电桥实验仪设计与研究毕业论文.doc

PAGE 第 PAGE 1页 摘要 电桥是用比较法测量各种量（如电阻、电容、电感等）的仪器。最简单的是由四个支路组成的电路。各支路称为电桥的“臂”。论文设计了一种用于测量电阻的直流电桥。测量电桥由电源电路、半桥测量电路、A/D变换器、微处理器与LED等构成。电源由高精度的直流源提供。 设计的主要意义为了设计电桥实验仪，一种价格低廉的小型实验设备，通过实验基本能掌握应变片的粘贴技术和应力应变的测量方法，让我们对试验仪有更一步的了解。设计中主要完成应变片粘贴流程，应用protell99软件设计电路板图，给出应变计在电桥中的各种接法等。在不同组合方式下，如何实现温度补偿，怎样从复杂的变形中测量所需要的应变分量，以及如何提高测量灵敏度。 关键词：直流电桥, 试验仪, 应变片, 单片机 目目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 第一章 绪论 3 1.1 课题研究背景 4 1.2 研究的内容及原理 4 1.3 发展与展望 5 第二章 电桥试验仪的硬件设计 6 2.1 直流电源的设计 7 2.2 电桥实验仪输入电路的设计 8 2.2.1 传感器电路 8 2.2.2 A/D转换部分 13 2.3 CPU的选择 13 2.3.1 AVR单片机的工作原理 13 2.3.2 ATMEGA168单片机 15 2.4 输出显示电路设计 16 2.5 PCB的设计 18 第三章 电桥试验仪的软设计 18 3.1 汇编语言 19 3.2 Protel 99SE的运用 20 第四章 调试与分析 23 4.1 LED驱动 23 4.2 A/D转换驱动 24 4.3 ATmega168的指令 25 第五章 毕业设计总结 27 附录1 28 附录2 31 致谢 35 参考文献 36 第一章 绪论 旷日持久的美国次贷危机最终转化为严峻的全球性金融危机，国际金融动荡加剧，金融经济危机已经迅速蔓延成实体经济危机。中国在这样全球性经济萧条的形势下，GDP增速下滑，今后一个时期我国经济运行面临新的不确定因素，国民经济的不景气对 直流单臂携带式电桥行业影响很大，就要求我们站在全球视野的高度、把握好经济发展的周期、剖析国家宏观政策走向，对直流单臂携带式电桥行业市场情况具体问题具体分析，认清形势、抓住机遇，合理预测直流单臂携带式电桥行业未来走势，制定正确的发展规划、及时调整发展战略、积极开拓新的市场，在危机中立于不败之地，在发展中更上一层楼。 1.1 课题研究背景 随着大规模集成电路、计算机技术的迅速发展，以及人工智能在测试技术方面的广泛应用，传统的电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化逐步形成了一种完全突破传统概念的新一代测试仪器——智能仪器。目前，有很多的传统电子仪器已有相应的替代产品，而且还出现不少全新的仪器类型和测试系统体系。在科学技术高速发展的今天，如何用简单便宜，性能良好的元器件制造出对人类生活有用的产品，已经成为人们研究的主要趋势。 单片机的诞生，对各种智能仪器的产生和发展起到了很大的推进作用。所谓单片机，普遍认为它是在一块硅片上集成了中央处理器单元（CPU），存储器（RAM，ROM，EPROM）和各种输入、输出接口（定时器，计数器，并行I/O口，串行口，A/D转换器以及脉冲调制器PWM等），这样一块芯片具有一台计算机的功能，因而被称为单片微型计算机。 单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。 传感器是人类探知自然界信息的触角。它是一种能把特定的被测量信息按一定的规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。传感器在本次设计实验中起着一个非常重要的作用，它作为把重量等非电量的变化转化为电量的变化并输出的装置，为接下来通过单片机测量、控制和显示铺平了道路。在本次设计中采用的是电阻应变式单臂电桥传感器。 1.2 研究的内容及原理 用以实现测试目的所运用的方式方法称为测试技术。完成测试任务首先要搭建测量系统，它是以客观和实验方式对客体或事件的特性或品质加以定量描述。也就是说，其结果必须不依赖于观察者并以实验为依据。数值大小必须与所描述的特性遵循相同的规律。测试的主要目的是过程监测，如环境温度测量，气体和水体积测量以及临床监测。另一个目的是过程控制，例如，研究不规则形状物体内部的温度分布或确定汽车碰撞时仿真模型驾驶员各部位的力分布。 LED显示 LED显示 A/D转换CS5532 A/D转换 CS5532 ATmega168 电源部分 电源部分 应变