基于51單片機的稱重傳感器(電子秤)設計

摘要：電子秤具有稱重精確度高，簡單實用，攜帶方便成成本低，制作簡單，測量準確，分辨率高，不易損壞和價格便宜等優點。是家庭購物使用的首選。其電路構成主要有測量電路，差動放大電路，A/D轉換，數據處理，顯示電路。其中測量電路中最主要的元器件就稱重傳感器。稱重傳感器是傳感中應用最多的一種，廣泛應用于電子秤以及各種新型結構的測量裝置。而差動放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱的模擬信號進行一定倍數的放大，以滿足A/D轉換器對輸入信號電平的要求。A/D轉換的作用是把模擬信號轉變成數字信號，進行模數轉換，然后把數字信號輸送單片機處理，再傳輸到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測量結果。

關鍵詞：單片機；電路；重力傳感；差動放大電路；

目錄

總論:電子秤的設計思路2

章節一:2

1. 應變器的粘貼,主控電路,放大電路，ad轉換電路，鍵盤，2

顯示              2

2. 測量電路：2

（1） 稱重傳感器的組成以及原理：              2

??稱重傳感器的相關參數：3

??接線方法              3

4.受力方式3

??差動放大電路：4

（1）ADC0832的特點              6

（2）ADC0832芯片接口說明6

??ADC0832部分電路圖6

??數據處理部分：6

總論:電子秤的設計思路

本設計采用以stc89C52單片機為核心的低成本、高精度、微型化數字顯示壓力的硬件電路和軟件設計方法。整個電路采用模塊化設計，由主程序、初始化子程序、顯示子程序等模塊組成。壓力傳感器的信號經單片機綜合分析處理，實現壓力測量并顯示。在此基礎上設計了系統的總體方案，最后通過硬件和軟件實現了各個功能模塊。相關部分附有硬件電路圖、程序流程圖。

章節一:

• 主控電路
  

首先利用由稱重傳感器組成的測量電路測出物質的重量信號，以模擬信號的方式差動放大器電路。其次，由差動放大器電路把傳感器輸出的微弱信號進行一定倍數的放大，然后送A/D轉換電路中。再由A/D轉換電路把接收到的模擬信號轉換成數字信號，傳送到單片機中進行處理，再有單片機控制顯示電路，最后由顯示電路顯示數據。

單片機部分電路：

• 測量電路：
  

• 稱重傳感器的組成以及原理：
  

•           稱重傳感器的相關參數：
  

1.產品編號: hl-8

2.技術參數：

•           接線方法
  

3.引出線為四芯，為確保精度，一般不調整線長。

4.受力方式

一般將傳感器的接線端固定，另一端可懸掛重物也可托起重物。

5.傳感器電路部分

• 差動放大電路：
  

• 原理：
  

推導過程：I=

=(1+

)Vi，

則Avf=1+

（2）所用芯片：

• A/D轉換：
  

A/D轉換的作用是進行模數轉換，把接收到的模擬信號轉換成數字信號輸出,我們這里選用ADC0832, ADC0832 是美國國家半導體公司生產的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉換芯片。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業歡迎，其目前已經有很高的普及率。A/D轉換誤的位數確定與整個測量控制系統所需測量控制的范圍和精度有關，系統精度涉及的環節很多，包括傳感器的變換精度，信號預處理電路精度A/D轉換器以及輸出電路等。

（1）ADC0832的特點

· 8位分辨率；
　　· 雙通道A/D轉換；
　　· 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼
　　· 5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；   
　　· 工作頻率為250KHZ，轉換時間為32μS；
　　· 一般功耗僅為15mW；
　　· 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；
　　· 商用級芯片溫寬0°C to +70°C，工業級芯片溫寬?40°C to +85°C；

（2）ADC0832芯片接口說明

· CS_ 片選使能，低電平芯片使能。
　　· CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。
　　· CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。
　　· GND 芯片參考0 電位（地）。
　　· DI 數據信號輸入，選擇通道控制。
　　· DO 數據信號輸出，轉換數據輸出。
　　· CLK 芯片時鐘輸入。
　　· Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。

ADC0832

•           ADC0832部分電路圖
  

5.應變器的粘貼

1.試件的表面處理用沾有無水酒精和丙酮的棉簽反復擦拭貼片部位，直至棉簽不再變黑為止，確保貼片部位清潔。

2.在貼片部位和應變片的底面上均勻的涂上薄薄一層應變計粘貼劑。待粘貼劑變稠后，用鑷子輕輕夾住應變片的兩邊，貼在試件的貼片部位。

3.在應變片覆蓋一層聚氨乙烯薄膜，用手指順著應變片的長度方向用力擠壓，擠出應變片下面的氣泡和多余的膠水。

4.應變片粘貼好后應有足夠的粘結強度以保證與試件共同變形。此外，應變計和試件間應有一定的絕緣度，以保證應變讀數的穩定。因此，在貼好片后就需要進行干燥處理，用熱風機進行加熱干燥，烘烤4個小時，烘烤時應適當控制距離和溫度，防止溫度過高燒壞應變片。

將引出線焊接在應變片上的接線端。在應變片引出線下，貼上膠帶紙，以免應變計引出線與被測試件接觸造成短路。焊接時注意防止假焊，焊完后用萬用表在導線另一端檢查是否接通。

為防止在導線被拉動時應變片引出線被拉壞，應使用接線端子。用膠水吧接線端粘在應變片引出線的前端，然后吧應變片的引出線和輸出導線分別焊接到接線端子兩端，以保護應變片。

為避免膠層吸收空氣中的水分而降低絕緣電阻值，應在應變片接到線后，立即對應變計進行防潮處理。防潮處理應根據要求和環境采用相應的防潮材料。常用的防潮劑可用704硅膠，將704硅膠均勻的涂在應變片和引出線上。

應變片的質量檢驗

1.用目測或放大鏡檢查應變片是否粘牢固，有無氣泡、翹起等現象。

2.用萬用表檢查電阻值，阻值應和應變片的標稱阻值相差不大于1Ω。

6.顯示

數據處理部分我們采用STC89C52單片機系統對ADC0832所采集回來的數據進行處理，然后將輸出處理后的數據顯示在數碼管上。

(1)單片機對ADC0832 的控制原理

　   正常情況下ADC0832 與單片機的接口應為4條數據線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將DO和DI 并聯在一根數據線上使用。當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當要進行A/D轉換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數據信號。

在第1 個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3個脈沖下沉之前DI端應輸入2 位數據用于選擇通道功能。當此2 位數據為“1”、“0”時，只對CH0 進行單通道轉換。

當2位數據為“1”、“1”時，只對CH1進行單通道轉換。當2 位數據為“0”、“0”時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負輸入端IN-進行輸入。當2 位數據為“0”、“1”時，將CH0作為負輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進行輸入。

到第3 個脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數據輸出DO進行轉換數據的讀取。

從第4個脈沖下沉開始由DO端輸出轉換數據最高位DATA7，隨后每一個脈沖下沉DO端輸出下一位數據。直到第11個脈沖時發出最低位數據DATA0，一個字節的數據輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節的數據，即從第11個字節的下沉輸出DATD0。隨后輸出8位數據，到第19 個脈沖時數據輸出完成，也標志著一次A/D轉換的結束。

最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉換后的數據進行處理就可以了。作為單通道模擬信號輸入時ADC0832的輸入電壓是0~5V且8位分辨率時的電壓精度為19.53mV。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時，可是將電壓值設定在某一個較大范圍之內，從而提高轉換的寬度。但值得注意的是，在進行IN+與IN-的輸入時，如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉換后的數據結果始終為00H。

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