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1、数字电电子技术术课程程设计说明书专业名称称：电气气工程及及其自动动化 班级：学号：姓名：指导教师师：日期：20111年112月223日 数字电子子技术课课程设计计评阅书书题目电子秤设设计学生姓名名学号指导教师师评语及及成绩指导教师师签名：年月日答辩评语语及成绩绩答辩教师师签名：年月日教研室意意见总成绩：室主任签签名：年月日摘要在我们生生活中经经常都需需要测量量物体的的重量，于于是就用用到秤，但但是随着着社会的的进步、科科学的发发展，我我们对其其要求操操作方便便、易于于识别。随随着计量量技术和和电子技技术的发发展，传传统纯机机械结构构的杆秤秤、台秤秤、磅秤秤等称量量装置逐逐步被淘淘汰，电电子称量
2、量装置电电子秤、电电子天平平等以其其准确、快快速、方方便、显显示直观观等诸多多优点而而受到人人们的青青睐。电电子秤向向提高精精度和降降低成本本方向发发展的趋趋势引起起了对低低成本、高高性能模模拟信号号处理器器件需求求的增加加。通过过分析近近年来电电子衡器器产品的的发展情情况及国国内外市市场的需需求，电电子衡器器总的发发展趋势势是小型型化、模模块化、集集成化、智智能化；其技术术性能趋趋向是速速率高、准准确度高高、稳定定性高、可可靠性高高；其功功能趋向向是称重重计量的的控制信信息和非非控制信信息并重重的“智能化化”功能；其应用用性能趋趋向于综综合性和和组合性性。关键词： 电子子称；智智能化；称重计
3、计量目录1 功能能概述12系统框框图23各模块块功能分分析34各模块块实现方方法45性能指指标以及及实现方方法66难点分分析，解解决方法法7总结8参考文献献91 功能能概述这是一种种小型、简简便、精精确度高高的电子子平台秤秤，量程程20KKg，分分度值为为5g，它它用一个个显示窗窗口来显显示所称称物体的的重量。把把所称物物体放到到秤台上上，通过过秤体物物体的重重力传给给电阻应应变式称称重传感感器，传传感器受受到压力力使电阻阻发生变变化引起起电压变变化再将将电压值值送到AA/D转转换电路路，将模模拟量转转换成数数字量，转转换后的的数字量量送微处处理器（单单片机CC51）进进行处理理，其功功能由键
4、键盘电路路来控制制，并由由数码管管来显示示结果。可扩展功功能是它它具有置置零、去去皮、标标定功能能。置零：在在开机或或称重过过程中，仪仪表显示示偏离零零点且在在称重范范围内，则则可按置零键，显显示零值值并零点点指示灯灯亮。去皮：在在称重显显示状态态下，按按去皮皮键，则则显示零零值并去去皮指示示灯亮；在去皮皮状态下下，拿掉掉皮重物物时按去皮键，可可以清除除皮重值值。标定功能能：为保保证仪器器预定精精度的可可靠性和和合法性性，仪器器必须定定期校准准，为用用户提供供一种方方便的自自动校准准方式。2 系统统框图按照电子子秤设计计要求，可可确定电电子秤电电路由以以下几部部分组成成。电阻阻应变式式称重传传
5、感器、CCS11180AA/D转转换器、单单片机最最小系统统，数码码管显示示电路、键键盘电路路、电源源电路。其框图如如下：图1 系统框框图3 各模模块功能能分析a.称重重传感器器模块即由非电电量（质质量或重重量）转转换成电电量的转转换元件件，它是是把支承承力变换换成电的的或其它它形式的的适合于于计量求求值的信信号所用用的一种种辅助手手段。b.放大大电路模模块用于放大大称重传感感器输出出的低电压压,用于于A/DD转换。c.A/D转换换电路模模块A/D转转换器是是一种能能把输入入模拟电电压或电电流变成成与它成成正比的的数字量量，也就就是说能能把被控控对象的的各种模模拟信息息变成计计算机可可以识别别
6、的数字字信息。d.微处处理器模模块进行处理理由A/DD转换电电路转换换后的数数字量，并并送往数数码管显显示结果果。e.显示示模块通过数码码管来显显示从微微处理器器送来的的数字量量，即电电子秤测测量重物物的重量量。f.电源源模块集成三端端稳压芯芯片LMM78005具有有比较高高的精确确度，加加上电容容的滤波波，对电电路可以以提供比比较稳定定的电压压。在电路提提供+55V的电电源；主主要用于于电桥数数据采集集、信号号放大电电路、AA/D芯芯片（CCS11180）、数数码管显示。4 各模模块实现现方法a.称重重传感器器模块：按照称重重传感器器的结构构型式不不同，可可以分直直接位移移传感器器（电容容式
7、、电电感式、电电位计式式、振弦弦式、空空腔谐振振器式等等）和应应变传感感器（电电阻应变变式、声声表面谐谐振式）或或是利用用磁弹性性、压电电和压阻阻等物理理效应的的传感器器。对称重传传感器的的基本要要求是：输出电电量与输输入重量量保持单单值对应应，并有有良好的的线性关关系；有有较高的的灵敏度度；对被被称物体体的状态态的影响响要小；能在较较差的工工作条件件下工作作；有较较好的频频响特性性；稳定定可靠。常用各种种称重传传感器：称重传感感器的种种类很多多，根据据工作原原理来分分常用的的有以下下几种： 电阻阻应变式式、电容容式、压压磁式、压压电式、谐谐振式等等。传感器的的选择：（1）要要考虑传传感器所所
8、处的实实际工作作环境情情况（2）对对传感器器数量和和量程的的选择传感器数数量的选选择是根根据电子子秤的用用途、秤秤体需要要支撑的的点数（支支撑点数数应根据据使秤体体几何重重心和实实际重心心重合的的原则而而确定）而而定。一一般来说说，秤体体有几个个支撑点点就选用用几只传传感器，但但是对于于一些特特殊的秤秤体，如如电子吊吊秤，就就只能采采用一个个传感器器，一些些机电结结合秤就就应根据据实际情情况来确确定选用用传感器器的个数数。传感器量量程的选选择是依依据秤的的最大秤秤量值、选选用传感感器的个个数、秤秤体的自自重、可可能产生生的最大大偏载及及动载等等因素综综合评价价来确定定传感器器的量程程。一般般来
9、说，传传感器的的量程越越接近分分配到每每个传感感的载荷荷，其称称量的准准确度就就越高，但但在实际际使用时时，由于于加在传传感器上上的载荷荷除被称称物体外外，还存存在秤体体自重、皮皮重、偏偏载及振振动冲击击等载荷荷的存在在，因此此在选用用传感器器量程的的时候，要要考虑诸诸如多方方面的因因素，保保证传感感器的安安全和寿寿命。（3）传传感器准准确度等等级的选选择传感器的的准确度度等级概概括了传传感器的的非线性性、蠕变变、蠕变变恢复、滞滞后、重重复性、灵灵敏度等等技术指指标。称称重传感感器已按按准确度度等级划划分，且且已考虑虑了0.7倍误误差因子子，非自自动衡器器称重传传感器的的准确度度等级要要选择与
10、与电子秤秤相对应应的准确确度等级级。称重重传感器器按综合合性能分分为A、BB、C、DD四个准准确度等等级，分分别对应应于衡器器、四个准准确度等等级。b.放大大电路模模块放大、零零位调整整电路电子称重重装置使使用电阻阻应变桥桥式传感感器,其其核心是是由电阻阻应变计计(应变变片)构构成的电电桥电路路,这类类传感器器具有成成本低、精精度高且且温度稳稳定性好好的特点点。但其其检测原原理决定定该类传传感器输输出电压压低,要要经过差差分放大大电路放放大数百百倍才能能用于AA/D转转换。一般说来来，传感感器输出出的电压压值都非非常小，基基本上都都是毫伏伏级甚至至微伏级级。在设设计高精精度电子子秤时，需需要外
11、部部放大电电路来获获得足够够的增益益。c.A/D转换换电路模模块电子秤AA/D转转换器的的选用电子秤作作为法定定的计量量器具，其其技术指指标、稳稳定性、可可靠性都都有严格格的要求求，必须须符合国国家的标标准，因因此，在在设计时时对于器器件的选选择不仅仅要考虑虑成本，更更要的还还要考虑虑电路的的稳定性性，因此此尽可能能的使电电路设计计的器件件少。对于静态态的，商商用的电电子秤来来说，常常选用分分辨率为为16位位至244位的AA/D转转换器。我我们选用用的是较较适合商商用电子子秤设计计的CSS11880A/D转换换器。d.微处处理器模模块单片机最最小系统统设计由由MCSS51系系列的889C552
12、和外外围的时时钟电路路和复位位电路组组成。e.显示示模块显示电路路设计采采用4位LCCD数码码管动态态显示，f.电源源模块本设计只只用到电电源一种种：即+5V。稳压电电源由电电源变压压器、整整流电路路、滤波波电路和和稳压电电路组成成。145 性能能指标以以及实现现方法电子秤的的计量性性能涉及及的主要要技术指指标有：量程、分分度值、分分度数、准准确度等等级等。（1）量量程：电电子衡器器的最大大称量MMax，即即电子秤秤在正常常工作情情况下，所所能称量量的最大大值。（2）分分度值：电子秤秤的测量量范围被被分成若若干等份份，每份份值即为为分度值值。用ee或d来来表示。（3）分分度数：衡器的的测量范范
13、围被分分成若干干等份，总总份数即即为分度度数用nn表示。电子衡器器的最大大称量MMax可可以用总总分度数数n与分分度值dd的乘积积来表示示，即MMax = nd（4）准准确度等等级国际法制制计量组组织把电电子秤按按不同的的分度数数分成、四类等等级，分分别对应应不同准准确度的的电子秤秤和分度度数n的的范围，如如下表11-1所所示：标志及等等级电子秤种种类分度数范范围特种准确确度基准衡器器n 1000 0000高准确度度精密衡器器10 0000 nn1000 0000中准确度度商业衡器器1 0000 n10 0000普通准确确度粗衡器100 nn 1 0000表1 电电子秤等等级分类类6 难点点分
14、析，解解决方法法（参考考了有关关资料）a.软件件设计与与调试软件设计计需要有有一个细细致全面面的过程程，一般般须先清清楚的列列出电子子秤各部部分电路路与软件件设计的的有关特特点，并并进行定定义说明明，以作作为软件件设计的的根据。在在此基础础上画出出软件的的功能流流程图，程程序流程程图，再再根据程程序流程程图用汇汇编语言言或高级级语言写写出。b.电子子秤的信信号处理理流程电子秤要要求有及及时数据据采集、处处理、存存结果、送送显示的的运行过过程。根根据这一一要求，电电子秤的的信息测测量与处处理分三三个阶段段：（11）在微微处理器器的控制制下，经经传感器器转换的的电压信信号通过过输入电电路送AA/D
15、转转换器处处理，变变为相应应的数字字量，存存入到数数据存储储器中。（22）微处处理器对对采集的的测量数数据进行行必要的的数据处处理，如如特性补补偿、数数字滤波波、标度度变换等等。（33）显示示处理结结果，把把数据信信号处理理为显示示及记录录所要求求的信号号格式，通通过输出出接口电电路输出出并显示示与记录录。其信信息处理理的流程程图如图图3-11所示：输入接口数据采集数据存储特性补尝处理运算处理格式化处理记录显示用数据输出接口（ 驱动显示）图2 信信息处理理流程图图c.称重重数据处处理技术术测量精度度和可靠靠性是电电子秤设设计的关关键，引引入软件件数据处处理技术术，可以以克服或或弥补包包括传感感
16、器在内内的各测测量环节节硬件本本身的缺缺陷或弱弱点，使使原来靠靠硬件电电路难以以实现的的信号处处理可以以得到解解决，提提高电子子秤的综综合性能能。在电子子称重系系统中，主主要的数数据处理理技术有有：无效效物理量量的消除除、零漂漂处理、标度变变换技术术、非线线性补偿偿技术、数数字滤波波技术等等。（11）无效效物理量量的消除除。在称重重系统中中，称重重传感器器输出的的信号是是秤台、支支架和被被测物之之和的转转换信号号，实际际所要测测的是被被测物的的重量，因因此，秤秤台、支支架等是是无效的的物理量量，在信信号处理理过程中中要用软软件方法法来消除除。（22）零漂漂处理。零零位稳定定是影响响电子秤秤精度
17、非非常重要要的因素素，因受受温度或或其它因因素影响响将引起起零位不不稳定，这这种现象象称为零零漂。由由于零漂漂的影响响，零输输入信号号时，输输出可能能不为零零，为消消除这个个零位漂漂移值，采采用零位位补偿技技术，零零位补偿偿就是把把这个零零位漂移移值储存存起来，每每一数据据采集时时减去这这个数值值，得到到的数值值就是消消除零漂漂的有效效信号。总结在成本上上，该方方案设计计的电子子秤很经经济，所所选所用用器件都都是很廉廉价，能能够用于于我们的的生活；在测量量精度上上，具有有较高的的测量精精度；但但是该方方案只是是在微智智能化的的基础上上设计的的，随着着电子秤秤的发展展，正在在向目前前，电子子秤正
18、朝朝着小型型化、高高精度、智智能化、集成化，综合性，组合性发展，此方案测量范围不能任意设定，硬件也不能够依据不定的程序进行修改和扩展；输入输出数据与指令也不能使用不同的语言，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信。通过这次次课程设设计使我我懂得了了理论与与实际相相结合是是很重要要的，只只有理论论知识是是远远不不够的，只只有把所所学的理理论知识识与实践践相结合合起来，从从理论中中得出结结论，才才能真正正为社会会服务，从从而提高高自己的的实际动动手能力力和独立立思考的的能力。在在设计的的过程中中遇到问问题，可可以说得得是困难难重重，这这毕竟第第一次做做的，难难免会遇遇到过各各种各样样的问题题，同时时在设计计的过程程中发现现了自己己的不足足之处，对对以前所所学过的的知识理理解得不不够深刻刻，掌握握得不够够牢固，通通过这次次课程设设计之后后，一定定把以前前所学过过的知识识重新温温故。参考文献献1 阎石.数字电电子技术术基础.北京.高等教教育出版版社.220066