资料和相关研究,以体现设计的理论依据。
附件通常包含电路原理图,详细展示了电子秤硬件系统的连接方式,帮助理解各个组件之间的交互和信号传递。
这个项目不仅锻炼了对传感器技术的理解,还强化了硬件设计、软件编程以及问题解决的能力。通过这样的综合实践,可以全面提高在电子工程领域的专业素养。
传感器技术课程设计报告
I
目录
1 设计题目 ......................................................................................................1
2 设计目的 ......................................................................................................1
3 设计内容及要求 ..........................................................................................1
4 系统总体结构 ..............................................................................................1
5 硬件设计 ......................................................................................................2
5.1 元件选取 ...............................................................................................2
5.2 电路设计 ...............................................................................................9
6 软件设计 ....................................................................................................12
6.1 中断流程图 .........................................................................................12
6.2 主函数流程图 .....................................................................................13
6.3 显示函数流程图 .................................................................................15
7 硬件调试 ....................................................................................................16
7.1 电桥调零 .............................................................................................16
7.2 实际电子秤显示砝码质量 .................................................................16
7.3 电压显示程序烧录验证 .....................................................................17
7.4 多次曲线拟合和数据记录 .................................................................18
7.5 数据记录 .............................................................................................19
8 设计小结 ....................................................................................................22
9 参考文献 ....................................................................................................22
附件 1 电路原理图.............................................................................................23
附件 2 PCB ..........................................................................................................24
附件 2 源程序代码.............................................................................................25
传感器技术课程设计报告
II
图目录
图 4-1 系统框图....................................................................................................2
图 5-1 MSP430G2553 微控制器结构..................................................................2
图 5-2 ADC10 总体结构框图 ..............................................................................3
图 5-3 LCD 控制流程...........................................................................................4
图 5-4 LCD 驱动模块...........................................................................................4
图 5-5 基于 I2C 的 IO 扩展 ................................................................................4
图 5-6 全桥结构图...............................................................................................5
图 5-7 LM324 实物俯视图...................................................................................7
图 5-8 LM324 内部透视图...................................................................................7
图 5-9 元件图.......................................................................................................7
图 5-10 TL431 的实物..........................................................................................7
图 5-11 TL431 的使用方法..................................................................................8
图 5-12 AD620......................................................................................................8
图 5-13 恒压源、电桥模块.................................................................................9
图 5-14 电桥及调零电路.....................................................................................9
图 5-15 放大电路...............................................................................................10
图 5-16 按键使用...............................................................................................11
图 5-17 128 段液晶显示.....................................................................................11
图 6-1 看门狗定时中断.....................................................................................12
图 6-2 ADC10 中断流程图 ................................................................................12
图 6-3 主函数流程图.........................................................................................13
图 6-4 通过 Grace 配置 ADC10........................................................................14
图 6-5 ADC10 相关时钟配置 ............................................................................14
图 6-6 显示函数流程图.....................................................................................15
图 7-1 电桥调零.................................................................................................16
图 7-2 实际电子秤示数.....................................................................................16
图 7-3 程序烧录验证.........................................................................................17
图 7-4 万用表显示与 LCD 显示值记录...........................................................17
传感器技术课程设计报告
III
图 7-5 200g 砝码.................................................................................................18
图 7-6 280g 砝码.................................................................................................18
图 7-7 拟合曲线.................................................................................................21
表目录
表格 7-1 调试数据记录.....................................................................................19
传感器技术课程设计报告
摘要
本文基于 MSP430 单片机,完成了一款简易电子秤的设计。以 MSP430 单片
机作为控制核心,采用电阻应变片称重传感器采集模拟信号,完成了信号放大与
处理电路设计,经单片机自带 10 位 AD 进行模数转换,然后进行数据处理后换
算成砝码质量
[1]
。利用 MSP430 单片机的休眠与唤醒功能,功耗低,经过测试,
装置测量精度高,具有较好的应用价值。
关键字:电压采集;单片机;MSP430;A/D 转换;电阻式应变片
传感器技术课程设计报告
Abstract
Based on MSP430 single chip microcomputer, this paper completes the design of
a simple electronic scale.
The MSP430 single chip microcomputer is taken as the control core, and the
resistance strain gauge weighing sensor is used to collect the analog signal, and the
signal amplification and processing circuit design is completed. The single chip
microcomputer is equipped with 10-bit AD for analog-to-digital conversion, and then
the data is processed and converted into weight mass.
MSP430 single chip microcomputer dormancy and wake-up function, low power
consumption, through testing, the device measurement accuracy is high, has a good
application value.
Keywords: Voltage acquisition; Single chip microcomputer; MSP430; A/D
conversion; Resistance strain gauge
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