基于单片机的电子称传感器课程设计

电压（mv） -11 -31 -33 -46 -59 -72 -85 -97 -110 -124 从实验数据可以看出重量和电压的线性关系，我们只需要通过调整电路、运算电路、显示电路将测量的重量和显示的数值的线性系数求出来，就可以在数码管上显示出物体的重量。

2.2测量电路

本设计中的测量电路是电阻应变片传感器，就是将被测物理量的变化转换成电阻的变化，在经相应的测量电路而最后显示或记录被测值得变化（显示电路时显示*.***）。在这里，我们用电阻应变式传感器作为测量电路的核心，并根据设计书的要求，恰当地选择精度和范围度。

2.3 信号采集电路

本课题的信号采集电路是由电阻应变片传感器、信号调整电路(放大器电路)和ICL7109组成。传感器选择集成过载保护的SP20C-G501，内部含有电桥具有温度补偿的特点。放大器需要提供100倍左右的增益，所以选择INA128放大器设计电路，并设置RG为500Ω。

物体的重量信号先被传感器采集并转换成电阻的变化，再通过电桥将电阻的变化转换成电压显示出来，因为传感器所产的电阻变化产生的电压信号微弱，需要经过放大才能达到A/D转换器的输入电压要求，经测量需要100倍左右的增益。

图2-2 信号采集电路中传感器和放大器

力信号变化十分缓慢，所以滤波电路可以把频率做得很低。

敏感，所以滤波电路主要针对工频及其低次谐波引入的干扰。因为压

此放大器的放大倍数在500～600左右。由于 ICL7109对高频干扰不

别放大后从INA128的第6脚输出。A/D转换器ICL7109的输入电压

通过调节Rg的阻值来改变放大倍数。微弱信号Vi1和Vi2被分

变化范围是-10V～+10V，传感器的输出电压信号在0～20mv左右，因

图2-3 ADC0804原理图

经过放大电路的信号是模拟信号即模拟量，需要把它变成数字量才能送入单片机控制系统受理，所以需要有A/D转换电路。由对传感器量程和精度的分析可知， A/D 转换器误差应在 0.03%以下 ：

8位A/D精度： 2Kg/256=7.812克 12 位 A/D 精度： 2Kg/4096=0.488g 14 位 A/D 精度： 2Kg/16384=0.122g

考虑到其他部分所带来的干扰 ,8位 A/D 无法满足系统精度要求。作为一般小商品称重需求，我们只需要选择12位的A/D转换器就可以了。 双积分型 A/D转换器具有很强的抗干扰能力。对正负对称的工频干扰信号积分为零，所以对50HZ的工频干扰抑制能力较强，对高于工频干扰（例如噪声电压）已有良好的滤波作用。只要干扰电压的平均值为零，对输出就不产生影响。尤其对本系统，缓慢变化的压力信号，很容易受到工频信号的影响。故而采用双积分型A/D转换器可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12位的AD足以满足要求。另外双积分型A/D转换器较强的抗干扰能力，和精确的差分输入，低廉的价格。综合的分析其优点和缺点，我们最终选择了ICL7109。ICL7109输出12位二进制码，且与微处理器有较好的兼容性，可与89C52直接相连， 2.4 单片机及外围电路

（1）电源电路

系统没有能量的话还是不会工作的，所以还要有一个电源系统，单片机的标准电源是5V，可以有0.5V较大电压波动，传感器我用的是5V左右的电源，要求工作时电源要很稳定，所以我加了一个0805稳压芯片，它可以输出一个稳定的5V左右的电压。INA118和OP07这连个运放都要求有+5V和-5V的双电源，所以我用了一个迪龙的DLM05-12D05，它可以实现输入12V电压输出+5V和-5V的两路电压。

图 2-4 电源模块原理图

（2）数据处理系统

数据处理系统核心就是单片机，单片机具有结构简单，实用方便，实现模块化，可靠性高，处理功能强，速度快,低电压，低功耗，控制功能强，环境适应能力强。

该智能电子秤采用P89C52X2BN作为CPU，它是一种低功耗高性能的八位CMOS微控制器，与MCS-51微控制器件兼容本设计的控制电路。以单片机89C52为控制中心，负责接收数据和外接设备的信号，