电阻应变传感器的原理及应用研制数显电子秤的设计(附件)【字数：12006】
摘 要在工业制造中，称重在生产中至关重要，为了确保生产和设施正常运转，必然离不开精准的称重工具。本次设计为了实行智能化，关键就是要处理模拟信号，围绕电阻应变传感器这个主题来设计电路,要了解传感器系统的一些背景资料，学会自己设计线路。本次设计要求设计一个数显电子称，最大称重为20kg，分辨率为0.01kg，精度不大于5%。核心是围绕STC89C52单片机芯片，再设计一系列的电路模块从而实现其基本功能。根据数显电子秤所要实现的功能，本次设计将整个模块分成四个部分，分别是传感器模块、运算放大模块、A/D转换模块、显示输出等几个模块电路。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2国内外发展状况 1
第二章 系统方案的设计 3
2.1数显电子称的设计要求 3
2.2数显电子秤的原理 3
2.3数显电子秤设计思路 3
2.4数显电子秤的基本结构 3
第三章 数显电子秤器件的选择 4
3.1称重传感器 4
3.1.1称重传感器的选择 4
3.1.2电阻应变传感器的工作原理 4
3.1.3电阻应变片的基本结构 6
3.1.4电阻应变片的测量电路 6
3.2 放大电路与A/D转换电路 8
3.2.1 放大器与A/D转换器的选择 8
3.2.2 HX711功能 8
3.3 单片机 11
3.3.1单片机的选择 11
3.3.2 管脚说明 11
3.4单片机于键盘的接口技术 13
3.4.1 键盘的选择 13
3.4.2单片机与键盘的连接 14
3.5 显示电路 14
3.5.1系统显示器选择 14
3.5.2八段数码显示器 16
3.6报警电路设计 17
第四章 软件设计 19
4.1 系统软件设计 19
4.2系统程序框 19
结束语 20
致 谢 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
参考文献 22
附录A 23
附录B 24
第一章 绪论
1.1引言
1.1.1研究背景
随着时代的进步，科学技术也渐渐发展起来。它不仅使我们的社会进步，而且让人民的生活越来越方便，人们越来越离不开它了，因此，科学技术在生活中变得越来越重要。在一系列的科学技术中，传感器技术起着越来越大的作用，它被广泛的运用在各个领域，在人民的生活中占着很重要的地位。随着传感器技术的被越来越多的科学家不断的完善，那么，它应用的范围也越来越宽。电子秤是传感器技术应用于人们生活中的一个具体的实例。
在市场中的物品交易、人体称重等等都需要借助秤。随着人们生活水平的提高，科技应用于生活的产品也必须要满足人们的一系列的要求。因此，秤也在渐渐升级与改造中，主要是在对秤的精准度、分辨率等比较精细的方面，这些改造会使人们的生活方便起来。因此，推动了科学家对称重系统以及电子秤的研究、探索。
数显电子秤是适应新时代的产物，它是在传统秤的基础上进行改进，数显电子秤比起传统电子秤优点很多，比如称重范围更广、精确度更高、速度更快、上手方便更容易操作等等。数显电子秤的原理：首先借助电阻应变式传感器，将被测物体放到电阻应变式传感器上方的亚克力支架上，用于采集其所生成的电压信号。一般情况下电压信号会很微弱，因此需要将微小的电压信号进行放大，而放大又不能失真，使用要准确的线性放大。再以A/D转换器为工具，进行模数转换，这个信号又借助芯片最后可以被数码管识别，最后，从数字管读出的物体的实际重量。
1.1.2国内外发展状况
传感器技术是现代科技的前沿技术，目前，全世界约有40个国家从事传感器的研制、生产应用开发，研发机构达6000余家，其中以美、德、日、俄等国实力较强。美、德等工业发达国家的著名制造公司在应变式称重传感器结构设计与制造工艺设计、生产工艺装备与大批量生产统计制成管理水平、产品种类规格与市场占有率方面处于国际电子衡器市场的引导者地位。德国HBM公司有多个技术研发部门，主要有电阻应变计、测力与称重系统、测量仪器、数字称重系统、扭矩、位移、压力传感器等。处于国际电子衡器市场引导者地位企业的研究成果和创新产品，基本代表了当前国际应变式传感系统技术发展潮流。
近几年，电子称重系统的发展过程和其他事物一样，也经历了由简单到复杂、由粗糙到精密、由机械到机电结合再到全电子化，由单一功能到多功能的过程。20世纪前期，我国的衡器制造业主要以杠杆原理的机械式为主，20世纪后期，我国的衡器不断的发展，50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合电子衡器，经过40多年的不断改进与完善，我国的电子称重系统从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。电子称重技术逐渐从静态称重向动态称重发展，从模拟测量向数字测量发展，从单参数测量向多参数测量发展。电子称重系统制造技术及其应用得到了新发展。早期的电子秤多通过模拟电路实现，随着电子技术的不断发展．数字芯片的价格逐渐下降，模拟控制已逐步被数字控制所替代,使精度和可靠性都有了明显提高。因为小型商用电子秤运算不太复杂，所以用8位微处理器足可满足要求。电子称重系统必须将多只传感器的输出进行和算，才能得到完整准确的称重结果。从20世纪70年代的模拟串联和算到80年代的模拟并联和算，和算的发展大幅度降低了电子秤的成本，提高了可靠性和稳定性。但是，模拟并联和算也存在不足：如对传感器的一致性要求较高、电子秤四角偏差调试复杂等。目前，解决上述问题的最好方法是采用数字和算或数模混合和算。由于信号放大器成本的不断下降以及A/D转换器性能的大幅度提高，数字和算无论在技术上还是在经济上都进入了实用阶段。国内电子称重技术基本达到国际上20世纪90年代中期的水平，少数产品的技术已经处于国际领先水平。就总体而言，我国的电子衡器产品的数量与质量与工业发达国家相比还有较大的差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪器老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2国内外发展状况 1
第二章 系统方案的设计 3
2.1数显电子称的设计要求 3
2.2数显电子秤的原理 3
2.3数显电子秤设计思路 3
2.4数显电子秤的基本结构 3
第三章 数显电子秤器件的选择 4
3.1称重传感器 4
3.1.1称重传感器的选择 4
3.1.2电阻应变传感器的工作原理 4
3.1.3电阻应变片的基本结构 6
3.1.4电阻应变片的测量电路 6
3.2 放大电路与A/D转换电路 8
3.2.1 放大器与A/D转换器的选择 8
3.2.2 HX711功能 8
3.3 单片机 11
3.3.1单片机的选择 11
3.3.2 管脚说明 11
3.4单片机于键盘的接口技术 13
3.4.1 键盘的选择 13
3.4.2单片机与键盘的连接 14
3.5 显示电路 14
3.5.1系统显示器选择 14
3.5.2八段数码显示器 16
3.6报警电路设计 17
第四章 软件设计 19
4.1 系统软件设计 19
4.2系统程序框 19
结束语 20
致 谢 21
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参考文献 22
附录A 23
附录B 24
第一章 绪论
1.1引言
1.1.1研究背景
随着时代的进步，科学技术也渐渐发展起来。它不仅使我们的社会进步，而且让人民的生活越来越方便，人们越来越离不开它了，因此，科学技术在生活中变得越来越重要。在一系列的科学技术中，传感器技术起着越来越大的作用，它被广泛的运用在各个领域，在人民的生活中占着很重要的地位。随着传感器技术的被越来越多的科学家不断的完善，那么，它应用的范围也越来越宽。电子秤是传感器技术应用于人们生活中的一个具体的实例。
在市场中的物品交易、人体称重等等都需要借助秤。随着人们生活水平的提高，科技应用于生活的产品也必须要满足人们的一系列的要求。因此，秤也在渐渐升级与改造中，主要是在对秤的精准度、分辨率等比较精细的方面，这些改造会使人们的生活方便起来。因此，推动了科学家对称重系统以及电子秤的研究、探索。
数显电子秤是适应新时代的产物，它是在传统秤的基础上进行改进，数显电子秤比起传统电子秤优点很多，比如称重范围更广、精确度更高、速度更快、上手方便更容易操作等等。数显电子秤的原理：首先借助电阻应变式传感器，将被测物体放到电阻应变式传感器上方的亚克力支架上，用于采集其所生成的电压信号。一般情况下电压信号会很微弱，因此需要将微小的电压信号进行放大，而放大又不能失真，使用要准确的线性放大。再以A/D转换器为工具，进行模数转换，这个信号又借助芯片最后可以被数码管识别，最后，从数字管读出的物体的实际重量。
1.1.2国内外发展状况
传感器技术是现代科技的前沿技术，目前，全世界约有40个国家从事传感器的研制、生产应用开发，研发机构达6000余家，其中以美、德、日、俄等国实力较强。美、德等工业发达国家的著名制造公司在应变式称重传感器结构设计与制造工艺设计、生产工艺装备与大批量生产统计制成管理水平、产品种类规格与市场占有率方面处于国际电子衡器市场的引导者地位。德国HBM公司有多个技术研发部门，主要有电阻应变计、测力与称重系统、测量仪器、数字称重系统、扭矩、位移、压力传感器等。处于国际电子衡器市场引导者地位企业的研究成果和创新产品，基本代表了当前国际应变式传感系统技术发展潮流。
近几年，电子称重系统的发展过程和其他事物一样，也经历了由简单到复杂、由粗糙到精密、由机械到机电结合再到全电子化，由单一功能到多功能的过程。20世纪前期，我国的衡器制造业主要以杠杆原理的机械式为主，20世纪后期，我国的衡器不断的发展，50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合电子衡器，经过40多年的不断改进与完善，我国的电子称重系统从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。电子称重技术逐渐从静态称重向动态称重发展，从模拟测量向数字测量发展，从单参数测量向多参数测量发展。电子称重系统制造技术及其应用得到了新发展。早期的电子秤多通过模拟电路实现，随着电子技术的不断发展．数字芯片的价格逐渐下降，模拟控制已逐步被数字控制所替代,使精度和可靠性都有了明显提高。因为小型商用电子秤运算不太复杂，所以用8位微处理器足可满足要求。电子称重系统必须将多只传感器的输出进行和算，才能得到完整准确的称重结果。从20世纪70年代的模拟串联和算到80年代的模拟并联和算，和算的发展大幅度降低了电子秤的成本，提高了可靠性和稳定性。但是，模拟并联和算也存在不足：如对传感器的一致性要求较高、电子秤四角偏差调试复杂等。目前，解决上述问题的最好方法是采用数字和算或数模混合和算。由于信号放大器成本的不断下降以及A/D转换器性能的大幅度提高，数字和算无论在技术上还是在经济上都进入了实用阶段。国内电子称重技术基本达到国际上20世纪90年代中期的水平，少数产品的技术已经处于国际领先水平。就总体而言，我国的电子衡器产品的数量与质量与工业发达国家相比还有较大的差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪器老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。
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