实用电子秤的设计与制作

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1、实用电子秤的设计与制作一、课程设计任务1．设计框图利用传感器与检测技术实验室已有的应变式称重台，将四片应变片采用全桥形式接入测量电路，经过运放OP07组成的仪表放大器放大，再由串行模数转换芯片TLC549进行A/D转换，转换结果送入单片机AT89C51，通过同向门7407驱动四位数码管显示。仪表放大器的输出需经采集卡采集，经过CSY9.0虚拟仪器软件分析，得到较好的线性度和灵敏度后，才能再送入AD芯片进行转换。系统框图如图1所示。±15V供电图1电子秤系统框图2．基本要求(1)掌握金属箔式应变片的应变效应。(2)

2、掌握单臂、半桥和全桥电路的工作原理和性能。(3)利用multisim仿真软件，确定仪表放大器设计方案；应用运放OP07设计三运放仪表放大器，确定电路元器件具体参数；在通用板上制作电路板。(4)仪表放大器增益可调，放大倍数自行确定；应变电桥和放大电路应具有调零功能。(5)能够利用汇编或C51语言编写正确程序，调试电路板，采集放大器的输出电压，并显示。(6)考虑A/D分辨率为20mV，要求灵敏度不低于40mV/20g。(7)利用CSY-V9.1虚拟仪器采集测量电路的输出电压至电脑中，并分析数据。要求非线性误差小于1.

3、50%。(8)编写课程设计报告，完成设计任务的期限为二个星期。3.成绩评定方法与标准本次综合实训的成绩分为优秀、良好、中等、及格、不合格共5档。成绩将具体从以下5个方面评定，每个方面的成绩均占总成绩的20%。(1)工作原理主要内容有金属箔式应变片的应变效应和横向效应；单臂、半桥和全桥电路的工作原理和性能比较；仪表放大器的工作原理和特点；A/D转换的原理；单片机编程基础知识。该项采用面试的方式进行，随机提问3至5个问题。(2)仿真结果在multisim7中仿真电路的结果；电路中元器件参数的选择。(3)工艺质量线路板

4、焊接的实物外观，比如焊点、整体布局、走线的合理性、插孔的摆放、是否整洁美观等。(4)测量效果从DRLAB实验台中检查重量误差的大小；从CSY9.0虚拟仪器软件中检查非线性误差和灵敏度的值；(5)实训报告要求能完整反应整个实训设计和制作过程，整理出规范的报告。具体格式参照毕业设计论文要求。内容包括以下几个方面。a、封面b、目录c、前言（课题的背景）d、硬件制作（应变片称重原理、仪表放大器原理、A/D转换、数码管显示）和程序设计（流程图、调试界面）。采用自己的语言，简洁明了的说明自己的理解和方法，不可摘抄。e、调试过

5、程（包括：调试步骤、故障分析、测试数据和数据分析、结论）。f、体会和建议g、附录一Multisim7电路仿真原理图和protel电路图附录二线路板实物图（测量状态）附录三元件明细表附录四CSY9.0测量结果截屏图或DRLAB开放式实验平台测量结果截屏图附录五系统程序一、设计总体要求1．认真阅读本设计任务书，了解本设计的任务和要求。2．认真复习《传感器与检测技术》和《单片机原理与应用》课程中有关应变式传感器和A/D转换、数码管显示的有关内容。3．适当查阅一些与设计有关的参考资料，鼓励同学创新。4．利用protel9

6、9画出系统完整电路图，包括仪表放大器和单片机系统两大部分。6．特别要注意焊接装配的质量，认真搞好焊接装配工艺，焊接完毕后一定要细心检查有无错误、错焊元件、焊接点与接地点短路等。在焊接装配完成后，要认真检查部件的焊接情况，在与电路图反复对照确属无误后，方可接上直流电源，特别要注意电源接法。7．遵守实验的规章制度，掌握传感器CSY3000型实验台的操作方法，爱护仪表，切忌发生人身安全和仪表设备安全事故。8．精心调测，尽量得到较高的灵敏度和较低的非线性误差。9．认真地写出设计报告，要做到理论与实际相结合，通过设计中的计

7、算、装配、调测，巩固理论，验证理论，书写设计报告是一个从感性认识向理性认识发展的过程，也时考察同学们在本设计中有无收获以及收获大小的标志。二、采用应变片称重的基本原理电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成。当被测物理量作用在弹性元件上时，弹性元件的变形引起应变敏感元件的阻值变化，通过转换电路转换成电量输出，电量变化的大小反映了被测物理量的大小。其主要缺点是输出信号小、线性范围窄,而且动态响应较差。但由于应变片的体积小,商品化的应变片有多种规格可供

8、选择，而且可以灵活设计弹性敏感元件的形式以适应各种应用场合，所以用应变片制造的应变式压力传感器在测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数中仍有非常广泛的应用。应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。当具有初始电阻值R的应变片粘贴