基于MCS-51的电子称设计.doc

摘要：本文设计一种传感器和51单片机等器件的电子秤。该秤对量程范围内的物体进行称量，能实现去皮清零等功能。传感器51单片机电子秤；传感器单片机引言：本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而三运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。ADC0809 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。 1方案设计 本设计由以下几部分组成：电阻应变传感器、信号放大器、模数转换、单片机、显示器。其流程图如图1所示。 图1 电子称的流程图 由传感器感受被测物体的质量，通过电桥输出电压信号，通过放大电路将输出信号放大，而后送入AD转换单元进行模数转换，将转换后的数字信号送给单片机单片机接收数据后，对数据进行处理，将其转换为信息送液晶显示模块进行显示。单片机同时也可进行，因此单片机查寻键盘是否有输入，执行相应的功能。 图2 电阻应变式传感器结构图 在电桥测量电路中，将一对变化相反的应变片接入电桥一臂，另一臂接两个相同的阻值作为基准值；当桥臂电阻初始值R1＝R2＝R3＝R4=350时平衡，其变化值为ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4=d时，其桥路输出电压Uout与d成正比。 2.2放大电路硬件设计　　由于传感器输出的信号比较微弱，必须通过一个放大器对其进行放大，才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求选用由三运放构成的具有高输入阻抗，高共模抑制比的放大器。 图3 传感器输出信号放大电路图 2.3单片机硬件设计 1．单片机最小系统　　图4 单片机最小系统电路图 复位电路:由电容串联电阻构成,一般C?取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平。 晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的us级时歇,方便定时操作)。 2.模数转换与单片机接口 ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。IN0－IN7：8条模拟量输入通道要求信号单极性，电压范围是0－5V 地址输入和控制线：4条 数字量输出及控制线：11条 CLK为时钟输入信号线所需时钟信号必须由外界提供VREF（＋），VREF（－）参考电压输入。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。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。 0xcfa0；另外，实验箱部分电路已经连好，包括51最小系统和AD、显示输出的必要连线，Vref也已经连为5V不能改变。 ADC0809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。 ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 0xcfe8，将七段显示编码送入即可；显示控制单元地址为0xcfe9，可以控制输出到哪一位数码显示块上。在单片机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器。N位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线。根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法不同。段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮，暗。 LED显示器有静态显示与动态显示两种方式。我们使用的为动态显示 LED动态显示方式。 4.去皮/清零键与单片机的接口　　 3软件设计 3.1数据采集与放大倍数 传感器输入：选择一个合适的电桥基准电压，传感器电桥输出电压为300.50mV~301.45mV，对应0~20g重物，平均每克变动不到0.1mV；由于它的变动范围很小，因而设计300mV的偏移量，不让其在0 mV上下变动，以减