基于L-PSIII的電子臺(tái)秤稱(chēng)重系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89S52為控制核心實(shí)現(xiàn)電子臺(tái)秤的基本控制功能,系統(tǒng)的硬件部分包括zui小系統(tǒng)板,數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交互界面3大大部分。zui小系統(tǒng)部分主要是擴(kuò)展了外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器信號(hào)的前機(jī)處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成.人機(jī)界面部分為鍵盤(pán)輸入和128*64點(diǎn)陣式液晶顯示可以直觀的顯示中文使用方便.軟件部分應(yīng)用單片機(jī)C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了本設(shè)計(jì)的全部控制功能包括基本的稱(chēng)重功能累計(jì)計(jì)費(fèi)功能去皮功能以及顯示購(gòu)物清單的功能可以設(shè)定10種商品的單價(jià)由于系統(tǒng)資源豐富還可以方便的擴(kuò)展其應(yīng)用. 隨著時(shí)代科技的迅猛發(fā)展微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測(cè)量與儀器帶來(lái)了巨大的沖擊和革命性的影響 常規(guī)的測(cè)試儀器儀表和控制裝置被更*的智能儀器所取代使得傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器在遠(yuǎn)離功能、精度及自動(dòng)化水平定方面發(fā)生了巨大變化。并相應(yīng)的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動(dòng)化程度得以顯著提高。 本文設(shè)計(jì)的電子臺(tái)秤以單片機(jī)為主要部件,用C語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)硬件則以橋式傳感器為主稱(chēng)重范圍0-9.999公斤，隨時(shí)可改變上限閾值并達(dá)到閾值報(bào)警的功能。 稱(chēng)重傳感器輸出的電量是模擬量數(shù)值比較小達(dá)不到A/D轉(zhuǎn)換接收的電壓范圍, 所以送A/D轉(zhuǎn)換之前要對(duì)其進(jìn)行前端放大整形、濾波等處理。然后A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果才能送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示,其數(shù)據(jù)顯示部分采用LCD顯示成本低且能很好地實(shí)現(xiàn)所要求的功能.本設(shè)計(jì)的全部控制功能包括基本的稱(chēng)重功能累計(jì)計(jì)費(fèi)功能去皮功能以及顯示購(gòu)物清單的功能器件選型可以設(shè)定10種商品的單價(jià)由于系統(tǒng)資源豐富還可以方便的擴(kuò)展其應(yīng)用. 一、方案設(shè)計(jì) 1.設(shè)計(jì)思路 該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電子臺(tái)秤的稱(chēng)重基本功能對(duì)采集到的代表重量的信號(hào)能同時(shí)顯示重量、金額和單價(jià)重量的單位為公斤zui大稱(chēng)重為9.999公斤單價(jià)和總價(jià)的單位為元zui大數(shù)值為9999.99元，具有去皮功能和總額累加計(jì)算功能。自擬10種商品名稱(chēng)，能顯示購(gòu)物清單清單內(nèi)容包括商品名稱(chēng)、數(shù)量、單價(jià)金額，本次購(gòu)物總金額購(gòu)貨日期收銀員編號(hào)和售貨單位名稱(chēng)具有中文顯示功能，總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示. 2.器件選型 （1）傳感器 稱(chēng)重傳感器主要由彈性體電阻應(yīng)變片電纜線(xiàn)等組成，內(nèi)部線(xiàn)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(hào)電壓可由下式給出。
L-PSIII型傳感器量程20kg,精度為0.01%,滿(mǎn)量程時(shí)誤差0.002kg,可以滿(mǎn)足本系統(tǒng)的精度要求 ,其原理如圖2所示.
(2)A/D轉(zhuǎn)換器 由上面對(duì)傳感器量程和精度的分析可知：A/D轉(zhuǎn)換器誤差應(yīng)在0.03%以下。 12位A/D精度，10kg/4096=2.44g,14位A/D精度：10kg/16384=0.61g. 考慮到其他部分所帶來(lái)的干擾,12位A/D無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)精度要求，所以我們需要選擇14位或者精度更高的A/D. ICL7135雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器精度高，但速度較慢，具有的差分輸入輸入阻抗高大于（10m³MΩ）可自動(dòng)調(diào)零、超量程信號(hào)全部輸出于TTL電平兼容，抗*力強(qiáng)，對(duì)正負(fù)對(duì)稱(chēng)的工頻干擾信號(hào)積分為零，所以對(duì)50HZ的工頻干擾抑制能力較強(qiáng)對(duì)高于工頻干擾有良好的濾波作用。 要干擾電壓的平均值為零對(duì)輸出就不產(chǎn)生影響，尤其對(duì)本系統(tǒng)緩慢變化的壓力信號(hào)很容易受到工頻信號(hào)的影響，故而采用雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器可大大降低對(duì)濾波電路的要求,積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器可大大降低對(duì)濾波電路的要求.作為電子秤，系統(tǒng)對(duì)AD的轉(zhuǎn)換速度要求并不高,精度上14 位的AD足以滿(mǎn)足要求。 二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 1.前端信號(hào)處理 壓力傳感器輸出的電壓信號(hào)為毫伏級(jí)所以對(duì)運(yùn)算放大器要求很高，系統(tǒng)中采用儀表放大器芯片INA126.該芯片內(nèi)部采用差動(dòng)輸入共模抑制比高差模輸入阻抗大增益高、線(xiàn)性度好并且外部接口電路簡(jiǎn)單 。放大器增益G=5+80KΩ/RG,通過(guò)改變RG的大小來(lái)改變放大器的增益，INA126構(gòu)成的放大器及濾波電路。 通過(guò)調(diào)節(jié)的阻值來(lái)改變放大倍數(shù)，微弱信號(hào)Vi1heVi2倍分別放大后從INA126的第六個(gè)腳輸出。A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器ICL7135的輸出電壓變化范圍是-2～+2V,傳感器的輸出電壓信號(hào)在0-20MV左右，因此放大器的放大倍數(shù)在200～300左右，可將 接成的滑動(dòng)變阻器由于ICL7135對(duì)高頻干擾不敏感，所以濾波電路主要針對(duì)工頻及其低次諧波引入的干擾，因?yàn)閴毫π盘?hào)變化十分緩慢，所以濾波電路可以把頻率做得很低。
2.模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 ICL7135的時(shí)鐘頻率典型值為200KHZzui高允許為1200KHZ,時(shí)鐘頻率越高轉(zhuǎn)換速度越快,每輸出一位BCD碼的時(shí)間為200個(gè)時(shí)鐘周期，選通脈沖位于數(shù)據(jù)脈沖的中部，如果時(shí)鐘頻率太高則數(shù)據(jù)的接受程序還沒(méi)有接受完畢數(shù)據(jù)就 已經(jīng)消失了。考慮到此系統(tǒng)頻率要求不是太高ICL7135需要外接振蕩器，時(shí)鐘頻率取200KHZ. 此外ICL7135 外部還需要外接積分電阻積分電容由于A/D轉(zhuǎn)換器精度與外接的積分電阻積分電容的精度無(wú)關(guān),因而可以降低對(duì)元件質(zhì)量的要求。ICL7135 當(dāng)精度要求較高時(shí)應(yīng)采用外接基準(zhǔn)源,一般接其典型值IV. 3.鍵盤(pán)輸入和顯示輸出 本系統(tǒng)采用 16 按鍵矩陣組來(lái)實(shí)現(xiàn),分為10個(gè)數(shù)字鍵0-9及6個(gè)控制鍵考慮到需要顯示漢字選用帶有中文字庫(kù)的液晶顯示器 LCD12864 ,其中鍵盤(pán)說(shuō)明如表 1 所示. 三、軟件設(shè)計(jì) 軟件的整體設(shè)計(jì)主要包括數(shù)據(jù)采集和處理模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序鍵盤(pán)程序顯示程序等幾個(gè)模塊，主程序的流程圖如圖5所示. 四、結(jié)論 本設(shè)計(jì)基本上滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但很大程度上仍需較大的改進(jìn) 首先數(shù)模轉(zhuǎn)換只能作為演示程序以實(shí)現(xiàn)功能之用而要使精度達(dá)到要求至少要使用 14位或以上的 AD;其次程序比較冗雜仍需優(yōu)化再次通過(guò)此次設(shè)計(jì)深感一個(gè)團(tuán)隊(duì)的重要性,由于組隊(duì)倉(cāng)促再加上相互間了解不多以至同組隊(duì)員中途放棄,個(gè)人之力總有局限，難以完成所有要求。 以上內(nèi)容來(lái)自上海偉酷電子臺(tái)秤有限公司，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。 |
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