电子秤设计与制作(1)介绍

电子秤设计与制作一、基础知识学习（一）电子秤概述（二）电子秤的组成（三）电子秤主要部件二、案例电子秤设计1、任务要求2、硬件设计与制作软件流程图及程序设计（一）初始化程序设计（二）主程序设计（三）信号采样与A/D转换子程序的设计（四）键盘/显示子程序设计电子秤设计与制作（一）电子秤概述1．电子秤的发展（1）电子技术渗入衡器制造业（2）电子秤步入社会2．电子衡器的分类一类是杠杆式：采用码盘、光栅、电磁平衡力矩器、同步感应器、陀螺传感器等。另一类称重传感器：传感器式电子衡器，本题就是此类电子衡器。3．电子衡器的发展动态小型化：体积小、高度低、重量轻，即小薄轻。模块化：采用模块式一体组合或分体组合。智能化：与电子计算机组合集成化：称重传感器与称重显示控制器一体化。综合性：渗透到一些学科和工业自动控制领域。组合性：测量范围任意设定；硬件修改和扩展；通信。现代磅秤传统磅秤电子秤设计与制作（二）电子秤的组成1．电子秤的基本结构(1)承重、传力复位系统(2)称重传感器(3)测量显示和数据输出的载荷测量装置电子秤设计与制作（二）电子秤的组成2．电子秤的工作原理•被称物体放置在秤体的秤台上，其重量便通过秤体传递到称重传感器•传感器产生力－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的电信号•由放大电路进行放大、滤波•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、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，或送打印机打印电子秤设计与制作（二）电子秤的组成3．电子秤的计量性能（1）量程：（2）分度值：（3）分度数：（4）准确度等级:标志及等级电子秤种类分度数范围特种准确度基准衡器n100000高准确度精密衡器10000n≤100000中准确度商业衡器1000n≤10000普通准确度粗衡器100n≤1000电子秤设计与制作（三）电子秤主要部件称重传感器1．常用各种称重传感器:电阻应变式、电容式、压磁式、压电式、谐振式等2．电阻应变式称重传感器:电阻应变式称重传感器是把电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上，然后以适当方式组成电桥的一种将力（重量）转换成电信号的传感器。电子秤设计与制作eRRRRRRV434211eRRRRRRRRRRRRV434211当：R1=R2=R3=R4=RR+△R1、R+△R2、R+△R3、R+△R4RRRRRRRReV43214在力的作用下，R1、R3被拉伸，阻值增大，△R1、△R3正值，R2、R4被压缩，阻值减小，△R2、△R4为负值。若不考虑Rm，在应变片电阻变化以前，电桥的输出电压为：根据应变片的灵敏度计算信号输出？电子秤设计与制作放大环节根据电桥输出及A/D转换计算放大倍数？电子秤设计与制作在实际的测量和控制系统中检测到的常是时间、数值都连续变化的物理量，这种连续变化的物理量称之为模拟量，与此对应的电信号是模拟电信号。模拟量要输入到单片机中进行处理，首先要经过模拟量到数字量的转换，单片机才能接收、处理。实现模/数转换的部件称A/D转换器或ADC。电子秤设计与制作第二部分：实现案例电子秤设计1、任务要求设计一种小型、简便、精确度高的电子平台秤，量程20Kg，分度值为5g，它用一个显示窗口来显示所称物体的重量。可扩展功能是它具有置零、去皮、标定功能。置零：在开机或称重过程中，仪表显示偏离零点且在称重范围内，则可按[置零]键，显示零值并零点指示灯亮。去皮：在称重显示状态下，按[去皮]键，则显示零值并去皮指示灯亮；在去皮状态下，拿掉皮重物时按[去皮]键，可以清除皮重值。标定功能：为保证仪器预定精度的可靠性和合法性，仪器必须定期校准，为用户提供一种方便的自动校准方式。电子秤设计与制作第二部分：实现案例2、硬件设计与制作1．总体方案设计按照电子秤设计要求，可确定电子秤电路由以下几部分组成。电阻应变式称重传感器、CS1180A/D转换器、单片机最小系统，数码管显示电路、键盘电路、电源电路。其框图如下：CS1180A/D转换器称重传感器单片机最小系统显示电路键盘电路电子秤设计与制作第二部分：实现案例2、硬件设计与制作2．A/D转换部分1234SENSORDGND1MCLK2XTAL3DGND4REFP5REFN6AIN07AIN18AGND9AVDD10CS11SDI12SDO13SCLK14DRDY15DVDD16CS1180C1420PC16104C18104C17104C1520PY14.9152MVCCVCCVCCP1.0P1.1P1.2P1.3C260.1UFC240.1UFC250.1UFR1951R2051VCCS+S-AD部分CS1180传感器传感器接口ADC滤波电子秤设计与制作第二部分：实现案例2、硬件设计与制作3．电源部分1234D14007*4C11104C13104C12104C10104C9104C8104D24007C5470UFC4100UFC3470UFC2470UFC12200UFD3ACLEDR22.22WR12K220VACT1Vin1GND2Vout3U3LM7805Vin1GND2Vout3U4HT7550-1Vin1GND2Vout3U2LM780812BATC6100UFVDDVCC电源部分蓄电池接口6V4AH交流指示灯DRAWNBYJIMOOM稳压管稳压管低压差稳压管桥式整流变压器输出11VAC限流电阻电子秤设计与制作第二部分：实现案例2、硬件设计与制作2．A/D转换部分单片机最小系统设计由MCS—51系列的89C52和外围的时钟电路和复位电路组成。显示电路设计采用5位数码管动态显示，这两部分内容与第一讲类似，再此不作重新设计。电子秤设计与制作第二部分：实现案例3、软件设计与调试软件设计需要有一个细致全面的过程，一般须先清楚的列出电子秤各部分电路与软件设计的有关特点，并进行定义说明，以作为软件设计的根据。在此基础上画出软件的功能流程图，程序流程图，再根据程序流程图用汇编语言或高级语言写出。电子秤要求有及时数据采集、处理、存结果、送显示的运行过程。根据这一要求，电子秤的信息测量与处理分三个阶段：（1）在微处理器的控制下，经传感器转换的电压信号通过输入电路送A/D转换器处理，变为相应的数字量，存入到数据存储器中。（2）微处理器对采集的测量数据进行必要的数据处理，如特性补偿、数字滤波、标度变换等。（3）显示处理结果，把数据信号处理为显示及记录所要求的信号格式，通过输出接口电路输出并显示与记录。电子秤设计与制作第二部分：实现案例3、软件设计与调试输入接口数据采集数据存储特性补尝处理运算处理格式化处理记录显示用数据输出接口（驱动显示）发串口同步写配置寄存器写周期寄存器写电压增益寄存器读状态寄存器清状态寄存器启动转换返回CS1180A/D芯片初始化流程图开始单片机初始化A/D芯片初始化从24C01读参数显示版本号笔画检测A/D采样A/D数据处理零位跟踪重量显示按键扫描执行按键功能(主循环程序)是否有键按下行列扫描读键码返回按键扫描流程图主程序流程图重量显示流程A/D值乘以标定系数计算出实际重量是否超载是否有皮重报警显示皮重标记显示毛重返回显示净重产生新的A/D值与上一次值累加累加次数到n否取平均值递推放入数组中新值与上一次稳定值比较是否接近稳定累加次数n增加提高精度重量送显示返回A/D数据处理(采用数组平均值法)YYNN表示是上升过程表示是上升(或下降)A/D值变化不大总结或结论？人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。