基于单片机的数字传感器vf称重系统设计

1机电与车辆工程学院毕业设计（论文）题目：基于单片机的数字化传感器V/F称重系统计专业：电子信息工程班级：机电与车辆工程学院姓名：李亮亮学号：1665080115指导教师：刘纯利日期：2012年5月21日2引言：41.1选题背景和意义...............................................41.2中外电子秤发展及成果.........................................42．体设计方案比较与论证.............................................62.1总体方案比较与论证...........................................62.1.1方案一数码管显示......................................62.1.2方案二LCD显示........................................62.2硬件的方案设计与论证........................................72.2.1电源...................................................72.2.2传感器................................................82.2.3前级放大器部分........................................102.2.4信号转换..............................................112.2.5控制单片机的选型......................................142.2.6显示模块..............................................142.2.7键盘输入..............................................172.3具体实施方案简介...........................................183.系统硬件设计....................................................193.1基于AT89C52的主控电路..................................193.1.1AT89C52引脚功能......................................193.1.2复位电路.............................................203.1.3晶振电路.............................................203.2信号放大电路...............................................213.2.1芯片INA126简介......................................213.2.2INA126特点及引脚说明................................213.2.3具体电路设计.........................................223.3信号转换电路...............................................223.3.1芯片LM331应用......................................223.3.2LM331功能介绍.......................................233.3.3具体电路设计........................................243.4键盘电路...................................................243.5显示电路...................................................254.系统软件设计....................................................274.1C语言在单片机中的应用.....................................274.2电子称的软件设计与实现.....................................274.3主程序流程图................................................274.4子程序设计.................................................294.4.1V/F转换启动及数据读取程序设计........................294.4.2显示子程序设计........................................294.4.3按键子程序设计........................................304.4.4按键处理设计..........................................31参考资料...........................................................33附录A电路原理图................................................34附录B程序清单.....................................错误!未定义书签。3基于单片机的数字传感器V/F称重系统设计摘要：目前，电子计价秤的使用非常普及，逐渐会取代传统的杆秤。由压力传感器制作的电子秤已广泛地应用到各行各业,特别是微处理机的出现，工业生产过程自动化程度的不断提高，压力传感器已成为过程控制中的一种必需的装置。本文介绍了一种以AT89C52单片机微处理器最小系统，并配以几个主要的集成电路器件设计成的智能电子秤。本系统是利用压力传感器采集当前压力，根据输入单价，准确计算出物品的金额，同时把重量、金额显示到LCD数码管上。关键词：压力传感器放大器单片机4引言：在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到秤，但是随着社会的进步、科学的发展，我们对其要求操作方便、易于识别。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。电子秤向提高精度和降低成本方向发展的趋势引起了对低成本、高性能模拟信号处理器件需求的增加。通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。1.绪论1.1选题背景和意义称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域。电子秤与机械秤比较有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价值强、维护方便等特点，可在各种环境工作，重量信号可远传，易于实现重量显示数字化，易于与计算机联网，实现生产过程自动化，提高劳动生产率。例如标签秤在超市中的应用已经是耳闻目睹的了。50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。经过40多年的不断改进与完善，衡器技术也在不断进步和提高。从世界水平看，衡器技术已经经历了四个阶段，从传统的全部由机械元器件组成的机械称到用电子线路代替部分机械元器件的机电结合秤，再从集成电路式到目前的单片机系统设计的电子计价秤。1.2中外电子秤发展及成果随着第二次世界大战后的经济繁荣，为了把称重技术引入到生产工艺过程中去，对称重技术提出了心动要求，希望称重过程自动化，为此电子技术渗入衡器制造业。近年来电子称已愈来愈多地参与到数据的处理和控制过程中。随着称重传感器各项性能的不断突破，为电子称的发展奠定了基础，国外如美国、西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了0.1%称量准确度的电子称，并在70年代中期约对75%的机械称进行了机电结合式改造。我国的衡器在20世纪40年代以前还全是机械式的，40年代开始发展了机电结合式的衡器。50年代开始出现了以称重传感器为主的电子衡器。80年代以来，我国通过自行研究引进消化吸收和技术改造。已由传统的机械式衡器步入集传感5器、微电子技术、计算机技术与一体化的电子衡器发展阶段。目前，由于电子衡器具有称量快、读数方便、能在恶劣条件下工作、便于与计算机技术相结合而实现称重技术和过程控制的自动化特点，已被广泛应用于工矿企业、能源交通、商业贸易和科学技术等各个部门。单片机以其功能强，体积小，功耗低，易开发等很多优势被广泛应用。但单片机不是万能的，也存在不适合的场合，我们要充分利用单片机的内部资源和选择合适的单片机来完成我们的设计。本数字电子秤的设计过程中需要用到A/D转换、键盘、液晶显示、复位电路和蜂鸣器报警驱动电路的知识，同时在软件的设计过程中需要用到键盘扫描、液晶显示驱动、模数转换程序，可以很好的将数电、模电、单片机知识进行综合应用。在综合应用中进一步熟悉单片机设计的开发各个流程，最终达到巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用目的。62．体设计方案比较与论证2.1总体方案比较与论证2.1.1方案一数码管显示结构简图如下：图2.1数码管显示方案2.1.2方案二LCD显示整个电子秤电路由传感器、放大电路、V/F转换电路、89c52单片机、量程控制电路、键盘和显示电路等7部分组成。其功能是被测信号经放大整形后送入单片机，由单片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。单片机控制适合于功能比较简单的控制系统,而且其具有成本低,功耗低,体积小算术运算功能强,技术成熟等优点。但其缺点是外围电路比较复杂,编程复杂。传感器放大电路V/F转换电路AT89C52单片机数码管显示示电路电源7图2.2LCD显示方案结合上面所讲，本次设计采用第三种设计方案2.2硬件的方案设计与论证2.2.1电源图2.3所示为CW7800系列三端固定输出采集集成稳压器的基本应用电路。图中表明了从交流电网电压经电源变压器降压，又经桥式整流和电容滤波后加在稳压器的输入端的连接方法，并提供各种有关元器件的参考参数。正常工作时，稳压器的输入输出电压差一般为2-3V。图中V5是保护二极管，当输入端短路时，给输出电容器C4存储的电荷提供一个放大电路，防止C4两端电压作用于集成稳压器内部调整管的发射结，造成发射结击穿而损坏三端集成稳压器。Vin1GND2Vout3U17805T1220V/9VD1IN4001D2IN4001D3IN4001D4IN4001C11000UFC4100UFC20.33UFC30.1UF12J1IN220V12J2OUT5V图2.3电源电路传感器放大电路V/F转换电路AT89C52单片机LCD显示电路键盘控制电源报警电路82.2.2传感器传感器的定义：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性