文档介绍：山东科技大学电工电子实验教学中心
创新性实验设计报告
课程名称:单片机原理及应用
实验项目名称_ 简易电子秤
姓名张建伟学号_ 0901100832
手机 ********** Email 1031639421@
专业_电气工程及其自动化班级 09-2
指导教师及职称_ 钟宁帆
开课学期 2011 至_ 2012 学年 1 学期
提交时间 2011 年 12 月 28 日
一、实验摘要
该简易电子秤以STC89C52RC单片机为控制器,以AD-DA-PCF8591芯片作为数模转换器,利用可调变阻器输出电压(0~5V)模仿重量传感器输出电压信号(0~100kg),通过AD-DA-PCF8591将此模拟量转化为数字量,输送给单片机,由单片机和按键来控制8位数码管显示总重量(kg)。
该简易电子秤完成的主要功能有:同时完成两个电子称的监测和显示,称量范围都为0~100kg,;用8位数码管分两路显示总重量(kg);各电子秤分别具有清零功能、重量累计功能、显示和重量超限提示功能。
二、实验目的
为了把平常所学的理论知识应用到实践中,把理论与实践相结合,同时为了增强自己的独立思考能力和实践动手能力,我将会通过这次创新性实验自行设计一个简易电子秤。通过调查,目前简易电子秤的设计方法有许多种,我查阅了各种资料然后结合实际设计了一个简易电子秤。该电子称的创新部分在于:能同时监测和显示两路数据,完成两个电子称的功能。除此之外该电子称也具有基本的功能和按键:具有显示数据归零按键、重量累计按键、重量显示按键以及累计重量超限报警提示等功能。
三、实验场地及仪器、设备和材料
实验场地:J11-324
实验设备和材料:
(Mini80开发板) 1块
2. STC89C52RC单片机芯片 1片
1条
1个
1台
四、实验内容:
1、实验原理
(一)控制部分的方案论证与选择
方案一:采用89C52作为控制核心。51单片机具有主频12M,三十二个I/O引脚,8K flash程序存储空间,256 byte RAM , 三个定时、计数器,五个中断源,且价格低廉,C语言程序编写容易,控制方便。
方案二:采用FPGA(现场可编程门阵列)作为系统的控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能,规模大,密度高。由于其集成度高,使其成本偏高,同时其芯片引脚较
多,实物硬件电路板布线复杂,加重了电路设计和实际焊接的工作。
方案三:采用ARM7芯片LPC2148,具有512K flash程序存储空间、主频达48M、三个定时器、四个外部中断、内部RTC、采用三级流水线模式运行程序,拥有I2C、SPI、UART等通信接口。同时其芯片引脚也较多,不便控制。且价格较贵。
方案选择:本系统可以采取89C52 、FPGA、ARM三种控制器。ARM比89C51单片机具有更强大的控制功能、更快的运行速度,可更快捷地进行高精度的测量,但本设计运行速度要求不高,89C52就能满足所需要的功能。因此综合考虑选择89C52作为控制部件。
(二)模数转换及显示部分的方案论证与选择
方案一:将电压信号输入A/D转换芯片TCL2573进行A/D转换,由于此芯片可直接用于数字显示,故转换后的数字量直接用数码显示器进行显示。此方案的优点是外部电路非常简单,能实现较高的精度。缺点是无法对A/D转换进行控制。
方案二:将电压信号输入到AD-DA-PCF8591进行模数转换,再将得到的数字信号送至单片机进行处理并送入数码管显示。此方案的优点是可控制性好,电路简单,采用单片机对数据稍加处理,能通过软件在一定程度上弥补与调试硬件所无法避免的数据抖动,使最终所测得的数据更可靠、参考性更强,而且价格也不贵。
方案选择:由于方案二所测得的数据可靠性高、参考性强、价格便宜、易于操作,综合考虑选择AD-DA-PCF8591作为A/D转换进行控制。
综上所述:本设计模块主要分为四个部分,信号采集部分、模数转换部分、信号的处理部分、显示部分。其中信号采集部分利用可调变阻器输出电压(0~5V)模仿重量传感器输出电压信号(0~100kg),数据处理及显示部分主要是用AD-DA-PCF8591进行对模拟数据的转换及用数码管对数据的显示。其模块方框图如下图所示:
各模块原理图及工作原理:
数据采集及模数转换部分原理图如下图所示:
利用可调变阻器输出电压模仿重量传感器输出电压信号,将输出电压通过AD-DA-PCF8591的模拟通道1和模拟通道2送入AD-DA-PCF8591内部进行模数转换。其中可调变阻器输出电压为0~5V,模拟的重量为0~100kg。