手提数字显示电子秤设计.docx
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手提数字显示电子秤设计
摘要
本设计要求设计手提数字显示电子秤设计。
其电路构成主要有测量电路,差动放大电路,A/D转换,显示电路。
其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器,本课设采用滑动变阻器代替。
而差动放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大,以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。
A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号,进行模数转换,然后把数字信号输送到显示电路中去,最后由显示电路显示出测量结果。
本系统采用AT89C52作为控制系统,核心器件采用8通道,8位AD转换芯片ADC0808。
输入信号为0~5V电压信号,通过滑动变阻器改变输入信号,从IN0通道采样模拟信号,实现数据采集。
显示部分采用数码管显示,后4位显示转换后的数字信号,范围为00000~5000,单位为g。
关键词:
电阻应变式传感器差动放大ADC0808数码管显示
1.软件简介
1.1C编译器Keil介绍
KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。
KeilC51生成的目标代码效率非常之高,多数语句生成的汇编代码很紧凑,容易理解。
在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
KeilSoftware公司推出的uVision4是一款可用于多种8051MCU的集成开发环境(IDE),该IDE同时也是PK51及其它开发套件的一个重要组件。
除增加了源代码、功能导航器、模板编辑以及改进的搜索功能外,uVision3还提供了一个配置向导功能,加速了启动代码和配置文件的生成。
此外其内置的仿真器可模拟目标MCU,包括指令集、片上外围设备及外部信号等。
uVision3提供逻辑分析器,可监控基于MCUI/O引脚和外设状态变化下的程序变量。
uVision4提供对多种最新的8051类微处理器的支持,包括AnalogDevices的ADuC83x和ADuC84x,以及Infineon的XC866等。
1.2Proteus软件简介
Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器,并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
功能特点:
1.原理布图;2.PCB自动或人工布线;3.SPICE电路仿真。
革命性的特点:
1.互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM,ROM,键盘,马达,LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件。
2.仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。
还可以直接在基于原理图的虚拟原型 上编程,再配合显示及输出,能看到运行后输入输出的效果。
配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等,Proteus建立了完备的电子设计开发环境。
2.方案原理
2.1测量原理
测量采用电阻应变式传感器组成的桥式测量电路。
电阻应变式传感器的工作原理:
当导体或半导体受到外力作用时,会产生机械变形,从而导致阻值变化。
导体与半导体的电阻与电阻率及其几何尺寸有关。
当导体受外力作用时,电阻率及几何尺寸的变化会引起电阻的变化。
因此,通过测量电阻值的大小,就可以反映外界力的大小。
电阻型应变片传感器的测量电路可采用桥式测量电路。
桥式测量电路有四个电阻,其中任何一个电阻均可以是应变片。
本课设采用的是R1为负应变,R2为正应变的半桥式测量电路,如图
(1)所示。
图
(1)
2.2 放大电路
传感器输出电压很小,而A/D转换器所能处理的电压是0~5V,所以必须在A/D转换器前加入一个前置差动放大电路以实现电压的放大,使输出电压为0~5V,如图
(2)所示。
图
(2)
2.3ADC0808转换原理
ADC0808是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道,8位AD转换器。
(1)ADC0808的内部逻辑结构:
由图(3)可知,ADC0808由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。
多路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量,当OE端为高电平时,才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
图(3)
(2)ADC0808各脚功能如图(4):
图(4)
D7-D0:
8位数字量输出引脚。
IN0-IN7:
8位模拟量输入引脚。
VCC:
+5V工作电压。
GND:
地。
REF(+):
参考电压正端。
REF(-):
参考电压负端。
START:
A/D转换启动信号输入端。
ALE:
地址锁存允许信号输入端。
EOC:
转换结束信号输出引脚,开始转换时为低电平,当转换结束时为高电平。
OE:
输出允许控制端,用以打开三态数据输出锁存器。
CLK:
时钟信号输入端。
A、B、C:
地址输入线。
ALE为地址锁存允许输入线,高电平有效。
当ALE线为高电平时,地址锁存与译码器将A,B,C三条地址线的地址信号进行锁存,经译码后被选中的通道的模拟量进入转换器进行转换。
A,B和C为地址输入线,用于选通IN0-IN7上的一路模拟量输入。
需要注意的是ADC0808输出口最低位为D7,最高位为D0。
通道选择表如表
(1)所示:
C
B
A
输入通道
0
0
0
IN0
0
0
1
IN1
0
1
0
IN2
0
1
1
IN3
1
0
0
IN4
1
0
1
IN5
1
1
0
IN6
1
1
1
IN7
表
(1)
ST为转换启动信号。
当ST上跳沿时,所有内部寄存器清零;下跳沿时,开始进行A/D转换;在转换期间,ST应保持低电平。
EOC为转换结束信号。
当EOC为高电平时,表明转换结束;否则,表明正在进行A/D转换。
OE为输出允许信号,用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。
OE=1,输出转换得到的数据;OE=0,输出数据线呈高阻状态。
D7-D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线。
因ADC0808的内部没有时钟电路,所需时钟信号必须由外界提供,通常使用频率为500KHZ,VREF(+),VREF(-)为参考电压输入。
(3)ADC0808应用说明
ADC0808内部带有输出锁存器,可以与AT89S52单片机直接相连。
初始化时,使ST和OE信号全为低电平。
送要转换的哪一通道的地址到A,B,C端口上。
在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。
是否转换完毕,我们根据EOC信号来判断。
当EOC变为高电平时,这时给OE为高电平,转换的数据就输出给单片机了。
3.仿真基本流程
在Keil软件中编写好C语言程序,编译生成.hex文件如图(5)。
图(5)
在Protues软件中画好电路元件图,并将连线接好如图(6)。
图(6)
添加仿真文件。
单击右键AT89C52,点击属性编辑,出现文件浏览对话框,加入对应的hex文件,点击确定,如图(7)。
图(7)
调节滑动变阻器,相当于电阻应变式传感器改变受到外力,阻值发生变化,输入电压信号,如图(8)。
图(8)
4.仿真结果
图(9)
5.程序代码:
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharcodeduan[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,};
uintdata1,getdata;
sbitST=P3^0;
sbitOE=P3^1;
sbitEOC=P3^2;
uintge,shi,bai,qian=0;
voiddelayms(uintxms)
{
uinta,b;
for(a=xms;a>0;a--)
for(b=110;b>0;b--);
}
voidmain()
{
while
(1)
{
P3=0x0c;
ST=0;
ST=1;
ST=0;
while(EOC==0);
OE=1;
data1=P1;
OE=0;
getdata=data1*(10000*1.0/256);
getdata=getdata-1914;
qian=getdata/1000;
getdata=getdata%1000;
bai=getdata/100;
getdata=getdata%100;
shi=getdata/10;
ge=getdata%10;
P2=0xfe;
P0=duan[ge];
delayms(5);
P2=0xfd;
P0=duan[shi];
delayms(5);
P2=0xfb;
P0=duan[bai];
delayms(5);
P2=0xf7;
P0=duan[qian];
delayms(5);
};
}
6.心得体会
通过与同学的讨论与认真计算设计分析所完成的,课程设计的任务是设计手提数字显示电子秤。
需要我们综合运用单片机等课程的知识,通过查阅资料、方案论证与选定;设计和选取电路和元器件;分析指标及讨论,完成设计任务。
在这次课程设计中,我学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路。
动手能力得到很大的提高。
但由于电路比较简单、定型,而不是真实的生产、科研任务,所以我们基本上能有章可循,完成起来并不困难。
把过去熟悉的定型分析、定量计算逐步,元器件选择等手段结合起来,掌握工程设计的步骤和方法,了解科学实验的程序和实施方法。
这对今后从事技术工作无疑是个很好的训练。
通过这种综合训练,我们可以掌握电路设计的基本方法,提高动手组织实验的基本技能,培养分析解决电路问题的实际本领,为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。
同时也让我充分认识到自己的空想与实践的差别,认识莫眼高手低,莫闭门造车,知识都在不断更新和流动之中,而扎实的基础是一切创造的源泉,只有从本质上理解了原理,才能更好的于疑途寻求柳暗花明,实现在科学界的美好畅游和寻得创造的快乐。
还有就是每次在做试验都会感觉特别的充实。
最后真心的感谢老师对本次课程设计的建议和帮助,正是因此大家就才得以圆满的完成这次课程设计!
参考文献
[1]李群芳,张士军,黄建.单片微型计算机与接口技术.北京:
电子工业出版社,2008
[2]李群芳.单片机原理接口与应用.北京:
清华大学出版社,2005
[3]张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术.北京:
国防工业出版社,1999
[4]高峰.单片微机应用系统设计及使用技术.北京:
机械工业出版社,2007
[5]彭伟.单片机C语音程序设计实例基于protues仿真.北京:
电子工业出版社,2007
[6]郭惠.单片机C语言程序设计完全自学手册.北京:
电子工业出版社,2008
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