基于单片机的称重仪设计毕业设计(DOC 46页)

1、设计说明书基于单片机的称重仪设计学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 指导教师： 2014 年 6月基于单片机的称重仪设计摘要电子称重仪是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器，它是科学研究、工业生产与人民生活必需的计量器具。在生产生活中，常规的称量器具已逐渐被智能称重仪器所取代。本设计采用AT89C51芯片作为单片机的主控芯片，外围以称重电路，放大电路，A/D转换电路，显示电路等构成系统电路，物体重量通过称重传感器输出模拟电压信号，用信号放大系统放大，经过A/D转换系统转换将信号输送给单片机进行控制，利用LED显示系统显示数据。实际研究结果表明，本设计实现了称重仪的基本功能，具备使用方便，直观，测量准确，成本低等特点。关键词：单片机，AT89C51，称重传感器，A/D转换器，LED显示器ElectrnoicScaleDesignBasedonSCMAbstractIntelligentelectronicscaleisanintegratedmoderntechnology of new weighingequipment, bringin

2、g thedetectionandconversiontechnology,computertechnology,informationprocessing and digitaltechnology together.It is necessary measuring instruments of scientific research, industrial production and peoples life. In production of life, weighing apparatus routine has been replaced by intelligent instrument. This design uses the AT89C51chip as the microcontroller control chip, and the external-load including the weighing circuit, amplifying circuit, A/D converter and display circuit constitute the

3、systemcircuit. Measured by the sensor，the signal is amplified by the signal amplification system, after A/D conversion system control signal transmission to the SCM, LED display system displays. Actual results indicate this design basically realize the basic functions of electronic scales,with easy to use, intuitive, measurement accuracy, and lowcost. Keywords：SCM，AT89C51，load sensor，A/D converter，LED display目 录1. 绪论11.1. 引言11.2. 本课题的研究背景与意义11.3. 国内外研究现状21.3.1. 国外研究现状21.3.2. 国内研究现状31.4. 本课题的设计内容

4、与任务42. 称重仪的总体方案设计52.1. 称重仪的工作原理52.2. 称重系统总体框图设计52.3. 称重仪各模块的设计选型62.3.1. 称重传感器62.3.2. 前级放大部分82.3.3. 信号转换（A/D转换）部分92.3.4. 主控制器（单片机）的选型112.3.5. 显示模块143. 系统硬件设计153.1. 基于AT89C51的主控电路153.2. 称重传感器163.2.1. 弹性体的分析与贴片位置的选定163.2.2. 传感器电桥电路设计183.3. 信号放大电路193.4. A/D转换电路193.4.1. ADC0809 CLK信号产生电路203.4.2. ADC0809与AT89C52单片机的接口电路203.5. 显示电路213.6. 报警电路224. 系统软件设计234.1. 系统主程序设计234.2. A/D转换子程序设计244.3. 显示子程序设计245. 称重仪的调试与安装265.1. 软件程序调试265.2. protues模拟仿真265.3. 硬件模块调试275.3.1. A/D转换与显示电路调试275.3.2. 称重传感器的调试275.4. 硬件系统

5、安装与调试296. 结论30附录A 程序清单31参考文献36致 谢381. 绪论1.1. 引言在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，包括电子秤、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1。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2。1.2. 本课题的研究背景与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，与人民的生活紧密相连。电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备

6、，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高3。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益4-5。电子衡器产业是国家经济和科学技术竞争的重要阵地。计量设备随着电子技术和传感器技术的进步得到了迅速的发展。手工磅秤计量，定容式转盘计量或机械式计量设备由于准确度低、维修频繁、通讯困难等原因已不能适应现代工业生产发展的需要6。应用微电子技术控制的电子式定量秤进行测量已给化工、食品等诸多行业带来了显著的经济效益和社会效益7。同时，用户对控制器的计量精度和工艺控制要求越来越高，这使得旧式称重仪表在计量上存在的缺陷显示了出来。电子秤作为称重技术中的一种新型仪表，广泛应用于各种场合。作为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称

7、，成为测量领域的主流产品。并且广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心等各种场合8。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有体积小、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9-11。目前市场上使用的称量工具，或者是结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，精度稳定性不好，调正时间长，易损件多，维修困难，装机容量大，能源消耗大，生产成本高。而且目前市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊12。因此，有针对性地开发出一套有实用价值的电子称重系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处，具有现实意义。本课题在电子秤硬件设计的基础上完善和加强软件设计，最终达到单片机智能控制称重仪的称重目标。1.3. 国内外研究现状1.3.1. 国外研究现状称重仪的发展过程与其它事物一样，也经历了由简单到复杂、由粗糙到精密、由机械到机电结

8、合再到全电子化、由单一功能到多功能的过程。特别是近30年以来，工艺流程中的现场称重、配料定量称重、以及产品质量的监测等工作，都离不开能输出信号的电子衡器。这是由于电子衡器不仅给出质量或重量信号，而且也能作为总系统中的一个单元承担着控制和检验功能，从而推进工业生产和贸易交往的自动化和合理化。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。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收货业务及商业销售领域中不可或缺的组成部分。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13。电子称的发展集中体现在称重传感器技术的提高，国际称重传感器技术的发展动向是：把称重传感器的准确度、稳定性和可靠性作为极其重要的质量指标，把制造技术和制造工艺作为核心竞争力，紧紧抓住称重传感器的特性问题、生产问题和应用问题进行基础研究、工艺研究和应用研究14。在上述设计与制造技术支持下，称重传感器的品种和结构又有创新，技术功能和应用范围不断扩大，主要

9、成果有15-17：(l)美国Revere公司研制出PUS型具有大气压力补偿功能的拉压两用的称重传感器,用于高准确度检验平台,称重平台,准确度可达5000d。(2)德国HBM公司研制成功C2A、 C16A两种不同结构的1-100t具有耐压外壳保护的防爆称重传感器,其防爆性能符合欧洲EN50014和EN50018d级标准。(3)美国斯凯梅公司研制出新一代高准确度不锈钢F6Ox系列5-5000kg称重传感器,准确度6000d。用于湿度大,腐蚀性强的环境中,而且防水。(4)德国塞特内尔公司研制出以被青铜为弹性体材料,快速称重用200型称重传感器。其特点是线性好,固有频率高,动态响应快。独创油阻尼装置与过载保护装置一体化,保证称量时速度快,工作寿命长。组装3一30kg电子平台秤,准确度可达4000d。1.3.2. 国内研究现状我国的衡器在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年代中期电子技术的渗入推动了电子秤制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子秤以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子秤从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平,少数产品的技术已处于国际领先水平

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