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基于單片機(jī)和AD574的簡易電子秤的設(shè)計(jì)
本文基于單片機(jī)和AD574設(shè)計(jì)了款簡易電子秤。電子秤是根據(jù)重力作用測量物體質(zhì)量的裝置，本文在分析測量原理的基礎(chǔ)上，選擇了比較簡單的51系列單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)，根據(jù)測量要求設(shè)計(jì)了傳感器電路、AD轉(zhuǎn)換電路、超量程報(bào)電路、顯示電路、按鍵電路等，根據(jù)硬件電路，完成了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。經(jīng)過測試，該簡易電子秤應(yīng)用簡單，方便快捷，具有良好的應(yīng)用前景。
電子秤是種根據(jù)重力作用測量物體質(zhì)量的檢測裝置，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)域，電子秤的應(yīng)用越來越廣泛，對電子秤的要求也越來越高，本文根據(jù)當(dāng)前電子秤的應(yīng)用情況，分析采用單片機(jī)和AD574設(shè)計(jì)款簡易電子秤裝置，在分析測量原理的基礎(chǔ)上，選擇了比較簡單的51系列單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)，根據(jù)測量要求設(shè)計(jì)了傳感器電路、AD轉(zhuǎn)換電路、超量程報(bào)電路、顯示電路、按鍵電路等，根據(jù)硬件電路，完成了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。
1 測量原理
電子秤般由三部分組成，稱重傳感器、承重系統(tǒng)、傳力復(fù)位系統(tǒng)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，分成了其他的硬件電路子單元，如單片機(jī)小系統(tǒng)電路、傳感器電路、AD轉(zhuǎn)換電路、超量程報(bào)電路、顯示電路、按鍵電路、存儲電路等。其測量原理是：將物體放置在承重系統(tǒng)的秤臺上時(shí)，其重量參數(shù)會通過傳感器，產(chǎn)生壓力-電效應(yīng)，轉(zhuǎn)換為與其重量相對應(yīng)的電信號，然后通過放大電路將電信號放大并經(jīng)過AD處理，后將信號輸入給單片機(jī)處理，經(jīng)單片機(jī)處理后，將輸入信息顯示在LCD上。測量的精度般由稱重傳感器決定。
2 硬件電路設(shè)計(jì)
2.1 總體設(shè)計(jì)框圖
根據(jù)其測量原理，設(shè)計(jì)整體硬件框圖如圖1所示。主要包含壓力傳感器電路模塊、放大電路模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示器模塊、閾值報(bào)模塊、單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊。 2.2 傳感器電路設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)采用SP20C-G501電阻應(yīng)變式傳感器，稱重傳感器由組合式S型梁結(jié)構(gòu)及金屬箔式應(yīng)變計(jì)構(gòu)成，具有過載保護(hù)裝置。過程設(shè)計(jì)中采用惠斯登電橋進(jìn)行電壓采集轉(zhuǎn)換，它能抑制溫度變化的影響，抑制*力強(qiáng)，補(bǔ)償方便簡單，因此選用的傳感器精度高、零漂小、工作穩(wěn)定等。傳感器原理圖如圖2所示：
其工作原理：用應(yīng)變片測量時(shí)，將其粘貼在彈性體上。當(dāng)彈性體受力變形時(shí)，應(yīng)變片的敏感柵也隨之變形，其阻值發(fā)生相應(yīng)的變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。由于內(nèi)
部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，輸出信號電壓可由下式(1)給出：
[Eout=R2×R4(R2+R4)×△R1R1+△R2R2+△R3R3+△R4R4×Ein] (1)
2.3 AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
AD574是美國Analog Device公司生產(chǎn)的12位單片A/D轉(zhuǎn)換器。它采用逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器，大轉(zhuǎn)換時(shí)間為25us，轉(zhuǎn)換精度為0.05%，所以適合于高精度的快速轉(zhuǎn)換采樣系統(tǒng)。芯片內(nèi)部包含微處理器借口邏輯(有三態(tài)輸出緩沖器)，故可直接與各種類型的8位或者16位的微處理器連接，而無需附加邏輯接口電路，切能與CMOS及TTL電路兼容。AD574采用28腳雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝。
圖3 AD574芯片及與AT89s52的接線圖
2.4 LCD顯示電路設(shè)計(jì)
顯示電路采用LCD顯示。其驅(qū)動方式包括靜態(tài)驅(qū)動、動態(tài)驅(qū)動。本設(shè)計(jì)采用動態(tài)驅(qū)動的方式，電路原理圖如圖4所示。
2.5 報(bào)電路設(shè)計(jì)
報(bào)電路采用有源蜂鳴器設(shè)計(jì)，只要通電流即可發(fā)聲進(jìn)行報(bào)，在其兩端并聯(lián)個(gè)反向的二管，防止誤報(bào)。
3 程序設(shè)計(jì)
根據(jù)硬件原理分析和設(shè)計(jì)，軟件同樣分為幾個(gè)部分：傳感器信號采集部分、AD轉(zhuǎn)換部分、顯示部分和報(bào)部分，其中數(shù)據(jù)處理部分為重要，處理過程同樣比較復(fù)雜。必須利用單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖6所示。
4 結(jié)論
本論文通過對電子秤的稱重原理進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上介紹了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，后完成了本簡易電子秤裝置的設(shè)計(jì)，采用高精度AD轉(zhuǎn)換芯片AD574和實(shí)時(shí)處理的MCU-AT89C52單片機(jī)進(jìn)行處理，精度高，操作簡單，可推廣性強(qiáng)。
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