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基于單片機和AD574的簡易電子秤的設計
本文基于單片機和AD574設計了款簡易電子秤。電子秤是根據重力作用測量物體質量的裝置，本文在分析測量原理的基礎上，選擇了比較簡單的51系列單片機作為主控制系統，根據測量要求設計了傳感器電路、AD轉換電路、超量程報電路、顯示電路、按鍵電路等，根據硬件電路，完成了相應的軟件設計。經過測試，該簡易電子秤應用簡單，方便快捷，具有良好的應用前景。
電子秤是種根據重力作用測量物體質量的檢測裝置，隨著電子技術的發展，在國民經濟的各個域，電子秤的應用越來越廣泛，對電子秤的要求也越來越高，本文根據當前電子秤的應用情況，分析采用單片機和AD574設計款簡易電子秤裝置，在分析測量原理的基礎上，選擇了比較簡單的51系列單片機作為主控制系統，根據測量要求設計了傳感器電路、AD轉換電路、超量程報電路、顯示電路、按鍵電路等，根據硬件電路，完成了相應的軟件設計。
1 測量原理
電子秤般由三部分組成，稱重傳感器、承重系統、傳力復位系統。在這個基礎上，分成了其他的硬件電路子單元，如單片機小系統電路、傳感器電路、AD轉換電路、超量程報電路、顯示電路、按鍵電路、存儲電路等。其測量原理是：將物體放置在承重系統的秤臺上時，其重量參數會通過傳感器，產生壓力-電效應，轉換為與其重量相對應的電信號，然后通過放大電路將電信號放大并經過AD處理，后將信號輸入給單片機處理，經單片機處理后，將輸入信息顯示在LCD上。測量的精度般由稱重傳感器決定。
2 硬件電路設計
2.1 總體設計框圖
根據其測量原理，設計整體硬件框圖如圖1所示。主要包含壓力傳感器電路模塊、放大電路模塊、AD轉換模塊、LCD顯示器模塊、閾值報模塊、單片機控制系統模塊。 2.2 傳感器電路設計
設計采用SP20C-G501電阻應變式傳感器，稱重傳感器由組合式S型梁結構及金屬箔式應變計構成，具有過載保護裝置。過程設計中采用惠斯登電橋進行電壓采集轉換，它能抑制溫度變化的影響，抑制*力強，補償方便簡單，因此選用的傳感器精度高、零漂小、工作穩定等。傳感器原理圖如圖2所示：
其工作原理：用應變片測量時，將其粘貼在彈性體上。當彈性體受力變形時，應變片的敏感柵也隨之變形，其阻值發生相應的變化，通過轉換電路轉換為電壓或電流的變化。由于內
部線路采用惠更斯電橋，當彈性體承受載荷產生變形時，輸出信號電壓可由下式(1)給出：
[Eout=R2×R4(R2+R4)×△R1R1+△R2R2+△R3R3+△R4R4×Ein] (1)
2.3 AD轉換電路設計
AD574是美國Analog Device公司生產的12位單片A/D轉換器。它采用逐次逼近型的A/D轉換器，大轉換時間為25us，轉換精度為0.05%，所以適合于高精度的快速轉換采樣系統。芯片內部包含微處理器借口邏輯(有三態輸出緩沖器)，故可直接與各種類型的8位或者16位的微處理器連接，而無需附加邏輯接口電路，切能與CMOS及TTL電路兼容。AD574采用28腳雙列直插標準封裝。
圖3 AD574芯片及與AT89s52的接線圖
2.4 LCD顯示電路設計
顯示電路采用LCD顯示。其驅動方式包括靜態驅動、動態驅動。本設計采用動態驅動的方式，電路原理圖如圖4所示。
2.5 報電路設計
報電路采用有源蜂鳴器設計，只要通電流即可發聲進行報，在其兩端并聯個反向的二管，防止誤報。
3 程序設計
根據硬件原理分析和設計，軟件同樣分為幾個部分：傳感器信號采集部分、AD轉換部分、顯示部分和報部分，其中數據處理部分為重要，處理過程同樣比較復雜。必須利用單片機的中斷系統結構，如圖6所示。
4 結論
本論文通過對電子秤的稱重原理進行分析，在此基礎上介紹了硬件設計和軟件設計，后完成了本簡易電子秤裝置的設計，采用高精度AD轉換芯片AD574和實時處理的MCU-AT89C52單片機進行處理，精度高，操作簡單，可推廣性強。
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