电子称毕业设计论文设计.doc

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1、电子称设计课题姓名：***学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2011级本科5班学号：*************完成日期：***********目录第一章任务和要求1.1设计任务1.2设计要求第二章功能分析2.1控制系统总体框架图2.2各模块基本原理第三章硬件设计3.1电路主要结构3.2±12V稳压电路3.3两级放大电路3.4A/D转换电路3.5数字显示电路第4章软件设计4.1总程序模块设计4.2A/D电路模块设计4.3拆字程序模块设计4.4显示电路模块设计第5章安装与调试5.1硬件调试5.2软件调试5.3综合调试5.4故障分析与解决方案5.5功能

2、测试及结果分析第一章任务和要求1.1设计任务1．利用multisim仿真软件，确定仪表放大器设计方案；2．进行电路参数即增益计算，元件数值选定；3．设计电路原理图；4．在印制电路板焊接电路；5．调试电路板，输出电压信号6．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。7．编写课程设计报告。1.2设计要求(1)掌握金属箔式应变片的应变效应。(2)掌握单臂、半桥和全桥电路的工作原理和性能。(3)电路仿真与参数确定。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；(4)制作电路

3、板。仪表放大器增益可调，放大倍数为1000~2000；应变电桥和放大电路应具有调零功能。(5)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)数据处理及分析。利用CSY-V9.1虚拟仪器采集测量电路的输出电压至电脑中，确定系统线性度和灵敏度（最小二乘法），要求非线性误差小于1.50%。(8)编写课程设计报告，完成设计任务的期限为一个星期。第二章功能分析2.1控制系统总体框架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

4、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，再送入AD芯片进行转换。系统框图如图1所示。图1电子秤系统框图2.2各模块基本原理2.2.1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

5、，电量变化的大小反映了被测物理量的大小。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的应变片粘贴于试件表面时，试件受力引起的表面应变，将传递给应变片的敏感栅，使其产生电阻相对变化ΔR/R。在一定应变围ΔR/R与ε的关系满足下式：式中，ε为应变片的轴向应变。定义K=(ΔR/R)/ε为应变片的灵敏系数。它表示安装在被测试件上的应变在其轴向受到单向应力时，引起的电阻相对变化ΔR/R与其单向应力引起的试件表面轴向

6、应变ε之比。电阻应变片计把机械应变转换成ΔR/R后，应变电阻变化一般都很微小，这样小的电阻变化既难以直接精确测量，又不便直接处理。因此，必须采用转换电路，把应变片计的ΔR/R变化转换成电压或电流变化。通常采用惠斯登电桥电路实现这种转换。若将电桥四臂接入四片应变片，如图2所示，即两个受拉应变，两个受压应变，将图2差动全桥电路两个应变符号相同的接入相对桥臂上，构成全桥差动电路。在接入四片应变片时，需满足以下条件：相邻桥臂应变片应变状态应相反，相对桥臂应变片应变状态应相同。可简称为：“相邻相反，相对相同”。此时全桥差动电路不仅没有非线性误差，而且电压灵敏度为单片工作时的

7、4倍，同时具有温度补偿作用。除上述全桥电路外，还有单臂和半桥电路两种。单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大；当E和电阻相对变化一定时，电桥的输出电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。本次实训采用全桥电路。电桥供电电源为5V。2.2.2放大器的工作原理由于传感器的输出为微弱的低频差分信号,其电压幅度为微伏级，必须经过放大电路进行调理放大，再进行测量。常用的放大电路可以由单运放放大器、双运放放大器、三运放放大器或直接由集成仪表放大器（如AD620、AD623）等构成。下面以三运放构成的仪表放大器为例说明仪表放大器的工作原理及性能指标，运算放大器选择高精度运放OP0

8、7。1）基