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亭</FONT></A></TD>
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<TR>
<TD><FONT color=#000000>
<P class=style27 align=center>山东省电子设计大赛 </P>
<P class=style27 align=center>（ 2004 年） </P>
<P class=style27 align=center> </P>
<P class=style27 align=left>参赛学校： 山东大学 </P>
<P class=style27 align=left>指导教师： 万 鹏 姚福安 </P>
<P class=style27 align=left>设计者： 刘永胜 杜 辉 杨媛媛 </P>
<P class=style27 align=center>2004 年 9 月 13 号 </P>
<P class=style27 align=center> </P>
<P class=style27 align=center><STRONG>摘 要 </STRONG></P>
<P class=style27><STRONG>本系统采用单片机 AT89S52
为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。系统的硬件部分包括最小系统板，数据采集、人机交互界面三大部分。最小系统部分主要是扩展了外部数据存储器，数据采集部分由压力传感器、信号的前级处理和
A/D 转换部分组成。人机界面部分为键盘输入 ， 128 <A
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title=点击在新窗口查看原始图片 height=7
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onload="java_script_:if(this.width>300)this.width=300"
border=0></A>64 点阵式液晶显示，可以直观的显示中文，使用方便。 </STRONG></P>
<P class=style27><STRONG>软件部分应用单片机 C
语言实现了本设计的全部控制功能，包括基本的称重功能，和发挥部分的显示购物清单的功能，可以设置日期和重新设定 10
种商品的单价，具有超重报警功能，由于系统资源丰富，还可以方便的扩展其应用 </STRONG></P>
<P class=style27 align=center><STRONG>第一部分： 方案论证与比较 </STRONG></P>
<P class=style27><STRONG>一、控制器部分 </STRONG></P>
<P class=style27>本系统基于
51系列单片机来实现，因为系统需要大量的控制液晶显示和键盘。不宜采用大规模可编程逻辑器件：CPLD、FPGA来实现。（因为大规模可编程逻辑器件一般是使用状态机方式来实现，即所解决的问题都是规则的有限状态转换问题。本系统状态较多，难度较大。）另外系统没有其它高标准的要求，我们最终选择了AT89S52通用的比较普通单片机来实现系统设计。内部带有8KB的程序存储器，在外面扩展了32K数据存储器，以满足系统要求。
</P>
<P class=style27><STRONG>二、数据采集部分 </STRONG></P>
<P class=style27><STRONG>（ 1 ）、传感器 </STRONG></P>
<P class=style27 align=left>题目要求称重范围 9.999Kg ，重量误差不大于 <A
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title=点击在新窗口查看原始图片 height=11
src="1.files/danzichen_clip_image004.gif" width=46
onload="java_script_:if(this.width>300)this.width=300"
border=0></A>Kg ，考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重— <A
href="1.files/danzichen_clip_image006.gif" target=_blank><IMG
title=点击在新窗口查看原始图片 height=14
src="1.files/danzichen_clip_image006.gif" width=54
onload="java_script_:if(this.width>300)this.width=300"
border=0></A>。我们选择的是 L-PSIII 型传感器，量程 20Kg ，精度为 <A
href="1.files/danzichen_clip_image008.gif" target=_blank><IMG
title=点击在新窗口查看原始图片 height=11
src="1.files/danzichen_clip_image008.gif" width=39
onload="java_script_:if(this.width>300)this.width=300"
border=0></A>，满量程时误差 <A href="1.files/danzichen_clip_image010.gif"
target=_blank><IMG title=点击在新窗口查看原始图片 height=10
src="1.files/danzichen_clip_image010.gif" width=7
onload="java_script_:if(this.width>300)this.width=300"
border=0></A>0.002Kg 。可以满足本系统的精度要求。其原理如下图所示： </P>
<P class=style27 align=center><A href="1.files/2736.jpg"
target=_blank><IMG title=点击在新窗口查看原始图片 height=162
src="1.files/2736.jpg" width=240
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border=0></A></P>
<P class=style27
align=left>称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下式给出：
<A href="1.files/2737.gif" target=_blank><IMG title=点击在新窗口查看原始图片
height=42 src="1.files/2737.gif" width=300
onload="java_script_:if(this.width>300)this.width=300"
border=0></A></P>
<P class=style27 align=left><STRONG>（ 2 ）、前级放大器部分 </STRONG></P>
<P class=style27>压力传感器输出的电压信号为毫伏级，所以对运算放大器要求很高。 我们考虑可以采用以下几种方案可以采用：
</P>
<P class=style27>方案 一 、利用普通低温漂运算放大器构成多级放大器。 </P>
<P class=style27>普通低温漂运算放大器构成多级放大器会引入大量噪声。由于 A/D
转换器需要很高的精度，所以几毫伏的干扰信号就会直接影响最后的测量精度。所以，此中方案不宜采用。 </P>
<P class=style27>方案二、由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器。 </P>
<P class=style27 align=left>差动放大器具有高输入阻抗，增益高的特点，可以利用普通运放 ( 如 OP07)
做成一个差动放大器。 </P>
<P class=style27 align=center><A href="1.files/2738.jpg"
target=_blank><IMG title=点击在新窗口查看原始图片 height=230
src="1.files/2738.jpg" width=300
onload="java_script_:if(this.width>300)this.width=300"
border=0></A></P>
<P class=style27 align=left>电阻 R1 、 R2 电容 C1 、 C2 、 C3 、 C4
用于滤除前级的噪声， C1 、 C2 为普通小电容，可以滤除高频干扰， C3 、 C4 为大的电解电容，主要用于滤除低频噪声。 </P>
<P class=style27 align=left>优点：输入级加入射随放大器，增大了输入阻抗，中间级为差动放大电路，滑动变阻器
R6 可以调节输出零点，最后一级可以用于微调放大倍数，使输出满足满量程要求。输出级为反向放大器，所以输出电阻不是很大，比较符合应用要求。
</P>
<P class=style27 align=left>缺点：此电路要求 R3 、 R4
相等，误差将会影响输出精度，难度较大。实际测量，每一级运放都会引入较大噪声。对精度影响较大。 </P>
<P class=style27>方案 三 ：采用专用仪表放大器，如： INA126，INA121等。 </P>
<P class=style27>此类芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口简单。
</P>
<P class=style27>以 INA126为例,接口如下图所示： </P>
<P class=style27 align=center><A href="1.files/2739.jpg"
target=_blank><IMG title=点击在新窗口查看原始图片 height=124
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