单片机电子秤设计.docx
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单片机电子秤设计
基于51单片机的称重系统设计
姓名:
李一涛班级:
13041813学号:
13041316
[摘要]本系统采用单片机AT89S52为控制核心,实现电子秤的基本控制功能。
主要分为五个模块:
物体重量采集模块、AD转化模块、单片机处理模块、数据显示模块及电源模块。
通过四个压力传感器采集参数,经过放大电路放大信号,在通过AD转换芯片变成数字信号,经单片机处理,显示在液晶屏上。
[关键词]电子称,单片机,压力传感器,AD转换,液晶显示器
目录
基于51单片机的称重系统设计1
一、绪论2
二、方案论证2
2.1系统框图2
2.2压力传感器选择2
2.3AD转化芯片的选择3
2.4放大器的选择4
三、原理图设计6
3.1电源电路6
3.2单片机最小系统7
3.3放大电路7
3.4AD转化电路8
3.5显示电路和报警电路8
四、程序与仿真9
五、PCB设计10
4.1电源模块PCB设计10
4.2整体电路PCB设计11
六、收获与体会11
七、附录12
7.1原理图12
7.2单片机程序12
八、参考文献15
一、
绪论
电子衡器称重技术是现代称重技术和控制系统工程的重要基础之一,从最初的机电结合型发展到现在全电子型和数字化智能型,电子衡器称重技术经历了长远的发展,其便于与电子计算机结合而实现称重计量与过程控制自动化的特点,在工商贸易、能源交通、冶金矿山、轻工食品、医药卫生、航天航空等部门得到了广泛的应用。
就总体而言,我国电子称产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距,其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、价格昂贵、稳定性和可靠性较差等。
在质量较大的磅秤上,往往因为精度不够高或易损坏而无法满足要求,而本产品电路简单,不易损坏,且精度较高,能满足大部分场合的需求。
二、方案论证
2.1系统框图
2.2压力传感器选择
由于该系统要求由四个压力传感器组成,称重量程为0~80T,误差±100kg以内,平均每个传感器量程应在20T以上,我选择了宁波柯力传感器/ZY-30t,该传感器具体参数如图所示。
为方便计算,这里选择激励电压10V,可得如下计算公式:
输出电压=
测得重量=
传感器误差电压
传感器误差重量
在要求量程即每个压力传感器20T时:
输出电压范围:
0~40/3mV
传感器误差电压范围:
0~0.02mV
传感器误差重量范围:
0~0.03t,0~30kg
2.3AD转化芯片的选择
为满足输出误差在100kg以内,这里选择12位精度,参考电压为2.5V的AD芯片。
则最小识别电压=2.5/2048=0.00122V。
由上面公式得:
最小重量=
取精度40kg,得到放大倍数约45倍。
查阅资料,选用MAX1284芯片,12位串行输出,精度足够,且只占用单片机三个引脚,节省资源。
引脚说明:
时序说明:
接线说明:
2.4放大器的选择
由上面可得需要45倍放大器,我选用放大芯片INA126,它具有体积小、功耗低、精度高、噪声低和输入偏置电流低的特点,并且可通过调节电阻达到控制放大倍数的目的。
,取
下面用Multisim软件对放大电路进行仿真:
结果如图所示:
可以看出输入10mV时,输出约467mV,即满足45倍放大的要求
三、原理图设计
3.1电源电路
220伏交流电输入,通过变压器降压,整流桥变直流,有7805和7809稳压芯片分别得到正负5V直流供电。
3.2单片机最小系统
典型的51最小系统,12M晶振,包含复位电路。
3.3放大电路
选用INA126放大芯片,输入为4个压力传感器串联,因此只需要一个放大电路即可得到总的信号,可减少芯片使用,降低成本。
3.4AD转化电路
使用MAX1284芯片,只占用单片机三个引脚。
3.5显示电路和报警电路
我们选用LCD1602液晶显示,并且添加了LED在超出量程时提供报警功能,价格便宜,简单实用。
四、程序与仿真
我采用Multisim软件对体重秤进行仿真,检验设计合理性,单片机程序见附录。
五、PCB设计
4.1电源模块PCB设计
4.2整体电路PCB设计
六、收获与体会
这次短学期我的收获还是很大的,首先巩固了AltiumDesigner,Multisim等软件,并且熟悉了如何设计一款产品的流程,这是一次宝贵的体验。
从开始的选压力传感器,到计算误差选AD芯片和放大电路设计,然后因为仿真找不到相应的芯片而被迫换别的了,现实设计应该不会这样吧。
在画PCB和原理图时,所用的芯片也是找不到,不想课堂上一样,只要收索一下就有了,还配好了封装,现在却只能自己画了,不过学会了自己画原理图和封装感觉就不一样了,似乎不再是温室的花朵,什么都不行了。
当然,在排版布线是也会遇到很多问题,三根线较一起了,双面板也不行,就只能从新换引脚,然后更新一下又出现好多错误,诸如此类问题,数不胜数,但都被我一一克服了,还是很有成就感的。
我还自己写了程序,放在单片机里仿真,挺有意思的。
唯一可惜的是没能作出实物,不然一定会遇到更多的问题,也应该更有意思吧。
我觉得作为一个电子的学生就应该多接触这些,才能把以前课本的知识联系的实际中,不是学了只为考试。
七、附录
7.1原理图
7.2单片机程序
//---包含头文件---//
#include
#include
//---宏定义---//
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
//---1602端口定义---//
sbitlcdrw=P2^5;
sbitlcdrs=P2^6;
sbitlcden=P2^7;
//---MAX1284端口定义---//
sbitdout=P2^0;
sbitsclk=P2^1;
sbitcs=P2^2;
//---------------MAX1284程序----------------//
uintread_MAX(void)
{
ucharH,L,i;//H高4位,L低8位
uintcount;//16位变量
cs=0;
_nop_();
_nop_();
sclk=1;
sclk=0;
sclk=1;//cs使能后两个时钟周期才开始输出
sclk=0;
H=0;
for(i=0;i<4;i++)//读高4位
{
sclk=1;
if(dout)H++;//输出为1,则H+1,输出为0,则跳过
sclk=0;
if(i!
=3)H<<=1;//H左移一位
}
L=0;
for(i=0;i<8;i++)//读低8位
{
sclk=1;
if(dout)L++;//输出为1,则H+1,输出为0,则跳过
sclk=0;
if(i!
=7)L<<=1;//H左移一位
}
_nop_();_nop_();
cs=1;
count=H;
count=(count<<8)|L;//合并高低位
returncount;
}
//---------------LCD1602驱动程序----------------//
voiddelay(ucharz)
{
uintx,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=122;y>0;y--);
}
voidwrite_cmd(ucharcmd)
{
lcdrs=0;
lcdrw=0;//选择指令寄存器
lcden=1;
P0=cmd;//写数据
delay(5);
lcden=0;//使能拉低
lcden=1;
}
voidwrite_date(uchardate)
{
lcdrs=1;
lcdrw=0;//选择数据寄存器
lcden=1;
P0=date;//写数据
delay(5);
lcden=0;//使能拉低
lcden=1;
}
voidinit_lcd1602()
{
write_cmd(0x01);//清屏
write_cmd(0x38);//功能设置
write_cmd(0x0c);//显示设置
write_cmd(0x06);//输入方式从左到右
delay
(1);
}
voidmain()
{
init_lcd1602();//液晶初始化
while
(1)
{
uintDD;
DD=read_MAX();
write_cmd(0x80);//指到第一行
write_date('0'+DD/1000);
write_date('0'+DD%1000/100);
write_date('.');
write_date('0'+DD%100/10);
write_date('0'+DD%10);
write_date('');
write_date('');
write_date('');
write_date('t');
}
}
八、参考文献
[1]Multisim及其在电子设计中的应用蒋卓勤,黄天录,邓玉元[等]编著西安电子科技大学出版社2011
[2]模拟电子电路基础胡飞跃[等]编著电子工业出版社2011
[3]实用数字电子技术基础潘松[等]编著电子工业出版社2011
[4]微电子电路.5版[加]AdelS.Sedra、KennethC.Smith[等]编著电子工业出版社2011
[5]AltiumDesigner9电路设计、制板与仿真从入门到精通陈学平[等]编著清华大学出版社2014
[6]AltiumDesigner9实战100例宋新、袁啸林[等]编著电子工业出版社2014
[7]Multisim12仿真设计聂典[等]编著电子工业出版社2014
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