关于51单片机的称重传感器(电子秤)设计

基于51单片机的称重传感器(电子秤)设计

摘要：电子秤具有称重精确度高，简单实用，携带方便成成本低，制作简单，测量准确，分辨率高，不易损坏和价格便宜等优点。是家庭购物使用的首选。其电路构成主要有测量电路，差动放大电路，A/D转换，数据处理，显示电路。其中测量电路中最主要的元器件就称重传感器。称重传感器是传感中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。而差动放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送单片机处理，再传输到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。

关键词：单片机；电路；重力传感；差动放大电路；

目录

总论:电子秤的设计思路2

章节一:2

1. 应变器的粘贴,主控电路,放大电路，ad转换电路，键盘，2

显示              2

2. 测量电路：2

（1） 称重传感器的组成以及原理：              2

??称重传感器的相关参数：3

??接线方法              3

4.受力方式3

??差动放大电路：4

（1）ADC0832的特点              6

（2）ADC0832芯片接口说明6

??ADC0832部分电路图6

??数据处理部分：6

总论:电子秤的设计思路

本设计采用以stc89C52单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示压力的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、初始化子程序、显示子程序等模块组成。压力传感器的信号经单片机综合分析处理，实现压力测量并显示。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。

章节一:

• 主控电路
  

首先利用由称重传感器组成的测量电路测出物质的重量信号，以模拟信号的方式差动放大器电路。其次，由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号进行一定倍数的放大，然后送A/D转换电路中。再由A/D转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，传送到单片机中进行处理，再有单片机控制显示电路，最后由显示电路显示数据。

单片机部分电路：

• 测量电路：
  

• 称重传感器的组成以及原理：
  

•           称重传感器的相关参数：
  

1.产品编号: hl-8

2.技术参数：

•           接线方法
  

3.引出线为四芯，为确保精度，一般不调整线长。

4.受力方式

一般将传感器的接线端固定，另一端可悬挂重物也可托起重物。

5.传感器电路部分

• 差动放大电路：
  

• 原理：
  

推导过程：I=

=(1+

)Vi，

则Avf=1+

（2）所用芯片：

• A/D转换：
  

A/D转换的作用是进行模数转换，把接收到的模拟信号转换成数字信号输出,我们这里选用ADC0832, ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小，兼容性，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。A/D转换误的位数确定与整个测量控制系统所需测量控制的范围和精度有关，系统精度涉及的环节很多，包括传感器的变换精度，信号预处理电路精度A/D转换器以及输出电路等。

（1）ADC0832的特点

· 8位分辨率；
　　· 双通道A/D转换；
　　· 输入输出电平与TTL/CMOS相兼
　　· 5V电源供电时输入电压在0~5V之间；   
　　· 工作频率为250KHZ，转换时间为32μS；
　　· 一般功耗仅为15mW；
　　· 8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装；
　　· 商用级芯片温宽0°C to +70°C，工业级芯片温宽?40°C to +85°C；

（2）ADC0832芯片接口说明

· CS_ 片选使能，低电平芯片使能。
　　· CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
　　· CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
　　· GND 芯片参考0 电位（地）。
　　· DI 数据信号输入，选择通道控制。
　　· DO 数据信号输出，转换数据输出。
　　· CLK 芯片时钟输入。
　　· Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。

ADC0832

•           ADC0832部分电路图
  

5.应变器的粘贴

1.试件的表面处理用沾有无水酒精和丙酮的棉签反复擦拭贴片部位，直至棉签不再变黑为止，确保贴片部位清洁。

2.在贴片部位和应变片的底面上均匀的涂上薄薄一层应变计粘贴剂。待粘贴剂变稠后，用镊子轻轻夹住应变片的两边，贴在试件的贴片部位。

3.在应变片覆盖一层聚氨乙烯薄膜，用手指顺着应变片的长度方向用力挤压，挤出应变片下面的气泡和多余的胶水。

4.应变片粘贴好后应有足够的粘结强度以保证与试件共同变形。此外，应变计和试件间应有一定的绝缘度，以保证应变读数的稳定。因此，在贴好片后就需要进行干燥处理，用热风机进行加热干燥，烘烤4个小时，烘烤时应适当控制距离和温度，防止温度过高烧坏应变片。

将引出线焊接在应变片上的接线端。在应变片引出线下，贴上胶带纸，以免应变计引出线与被测试件接触造成短路。焊接时注意防止假焊，焊完后用万用表在导线另一端检查是否接通。

为防止在导线被拉动时应变片引出线被拉坏，应使用接线端子。用胶水吧接线端粘在应变片引出线的前端，然后吧应变片的引出线和输出导线分别焊接到接线端子两端，以保护应变片。

为避免胶层吸收空气中的水分而降低绝缘电阻值，应在应变片接到线后，立即对应变计进行防潮处理。防潮处理应根据要求和环境采用相应的防潮材料。常用的防潮剂可用704硅胶，将704硅胶均匀的涂在应变片和引出线上。

应变片的质量检验

1.用目测或放大镜检查应变片是否粘牢固，有无气泡、翘起等现象。

2.用万用表检查电阻值，阻值应和应变片的标称阻值相差不大于1Ω。

6.显示

数据处理部分我们采用STC89C52单片机系统对ADC0832所采集回来的数据进行处理，然后将输出处理后的数据显示在数码管上。

(1)单片机对ADC0832 的控制原理

　   正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。

在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2 位数据用于选择通道功能。当此2 位数据为“1”、“0”时，只对CH0 进行单通道转换。

当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2 位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当2 位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1 作为正输入端IN+进行输入。

到第3 个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。

从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7，随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出DATD0。随后输出8位数据，到第19 个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。

最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是0~5V且8位分辨率时的电压精度为19.53mV。如果作为由IN+与IN-输入的输入时，可是将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。但值得注意的是，在进行IN+与IN-的输入时，如果IN-的电压大于IN+的电压则转换后的数据结果始终为00H。

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