的设计与制作.doc

一.设计思路 1.1用什么显示测量值。 1.2电阻应变式传感器 (测量范围为2kg,其分辨力为1克，测量精度0.5％RD ± l字)。 1.3弹性敏感元件 1.4自感式传感器（基本变间隙自感式传感器，差动变间隙式传感器，螺管型电感式传感器） 二．选材 2.1.具有重量值的显示功能； 数码管（共阴，共阳）； 共阴------高电平驱动； 共阳------低电平驱动； L C D-----单片机（硬件系统，软件系统） 硬件------接口电路； 软件------应用； 2.2传感器； 2.2.1 电阻应变式传感器（电阻应变片） 金属电阻应变片------利用金属电阻的应变效应原理制成的。 半导体应变片 ------利用半导体材料的压阻效应原理制成。 2.2.2 压电传感器 2,2.3 电容式传感器 2.2.4 电阻应变式传感器 3.弹性敏感元件的选用； 柱式弹性元件 薄壁圆筒 悬臂梁 4.转换电路； .A/D或D/A转换电路； 三.整体设计方案（框图）。 3.1 系统总体设计方案比较与论证 在设计系统时，针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种： 方案一 数码管显示方案 结构简图如下图所示： 图2.1 数码管显示方案 此方案利用数码管显示物体重量，简单可行，可以采用内部带有模数转换功能的单片机。由此设计出的电子秤系统，硬件部分简单，接口电路易于实现，并且在编程时大大减少程序量，在电路结构上只有简单的输出输入关系。缺点是：硬件部分简单，虽然可以实现电子秤基本的称重功能，但是不能实现外部数据的输入，无法根据实际情况灵活地设定各种控制参数。由于数码管只能实现简单的数字和英文字符的显示，不能显示汉字以及其他的复杂字符，不能达到显示购物清单的要求。又因为采用了具有模数转换功能的单片机，系统电路过于简单，系统硬件的扩展必受到限制，电子秤的功能过于单一，达不到设计的标准。 方案二 前端信号处理时，选用放大、A/D转换等措施，尤其在显示方面采用具有字符图文显示功能的LCD显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力，而且满足设计要求，可以显示购物清单、所称量的物体信息等相关内容。 结构简图如下图所示： 图2.3 LCD显示的方案 目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大，被测信号经放大整形后送入单片机，由单片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。由于系统需要的按键较多，因此要加一个键盘显示管理芯片（ZLG7289）。单片机控制适合于功能比较简单的控制系统,而且其具有成本低,功耗低,体积小算术运算功能强,技术成熟等优点。但其缺点是外围电路比较复杂,编程复杂。使用这种方案会给系统设计带来一定的难度。 鉴于本电子秤的设计并不太复杂，单片机完全能实现所需功能，我们考虑材料有限，也由于我们刚接触，学的还不多。所以在具体设计时，采用了第一种设计方案。 3.2 数据采集部分的方案确定 传感器的定义：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换部分指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。现代科技的快速发展使人类社会进入了信息时代，在信息时代人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发和获取、传输和处理，而传感器处于自动检测与控制系统之首，是感知获取与检测信息的窗口；传感器处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程要获取的信息，都要通过它转换为易传输与处理的电信号。因此，传感器的地位与作用特别重要。 方案一 压力传感器 压力传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。 压力传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于动态力学量的测量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。目前多用于加速度和动态力或压力的测量。压电器件的弱点：高内阻、小功率。功率小，输出的能量微弱，电缆的分布电容及噪声干扰影响输出特性，这对外接电路要求很高。 方案二 电容式传感器 电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容变化的一种传感器。它有结构简单、灵敏度高、动态响应好、可实现非接触测量、具有平均效应等优点。电容传感器可用来检测压力、力、位移以及振动学非电参量。 电容传感器的基本工作原理可用最普通的平行极板电容器来说明。两块相互平行的金属极板，当不考虑其边缘效应（两个极板边缘处的电力线分布不均匀引起电容量的变化）时，其电容量为