使用交流激励的应变计设计
摘 要应变计又叫做电阻应变计，是在日常工程应用中常用的重要元件。目前应变计除了用于做应力分析外，也是很多种类传感器包括压力传感器、称重传感器、转矩传感器以及位置传感器中的基础检测元件。而其中称重传感器是日常生活中最为常见的测量装置，也是制作电子秤的重要组成器件，而本次课题设计方案就是设计采用交流激励的应变式称重传感器的电子秤。目前许多电子秤设计方案利用的是全桥式应变计制作的称重传感器，但这些应变计普遍采用的是直流电桥,电路简单,测量也比较准确,却比较难以解决直流零点漂移问题和噪音问题。而交流电桥则有这方面的优势，所以本次课题设计一个使用交流激励的应变计方案，用来解决直流激励的各项缺点，具体功能的实现是应用于电子称重方面的电子秤。本次设计主要是基于AD7195设计的，其中AD7195是一款能够用于精密检测重量的低噪音模拟前端，在芯片里面含有一个24位Σ-Δ型AD转换器,它具有低噪声的优点，另外芯片内可以直接通过微弱信号，因为它利用的增益级也具有低噪声的优点。另外AD7195芯片内置有交流激励，便于消除普通桥式传感器中存在的感应直流失调电压，从而简化了使用交流激励应变计的设计步骤，提高它的精度和稳定性。
目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 电子秤概论 1
1.3 电子秤发展历史 1
1.4 目前国内外电子秤的发展现状 2
1.5 称重传感器 4
1.5.1 称重传感器概述 4
1.5.2 称重传感器的分类 4
1.6 电阻应变式传感器 5
1.6.1 电阻应变式传感器原理 5
1.6.2 电阻应变片的结构和分类 6
1.7 称重传感器电路设计 7
1.8 课题研究主要内容 8
1.8.1 使用交流激励应变计电子秤的优势 8
1.8.2 课题研究 10
1.9本章小结 10
第二章 交流激励电子秤硬件设计 12
2.1 系统整体方案设计 12
2.2 整体电路设计 13
2.2.1电路功能 13
2.2.2 电路描述 14
2.3 称重传感器
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
模块 14
2.4 电源模块 15
2.5称重信号调理电路设计 16
2.6 AD转换电路设计 17
2.6.1 AD转换器的选用原则 17
2.6.2 AD转换器AD7195工作原理 18
2.7 微控制器 20
2.8本章小结 21
第三章 电子秤系统软件设计 22
3.1 软件系统框图 22
3.2 下位机软件 22
3.2.1 程序结构 22
3.2.2 称重信号采集系统的软件设计 24
3.3 上位机软件 29
3.3.1 上位机软件设计 29
3.3.2上位机软件调试 30
3.3.3 电子秤系统与软件连接 30
3.4 软件页面 31
3.4.1 ADC窗口 31
3.4.2 电子秤模块窗口 32
3.4.3 用户设置 33
第四章 总结与展望 35
4.1全文总结 35
4.2 展望 35
参考文献 37
致谢 39
附录 40
1.详细电路图 40
2.英文文献 42
第一章 绪论
1.1 引言
本次设计是对使用交流激励的应变计进行设计，具体方案是利用应变计来进行电子秤的设计，以达到任务所提出的要求。主要原因在于应变计是电子秤中的重要组成部件，而电子秤是在日常生活中使用广泛的电子产品，在工农业、交通、科研、内外贸易各方面被广泛应用，与我们的日常生活息息相关。并且随着技术的不断提高越来越趋向于智能化、小型化、模块化、集成化，对促进人们生活水平的进步有着非常重要的意义。另外电子秤科技含量的高低正在被各国作为比较科技力量强弱以及社会经济发展水平的一个关键尺度。因此，提高精度和降低生产价格成为当前电子秤的发展趋势，并且是否能够精准的称重成为促进人们生活水平提高的一个关键条件，从而推动电子秤技术的研究走向精确化、智能化。这些也是我们本次设计的意义所在。
1.2 电子秤概论
称重技术自古以来就被人们所重视，因为对物体进行称重是人们在日常生活中经常遇到的问题，而秤就是为了解决这一日常问题而发明的一种工具。秤是衡器的一种，是利用胡克定律或力的杠杆平衡原理来检测出作用于物体的重力，从而计算出该物体质量的称重工具。随着社会进步和科技的发展，人们需要称量的物品种类也越来越多，而称量物品的工具也随着时代的进步不断改进，人们发明秤的种类也是层出不穷，不断创新，以满足人们对称量装置的要求。到了现代社会，随着科学水平的迅速提高，以前常用的称重工具如杆称，台式称，磅称逐渐变得落后，取而代之的是电子称、电子天平等电子产品，这些产品因为准确度高、速度快、使用方便等特点，受到许多群众的喜爱。电子秤发展越来越快，种类也越来越多，对其进行分类的话，依据的特点不同，分的类别也不同。例如：按用途分类，可分成商用秤、工业秤；按换作方式分类，可分为自动坪和非自动秤，这里就不一一列举了。
1.3 电子秤发展历史
第一次世界大战之后，经济获得快速复苏，工业也开始迅猛发展，人们开始 寻找一种测重速度快的衡器。正是为了满足这一需求，机械秤被发明出来，并且得到了广泛的应用，而其中应用最广泛的就是倾斜杠杆案秤，而显示部件除了扇形刻度盘以外，还增加了滚筒形刻度盘，从而使称重范围大大增加，并按照需要在上面标注价格。在此之后，人们又对机械秤进行改良，改变了刻度盘形式，并且又改进了测重方法，发明了一种价格便宜且适用于工业生产的倾斜式杠杆称。
第二次世界大战后，电子技术开始兴起，人们发明了将电子技术与称重技术结合的电子秤，电子秤是一种配有电子称量装置的衡器，主要由称重显示控制器、称重传感器和承载器（俗称秤架）等部分组成。二十世纪五十年代中期，正是工业开始复苏并快速发展的时期，在进行工业生产的过程中，人们为了加快生产速度，将电子技术应用到了衡器的制造上面，这就是最初的电子秤。电子秤的发明标志着称重过程的自动化。六十年代初，当时使用的其实并不是真正意义上的电子秤，而是一种机电结合式电子秤。其原理是通过机械方式进行测重，将测出的数据运用电子方式来进行处理。但这种机电结合电子秤的精度并不高，最高也能精确到千分位。而从七十年代开始，电子秤技术才真正的发展成熟，不但在工业领域得到广泛应用，在商业、科技、贸易方面也得到了广泛应用。其主要原因是随着时代发展以及电子技术水平的提高，传感器技术、称重技术以及集成电路技术都已经得到完善，因此才能将电子秤应用于各行各业。电子秤发展到如今，已经变得越来越智能化，更多的是体现在对测重数据的处理。在工业称量过程中，电子秤输出的称重信号，作为称重系统中的一部分，可以进行检测，并在生产过程中进行控制，从而实现生产过程的自动化。总的来说，电子秤的发展经历了一个由简到繁的过程，这也符合了事物的发展原理。电子秤从机械化到半机械半电子再发展到最终的智能化，由简单的称重功能发展到了如今的包含控制检测等多功能，它具有的优点也越来越多，结构更加简单，操作更加简便，称重速度更快，还可以通过计算机进行控制，成为我们工业、商业和日常生活中不可或缺的重要部分。
目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 电子秤概论 1
1.3 电子秤发展历史 1
1.4 目前国内外电子秤的发展现状 2
1.5 称重传感器 4
1.5.1 称重传感器概述 4
1.5.2 称重传感器的分类 4
1.6 电阻应变式传感器 5
1.6.1 电阻应变式传感器原理 5
1.6.2 电阻应变片的结构和分类 6
1.7 称重传感器电路设计 7
1.8 课题研究主要内容 8
1.8.1 使用交流激励应变计电子秤的优势 8
1.8.2 课题研究 10
1.9本章小结 10
第二章 交流激励电子秤硬件设计 12
2.1 系统整体方案设计 12
2.2 整体电路设计 13
2.2.1电路功能 13
2.2.2 电路描述 14
2.3 称重传感器
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
模块 14
2.4 电源模块 15
2.5称重信号调理电路设计 16
2.6 AD转换电路设计 17
2.6.1 AD转换器的选用原则 17
2.6.2 AD转换器AD7195工作原理 18
2.7 微控制器 20
2.8本章小结 21
第三章 电子秤系统软件设计 22
3.1 软件系统框图 22
3.2 下位机软件 22
3.2.1 程序结构 22
3.2.2 称重信号采集系统的软件设计 24
3.3 上位机软件 29
3.3.1 上位机软件设计 29
3.3.2上位机软件调试 30
3.3.3 电子秤系统与软件连接 30
3.4 软件页面 31
3.4.1 ADC窗口 31
3.4.2 电子秤模块窗口 32
3.4.3 用户设置 33
第四章 总结与展望 35
4.1全文总结 35
4.2 展望 35
参考文献 37
致谢 39
附录 40
1.详细电路图 40
2.英文文献 42
第一章 绪论
1.1 引言
本次设计是对使用交流激励的应变计进行设计，具体方案是利用应变计来进行电子秤的设计，以达到任务所提出的要求。主要原因在于应变计是电子秤中的重要组成部件，而电子秤是在日常生活中使用广泛的电子产品，在工农业、交通、科研、内外贸易各方面被广泛应用，与我们的日常生活息息相关。并且随着技术的不断提高越来越趋向于智能化、小型化、模块化、集成化，对促进人们生活水平的进步有着非常重要的意义。另外电子秤科技含量的高低正在被各国作为比较科技力量强弱以及社会经济发展水平的一个关键尺度。因此，提高精度和降低生产价格成为当前电子秤的发展趋势，并且是否能够精准的称重成为促进人们生活水平提高的一个关键条件，从而推动电子秤技术的研究走向精确化、智能化。这些也是我们本次设计的意义所在。
1.2 电子秤概论
称重技术自古以来就被人们所重视，因为对物体进行称重是人们在日常生活中经常遇到的问题，而秤就是为了解决这一日常问题而发明的一种工具。秤是衡器的一种，是利用胡克定律或力的杠杆平衡原理来检测出作用于物体的重力，从而计算出该物体质量的称重工具。随着社会进步和科技的发展，人们需要称量的物品种类也越来越多，而称量物品的工具也随着时代的进步不断改进，人们发明秤的种类也是层出不穷，不断创新，以满足人们对称量装置的要求。到了现代社会，随着科学水平的迅速提高，以前常用的称重工具如杆称，台式称，磅称逐渐变得落后，取而代之的是电子称、电子天平等电子产品，这些产品因为准确度高、速度快、使用方便等特点，受到许多群众的喜爱。电子秤发展越来越快，种类也越来越多，对其进行分类的话，依据的特点不同，分的类别也不同。例如：按用途分类，可分成商用秤、工业秤；按换作方式分类，可分为自动坪和非自动秤，这里就不一一列举了。
1.3 电子秤发展历史
第一次世界大战之后，经济获得快速复苏，工业也开始迅猛发展，人们开始 寻找一种测重速度快的衡器。正是为了满足这一需求，机械秤被发明出来，并且得到了广泛的应用，而其中应用最广泛的就是倾斜杠杆案秤，而显示部件除了扇形刻度盘以外，还增加了滚筒形刻度盘，从而使称重范围大大增加，并按照需要在上面标注价格。在此之后，人们又对机械秤进行改良，改变了刻度盘形式，并且又改进了测重方法，发明了一种价格便宜且适用于工业生产的倾斜式杠杆称。
第二次世界大战后，电子技术开始兴起，人们发明了将电子技术与称重技术结合的电子秤，电子秤是一种配有电子称量装置的衡器，主要由称重显示控制器、称重传感器和承载器（俗称秤架）等部分组成。二十世纪五十年代中期，正是工业开始复苏并快速发展的时期，在进行工业生产的过程中，人们为了加快生产速度，将电子技术应用到了衡器的制造上面，这就是最初的电子秤。电子秤的发明标志着称重过程的自动化。六十年代初，当时使用的其实并不是真正意义上的电子秤，而是一种机电结合式电子秤。其原理是通过机械方式进行测重，将测出的数据运用电子方式来进行处理。但这种机电结合电子秤的精度并不高，最高也能精确到千分位。而从七十年代开始，电子秤技术才真正的发展成熟，不但在工业领域得到广泛应用，在商业、科技、贸易方面也得到了广泛应用。其主要原因是随着时代发展以及电子技术水平的提高，传感器技术、称重技术以及集成电路技术都已经得到完善，因此才能将电子秤应用于各行各业。电子秤发展到如今，已经变得越来越智能化，更多的是体现在对测重数据的处理。在工业称量过程中，电子秤输出的称重信号，作为称重系统中的一部分，可以进行检测，并在生产过程中进行控制，从而实现生产过程的自动化。总的来说，电子秤的发展经历了一个由简到繁的过程，这也符合了事物的发展原理。电子秤从机械化到半机械半电子再发展到最终的智能化，由简单的称重功能发展到了如今的包含控制检测等多功能，它具有的优点也越来越多，结构更加简单，操作更加简便，称重速度更快，还可以通过计算机进行控制，成为我们工业、商业和日常生活中不可或缺的重要部分。
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