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    基于單片機的便攜式電子秤的設計

    文章出處:admin 人氣:發表時間:2021-05-26 13:57

    隨著現代科技的發展,電氣行業現代化程度的不斷提高,生活中的電子產品也 越來越多。電子秤是生產生活中常用的稱量裝置,其應用簡單方便、體積小、稱量速度快,被廣泛地應用于商業、工業、農業、服務業等各個部門。筆者設計一種以單片機AT89C52為核心,結合A/D 轉換器的高精度便攜式電子秤,其最大量程為51kg,分度值為5g,檢定分度數為51000/5=10200,達到了國家標準規定的二級秤指標。1便攜式電子秤的工作原理 便攜式電子秤以單片機AT89C52為信息處理核心,外圍電路主要有電源模塊、信號采集模塊、信號放大積分模塊、數據儲存模塊、鍵盤及顯示輸出模塊、電壓報警模塊等部分組成,其原理圖如圖1所示。電源電路為系統提供+5V直流穩壓電源。當被稱重物體放于秤盤(壓力傳感器)上時,傳感器產生與被測物體相對應的電壓信號,信號經放大電路放大,積分電路初步數字化之后單片機接收,單片機再進行數字濾波、處理輸出給LCD,顯示被稱 物體的質量,完成稱重功能。同時還可以通過鍵盤操作,實現秤初期制作時的標定 及使用中背光等不同功能的選擇。電子秤還具有電源監測功能,可以完成低電壓報警。圖1便攜式電子秤系統原理圖2便攜式電子秤的硬件電路設計電子秤的硬件電路設計以AT89C52為核心,設計完成各功能的外圍電路,系統結構完整,功能齊全。2.1傳感器電路工作原理秤盤只是一種為了支撐被稱重物體設計的支架,重點部件壓力傳感器安裝于 此部分。壓力傳感器即為能感受壓力并將 壓力信號轉換成可用輸出信號的傳感器。本產品設計中選用電阻應變片壓力傳感器,金屬電阻應變片選金屬箔應變片。將應變片通過特殊的黏合劑緊密的黏合在產生力學應變基體上,當基體受力發生應力變化時,電阻應變片也一起產生形變,由于金屬導體電阻的公式為R=ρL/S,只要應變片的長度或橫截面積改變,則應變片的阻值就會發生改變,從而使加在電阻上 的電信號發生變化。假如金屬受外力作用而伸長時,其長度增加,而截面積減少,電阻值便會增大。當金屬受外力作用而壓縮時,長度減小而截面增加,電阻值則會減小。只要測出由于受力而產生的電阻變化,即可獲得變化的電信號。2.2信號放大積分電路設計信號放大電路選用工作狀態穩定,價格合理的OP07,該芯片是一種低噪聲的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調電壓,所以不需要額外的調零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低和開環增益高的特點,這種低失調、高開環增益的特性使得OP07特別適用于放大傳感器的微弱信號。150V的超低偏 移,1.8nA的低輸入偏置電流,0.5μV/ ℃的低失調電壓漂移,這些優點足以說明OP07做傳感器的放大電路極其適合,甚至優于16位或24位的A/D轉換器。放大電路如圖2所圖2信號放大電路,信號數字化電路模擬信號運放電路放大后,還需要進行數字化處理,本設計沒有直接選用A/D 轉換芯片,而是選用了LM324比較器,如圖3所示。利用比較器的數字化功能,既能將信號數字化處理,同時又消除了噪聲,將微弱信號或噪聲信號直接過濾掉,增加了信號的可靠性。到此信號的硬件采集處理已完畢,再將信號輸入單片機的輸入引腳,實現軟件的信號采集。2.3LCD顯示電路設計為了使用方便,顯示效果明了設計中選用點陣式LCD,驅動芯片選用128點的 HT1621,其讀、寫、片選引腳均由單片機控制,信號采集處理計算后,結果經LCD輸出顯示。2.4電源監測電路設計 由于本產品為便攜式產品,所以提供AC220V及9V電池兩種供電方式,選用電池供電方式,就涉及電池電量低提前報警的功能,特設計電源監測電路,設置電源電壓報警點,結合軟件實現當電池電量低于7.5V時,發出提示信號,顯示在LCD屏幕上,提醒用戶更換電池,當電池電量達到6.5V時,再次發出電源報警信號,并提示用戶關機斷電,拆下電池。硬件電路中利用兩級電壓比較來實現,電路如圖4所示。 圖4電源監測電路3便攜式電子秤的軟件設計便攜式電子秤的軟件設計主要包括系統初始化子程序、功能鍵處理子程序、秤標定校準子程序、數據采集處理子程序、顯示子程序、電源信號報警子程序等。便攜式電子秤的主程序框圖如圖5所示,系統首先完成傳感器信號的實時采集,進行濾波處理,然后保存于單片機內部的各種判別程序處理,最終獲得稱重結果,經過 LCD 輸出顯示。4 結語設計了一種經濟實用的便攜式電子秤。按照國家標準《非自動秤通用檢定規 程JJG555-1996》的要求,利用M1級的檢定砝碼,對本電子秤的線性度誤差、四角偏載誤差、零點誤差等進行檢定,結果如表1:

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