电子设计竞赛设计报告 - 图文(3)

合肥学院第八届电子设计竞赛

不平衡电压与作用在传感器上的载菏P成正比，从而将非电量转化成电量输出。

R1、R2、R3和R4组成惠更斯电桥，将2对电阻应变片的阻值变化转变成输出电

压。

3.2 A/D转换器

A/D转换的作用是进行模数转换，把接收到的模拟信号转换成数字信号输出。题目要求称重数值位数为5位，因此对A/D转换器的精度要求非常高。

该设计用的是IT公司生产的10位逐次逼近的TLC1549数模转换器，该器件具有两个数字输入端和一个3态输出端，它们提供与微处理器串行端口的3线接口。具有自动采样保持功能，采取差分基准电压高阻输入，可按比例量程校准转换范围，实现低误差的转换。.A/D转换器的位数确定与整个测量控制系统所需测量控制的范围和精度有关，系统精度涉及的环节很多，包括传感器的变换精度，信号预处理电路精度A/D转换器以及输出电路等。

A/D转换器的原理图如下所示。

3.3按键和现实模块

矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用户可以通过矩阵键盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。

我们采用4*4矩阵键盘和LCD12864和320*240显示，分别采用串行和并行方式让他们与单片机连接，矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用

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户可以通过矩阵键盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。 它们与单片机的连接图如下

按键电路原理图

3.4电源模块

虽然购买的开关电源带负载的能力比较好，比较稳定；但是为了提升自己的动手能力，我们选择自己焊接所需的电源。采用LM317及LM337为主的三端稳压器控制的可调电源。调节范围在1.25—19.0V。

设计要求电源供给所有模块±15V电压。电源电路原理图如附录5所示，三端稳压芯片LM317起稳压作用，2200uf电解电容、100uf和0.33uf瓷片电容起滤除纹波作用，输出±15V提供给各单元电路。

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32D1141U1LM317AHLINEVOLTAGEVREGCOMMON10R120kΩR2C7100nF233N250C12.2mFC3100nF9C533uFD21N571913R410kΩ01kΩ50%Key=AC9100uF46C633uF5COMMONVREGVOLTAGELINER31kΩ50%Key=AC87100nFR620kΩC22.2mFC4100nFR510kΩ14D31N5719C10100uF11U2LM337H

电路原理图

4 系统程序

4.1 Protel软件

4.1.1 Protel硬件开发软件介绍

Protel是目前国内最流行的通用EDA软件，它是将电路原理图设计、PCB板图设计、电路仿真和PLD设计等多个实用工具软件组合后构成的EDA工作平台，是第一个将EDA软件设计成基于Windows的普及型产品。它集成了软件界面、仿真功能和PLD设计和信号完整性分析，在此基础上Protel 99SE又增加了一些新的功能，用户使用更加方便灵活。Protel的功能十分强大，在电子电路设计领域占有极其重要的地位。它以其强大功能和实用性，逐渐获得广大硬件设计人员的青睐，是目前众多EDA设计软件中用户最多的产品之一。

4.1.2 Protel软件组成

Protel软件主要由电路原理图设计模块、印制电路板设计模块（PCB设计模块）、电路信号仿真模块和PLD逻辑器件设计模块等组成，各模块具有强大的功能，可以很好的实现电路设计与分析。

4.1.3 原理图设计模块（Schematic模块）

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电路原理图是表示电气产品或电路工作原理的重要技术文件，电路原理图主要由代表各种电子器件的图形符号、线路和结点组成。Schematic模块具有如下功能：丰富而灵活的编辑功能、在线库编辑及完善的库管理功能、强大的设计自动化功能、支持层次化设计功能等。Protel软件还有很多功能，在本次设计中我们主要用到的是原理图设计，

4.2程序软件设计

以STC89C52单片机为主控制器，完成传感器检测数据的处理、键盘操作处理和显示处理。AVR单片机提供A/D转换、时钟显示和EEPROM数据掉电保护。传感器输出模拟电压放大后经AVR单片机集成A/D转换器转换成数字量，通过UART串口通讯传至STC89C52单片机进行处理。

系统程序流程图如下图所示：

图10 系统程序流程图

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5系统测试及理论分析

5.1系统测试步骤

（1）们准备了5种重量的物体进行测试，分别为0kg,5kg,10kg,15kg,20k。 （2）测量的第一步为：分别在传感器端加上以上重量的物品，测出传感器输出端的输出电压值，结果在附件中。

（3）第二步，传感器不放物品，测其零票以及盘重带来的影响，结果如附件所示，值得注意的是，零漂时时可能不一样，所以在具体测试的时候应根据情况需要来消除零漂。

（4）第三步，传感器分别放上以上物品，在ad620端测起输出电压，记录起电压值，结果如附件所示。

（5）观察显示屏，分别记录当放上以上重量后显示瓶显示的重量，录入表中，并计算误差。

5.2测试方法和测试结果

（2）称重范围测试。传感器参数显示称重范围为0～20kg，选取磅秤砝码，从最小重量砝码开始，无称重，再逐个往上加，直到有称重时停止，再换小砝码细秤，测出称重下限为100g。用15kg砝码测试，计价秤能正常工作。

（3）电子计价秤精度测试。分别将重量为600g,2kg,8kg,12kg的砝码放在电子秤上称重，单价预置为10元/Kg。根据公式①计算出重量的秤量精度；总额用公式②计算；总额的误差用公式来计算，将数据记录于下表2中。分析得出结论，传感器测量不够灵敏，A/D转换速度也是造成此结果的原因。

① 误差 =

测量值?实际值实际值?100%

② 总额 = 重量 × 单价 ③ 误差?测量值?实际值

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重量（Kg） 测量项目 0 5 10 15 20 25

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