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称重仪的设计 [摘要]本系统采用单片机at89c51为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。系统的硬件部分包括最小系统板，数据采集两大部分。最小系统部分主要是实现数码管显示及键盘控制，数据采集部分由称重仪模拟器、信号的前级处理（采用仪表放大器ina121）和双积分a/d转换部分组成。由于称重仪设计中电路的精度及抗工频干扰能力要求较高，故选用精度较高的仪表放大器ina121和抗工频干扰能力较强的双积分a/d转换器mc14433。 介绍 称重仪是电子衡器的一种，电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段,对加强企业管理、严 格鲁吉亚在生产、贸易结算、运输、港口测量和科学研究方面发挥了重要作用。电子衡器具有响应速度快、测量范围宽、应用范围广、结构简单、操作方便、信号远程传输、计算机控制等特点。广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口工程机械制造、国防等领域。 在工业现场和环境中干扰源是各种各样的，如噪音干扰、工频干扰等，抗工频干扰能力成为衡量电子衡器性能的重要指标。为了具备这一性能，市场上的电子衡器的电路普遍较复杂，相对地，成本也较高。而本产品电路简单，成本低，抗工频干扰强，具有很好的推广价值。 1.设计要求及系统设计方案 1.1设计要求 简要描述本次的设计要求如下：设计称重仪，将模拟器输出的微弱信号（0~12mv）放大，然后进行失真和误差小的a/D转换。要求具有较强的抗工频干扰能力。最后，用AT89C51单片机对数字信号进行处理，控制数码管显示。浮动误差要求在0~2.00%之间，显示值与输入信号值的比值要求在1.55~1.75之间。 1.2系统总体设计 输入信号经前置放大器放大后，经a/D转换器转换成BCD码，再送入单片机AT89C51 中进行处理，最后把数据送出数码管显示。 一 输入信号at89c51前级放大数码管显示a/d转换键盘处理 图1-1总体系统设计 2、各电路模块设计方案的选择 2.1电源模块 放大模块与a/d转换模块需要正负电源，且要求电源具有稳定性。方案一：采用mc7812(正压)mc7912mc（负压）构成的的±12v稳压电源。但其不可调，不能满足所需要的正负5v电源的要求。 方案二：采用自制电源，可调三端集成稳压器，输出电压可连续调节，cw317系列（LM317）三端稳压器，输出电压为正；Cw337系列（lm337）三端电压调节器，输出负电压。自制电源输出电压可调范围uo=-12~12V，满足要求。 2.2放大模块 由于压力传感器的输出电压信号为毫伏级，运算放大器的精度非常高。 方案一：高精度低漂移运算放大器构成差动放大器。差动放大器具有高输入阻抗，增益高的特点，可以利用普通运放(如op07)做成一个差动放大器，如图2-1所示。 二 图2-1op07构成的差动放大器 电阻器R1、R2和电容器C1、C2、C3和C4用于过滤前级的噪声。C1和C2是能够过滤高频干扰的普通小电容器。C3和C4是大型电解电容器，主要用于过滤低频噪声。然而，其电路复杂，所需元件多，成本高。 方案二：选用仪表放大器ina121芯片。其内部结构图如图2-2所示： 图2-2 ina121的内部结构 ina121是texesinstrumentsbb公司生产的fet输入、低功耗仪器放大电路，性能优越。前置放大电路的放大倍数设置为50。较小的前置放大倍数可以避免极化电压的影响。电压放大电路的放大倍数设置的较高（取为100~200倍），则可以保证总的放大倍数。 仪器放大器ina121具有电路简单、元器件少、成本低等优点。 2.3a/d转换模块 三 方案一：采用8位a/d转换器adc0809。adc0809是逐次逼近式a/d转换期，双列直插式，最快的转换速度为100us，其引脚图如图2-3所示。 图2-3adc0809引脚图 它由8路模拟开关，8位a/d转换器，三态输出锁存器以及地址锁存器译码器等组成。但其抗工频干扰能力较弱。 方案二：采用双积分A/D转换器。双积分A/D转换器具有很强的抗工频干扰能力。正负对称工频干扰信号的积分为零，对50Hz工频干扰有较强的抑制能力，对较高的工频干扰（如噪声电压）有良好的滤波效果。只要干扰电压的平均值为零，它对输出没有影响。特别是对于这种系统，缓慢变化的压力信号容易受到工频信号的影响。因此，采用双积分A/D转换器可以大大降低对滤波电路的要求。 作为电子秤，系统对ad的转换速度要求并不高，精度上11位的ad足以满足要求