本設(shè)計(jì)時(shí)基于單片機(jī)控制 只要利用電阻應(yīng)變片式傳感器和電子秤專用AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)的一跨電子秤

1 多功能電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及方案

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為硬件電路和軟件電路的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的仿真。在硬件電路設(shè)計(jì)中，主要采用基于單片機(jī)AT89S52為控制系統(tǒng)中心，電阻應(yīng)變式傳感器作為數(shù)據(jù)信號(hào)的采集模塊，利用電子秤專門的A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711對(duì)采集的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以便驅(qū)動(dòng)單片機(jī)，數(shù)據(jù)顯示采用LCD12864液晶屏顯示，采用4*4鍵盤電路實(shí)現(xiàn)其對(duì)系統(tǒng)的人工控制，在這幾個(gè)模塊的相互作用下以實(shí)現(xiàn)電子秤的基本功能。系統(tǒng)的軟件電路設(shè)計(jì)部分主要采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，其簡(jiǎn)單高效的有點(diǎn)有利于賦予各個(gè)功能。最后就是系統(tǒng)的整體仿真與調(diào)試，以此最終實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)控制的多功能電子秤的設(shè)計(jì)。滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)現(xiàn)功能。設(shè)計(jì)框圖如下：

2.2 傳感器的選擇

方案一：壓電式測(cè)力傳感器。壓電式測(cè)力傳感器主要是利用壓電元件能夠直接從力到電轉(zhuǎn)換的一種傳感器，在一些拉、壓的場(chǎng)合，大多是采用雙片或多片石英晶片作為壓電元件。因?yàn)樗膭偠容^大，測(cè)量范圍廣泛，有著較高的線性及穩(wěn)定性，優(yōu)越的動(dòng)態(tài)性能。在采用時(shí)間常數(shù)較大的電荷放大器時(shí)。能夠測(cè)量準(zhǔn)靜態(tài)力。

壓電式傳感器的主要工作原理就是壓電效應(yīng)，即一些物體在沿一定方向受到力的作用時(shí)而產(chǎn)生改變時(shí)，這樣的情況下它的表面上會(huì)產(chǎn)生電荷，如果把外力去掉時(shí)，表面又重新回到不帶電的情況，這種現(xiàn)象就稱為正壓電效應(yīng)。在壓電物質(zhì)的兩個(gè)電極的表面上，若施加交流電壓，這樣壓電片能觸發(fā)機(jī)械振動(dòng)，即壓電片在電極方向上有伸縮的現(xiàn)象，這也被稱為壓電材料的電致伸縮效應(yīng)，也就是逆壓電效應(yīng)。正是由于這樣的工作原理壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷只有在回路2具有無限大的輸入阻抗時(shí)才能得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，這也就意味這壓電傳感器只能作為動(dòng)態(tài)應(yīng)力的傳感器。由此可見，不能滿足本次設(shè)計(jì)的要求。

方案二：電阻應(yīng)變片式傳感器。電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬的應(yīng)變效應(yīng)。金屬絲的電阻值隨它受到的機(jī)械形變的變化而發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。然而被測(cè)量是荷重和力的應(yīng)變片式傳感器都都叫做應(yīng)變片力傳感器，這種傳感器在工業(yè)測(cè)量中應(yīng)用較為廣泛，它要求靈敏度和穩(wěn)定性都比較高。同時(shí)電阻傳感器有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、輸出精度很高、很好的線性和穩(wěn)定性等。

應(yīng)變片是利用其變化對(duì)應(yīng)的電阻變化，當(dāng)然在顯示過程中電阻式不便的，因此就需要把電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷夯蛘?a href='http://www.xsypw.cn/tags/電流/' target='_blank' class='arckwlink_none'>電流的變化，這樣一來就要有專門的測(cè)量電路，一般采用的電橋的方法。這種電橋的方法還分為直流電橋和交流電橋，其中直流電橋的特點(diǎn)是信號(hào)一般不會(huì)受到各元件和導(dǎo)線的分布電感及電容的影響，此外它的抗干擾能力比較強(qiáng)，但機(jī)械應(yīng)變的輸出信號(hào)比較小，所以就要求用增益大和穩(wěn)定性好的放大器放大。以便能夠提供足夠大的信號(hào)為后續(xù)電路提供信號(hào)。此外這樣的傳感器是能夠測(cè)量靜態(tài)重量的。

綜上所述，本次多功能電子秤的測(cè)量稱重模塊設(shè)計(jì)采用方案二，即采用電阻應(yīng)變片式傳感器作為稱重傳感器作為測(cè)量部分。