文档介绍：基于MCS-51的电子称设计
摘要：本文设计一种利用电阻应变式压力传感器和MCS-51单片机等器 件制作的电子秤。该秤可以对量程范围内的物体进行称量，能实现称重、数 码显示、去皮/清零等功能。该电子秤利用电桥测量原理，将压力应变传感器 阻值转换为电压值，再经过放大器将电压放大，通过确定输出电压和标准重 量的关系，形成一台原始电子秤。采用全桥测量电路，经过三运放大电路进 行信号放大，具有精度高，性能稳定，测量准确，使用更方便的优点。而且 电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路， 使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。将此输出电压经过模数转换， 送入MCS-51单片机处理，再控制数码管驱动电路，最后显示出测量结果。
关键词：电了秤；应变式压力传感器；电桥；放大电路；单片机
引言：本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过 对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲 (V)改为重量纲(g)即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元 器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种, 本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而 三运放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放 大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。ADC0809 A/D转换的作用是 把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电 路中去，最后由显示电路显示出测量结果。
1方案设计
本设计由以下几部分组成：电阻应变传感器、信号放大器、模数转换、 单片机、显示器。其流程图如图1所示。
应变
传感
器
显示
输出
图1电子称的流程图
由电阻应变式传感器感受被测物体的质量，通过电桥输出电压信号，通 过放大电路将输出信号放大，而后送入A/D转换单元进行模数转换，将转换 后的数字信号送给单片机；单片机接收数据后，对数据进行处理，将其转换 为对应的重量信息，送液晶显示模块进行显示。单片机同时也可以进行去皮 调零操作，因此单片机还需查寻键盘是否有输入，执行相应的功能。
2硬件详细设计
1电阻应变传感器硬件设计
电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成 电阻变化的元件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。电阻应变片产生的 误差，主要来源于温度的影响，本设计主要在实验室内进行，温度的影响暂 不处理。电阻应变式传感器结构图如图2所示。
应变片
托盘
图2电阻应变式传感器结构图
在电桥测量电路中，将一对变化相反的应变片接入电桥一臂，另一臂接 两个相同的阻值作为基准值；当桥臂电阻初始值Rl=R2=R3=R4=350时平 衡，其变化值为AR1=AR2= AR3=AR4=d时，其桥路输出电压Uout与d 成正比。
2. 2放大电路硬件设计
由于传感器输出的信号比较微弱,必须通过一个放大器对其进行放大， 才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求。本设计中选用由三运放构成的 具有高输入阻抗，高共模抑制比的仪表放大器作为前级，再接一个反相比例 放大器作为后级输出。另外，仪表放大电路中电阻Rwl可用于微调放大倍数; 而后级放大器原接地端现在通过Rw2接入一电压值，可以对输出电平进行平 移。放大电路图如图3所示。
图3传感器输出信号放大电路图
2. 3单片机硬件设计
对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括单片机、晶振电路和复位 电路。单片机的最小系统电路图如图4所示。
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30
图4单片机最小系统电路图
复位电路:由电容串联电阻构成，一般C取10u, R取8. 取法的，原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电 平。
晶振电路:典型的晶振取11. 0592MHz （因为可以准确地得到960