2016年TI杯大学生电子设计竞赛题G-简易电子秤V3_百度文库
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2016年TI杯大学生电子设计竞赛题G-简易电子秤V3
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2016年TI杯大学生电子设计竞赛题G-简易电子秤V3
2016年TI杯大学生电子设计竞赛 G 题：简易电子秤应变片1. 任务设计并制作一个以电阻应变片为称重传感器的简易电 子秤，电子秤的结构如右图所示。如右图所示，铁质悬臂梁 固定在支架上，支架高度不大于 40cm，支架及秤盘的形状 与材质不限。悬臂梁上粘贴电阻应变片作为称重传感器。支 架2．要求（1） 电子秤可以数字显示被称物体的重量， 单位克 （g） ； （ 10 分）被称 物体秤盘（2）电子秤称重范围 5.00g~500g；重量小于 50g，称重误差小于 0.5g；重量在 50g 及以 上，称重误差小于 1g； （3）电子秤可以设置单价（元/克） ，可计算物品金额并实现金额累加； （4）电子秤具有去皮功能，去皮范围不超过 100g； （5）其他。 （6）设计报告：项 方案论证 理论分析与计算 电路与程序设计 测试方案与测试结果 设计报告结构及规范性 目 主要内容 比较与选择，方案描述 系统相关参数设计 系统组成，原理框图与各部分的电路图，系统 软件与流程图 测试结果完整性，测试结果分析 摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性。 总分 5 5 2 20（50 分） （15 分） （15 分） （10 分） （20 分）满分 3 53．说明（1）称重传感装置需自制，不得采用商用电子称的称重装置。 （2）铁质悬臂梁可用磁铁检验，悬臂梁上所用电阻应变片的种类、型号、数量自定。 （3）测试时以砝码为重量标准。G-1
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简易电子秤的设计
　　【摘要】在日常生活中，电子秤随处可见，应用非常广泛。文章介绍了一种简单、智能化电子秤的设计。采用HX711芯片作为AD转换器，将称重传感器的微弱电信号进行放大、AD转化等，使得电子秤的设计不仅简单，而且精度高。 中国论文网 /8/view-5982502.htm　　【关键词】HX711；电子秤 　　一、简易智能电子秤系统结构与原理 　　二、硬件设计 　　1.称重传感器设计 　　2.转换器模块计 　　在实际的测量和控制系统中检测到的常是时间、数值都连续变化的物理量，这种连续变化的物理量称之为模拟量，与此对应的电信号是模拟电信号。模拟量要输入到单片机中进行处理，首先要经过模拟量到数字量的转换，单片机才能接收、处理。实现模/数转换的部件称A/D转换器或ADC。HX711是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A或通道B，与其内部的低噪声可编程放连。通道A的可编程增益为128或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B则为固定的64增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。 　　三、软件设计 　　为了方便程序调试和提高可靠性，程序设计采用自上而下、模块化、结构化的程序设计方法，把总的编程过程逐步细分，分解成一个个功能模块，每个功能模块相互独立，每个模块都能完成一个明确的任务，实现某个具体的功能。软件设计流程图如图3所示。 　　四、结束语 　　该电子秤软、硬件设计简单，能够测量物体的重量，同时能够计算物品的价格。硬件上称重传感器采用基于应变式电阻电桥，将待测重量转换为电信号，由于电信号非常微弱，采用专用AD转换芯片HX711，该芯片具有放大，转换精度高的优点，所以在硬件设计非常简单。软件设计上主要完成好硬件初始化，通过按键设定待测物品的单价，最终计算出物品的价格。 　　参考文献 　　[1]李敏.传感器应用技术[M].人民邮电出版社. 　　[2]于彤.传感器应用[M].人民邮电出版社. 　　作者简介：程智（1983―），男，湖北黄冈人，大学本科，助教，研究方向：电子信息技术。
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简易电子秤的设计报告(3篇)
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简易电子秤的设计报告(3篇)
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3秒自动关闭窗口基于单片机的简易电子秤
张桂红摘要：系统主要由单片机、应变片传感器模块、差动放大模块（由IN333构成的）、A/D转换模块（HX711AD采集芯片）、显示模块、电源模块组成。通过系统软硬件调试，可以测量从1g～500g的重量，且误差较小，可满足设计要求。关键词：单片机；应变片；差动放大；AD采集中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：（4-021 方案论证处理器模块：采用STC公司的STC12C5A60S2，此单片机超强加密、高速，高可靠、低功耗，超低价、强抗静电，强抗干扰，且具有内部A/D转换接口不需要外接A/D转换芯片，具有内部D/A转换PWM，操作也较为简单，性价比较高。传感器模块：采用臂全桥传感器电路，该电路具有零点补偿，消除了温度带来的误差，测试结果误差大大减小，灵敏度很高，可以用于微小物体的测量。差动放大模块：采用TI公司的IN333芯片构成差动放大器模块电路。IN333为集成运放芯片，只需要给其供电，并接入一个相应大小的电阻就可以很好的控制器放大倍数。优点：电路简单，引入干扰较小且更为精确。本系统先通过四臂全桥电路将应变片的电阻变化量转化为电压信号输出，但输出的电压信号过小单片机无法检测，因此该信号需经IN333放大电路放大后再接入A/D采集模块，最后送单片机进行计算，并显示当前的重量。2 理论分析与计算2.1 应变片的贴法和粘贴位置应变片的粘贴：应变片只有与试件一同伸缩，才能较好的反映试件的应变，所以应变片必须粘贴在试件上粘贴要牢固。粘贴的位置对最终的测量起到至关重要的作用，位置不对测试的结果也很难准确。2.1.1 应变片的粘贴1）粘合剂的选用：选用粘合剂时，要根据应变片的基片材料、工作温度、潮湿程度、稳定性要求、有无化学腐蚀、粘贴时间等多个因素合力选择粘合剂。常用有502、环氧树脂，703硅胶等。2）试件处理：为了保证一定的粘合强度，必须将试件表面处理干净，清除杂质、油污及表面氧化层等。粘贴表面保持平整，表面光滑。2.1.2应变片的位置粘贴应变片的位置很重要，对试件进行分析计算找出试件的应变区将应变片良好的粘贴在应变区才会得到较准确的测量数值。轴向拉伸试验，粘贴在应变区后粘贴角度也会影响最终的测量。假设轴向应变为A，横向变形系数为U，横向应变为-UA，粘贴角度偏差为X。则实际应变为。2.2 四臂全桥四臂全桥在实验过程中四个桥臂的电阻阻值都会发生变化，且四臂电桥相比于单臂和双臂电桥测量准确性大大提高，也更加灵敏，具有零点补偿，和温度补偿在恶劣环境中也可以较好工作。并且在桥式电路中相邻应变片应该接相反电阻变化的（即拉伸的应变片与压缩的应变片必须都相邻）。电桥电路如图1所示：2.3 输入输出数据拟合方程通过A/D采集模块后，单片机会接收到电压值所对应的数字量，必须找到该数字量与砝码重量的对应关系。因此将1g～500g砝码依次放入托盘，测量10次加砝码和减砝码的数据，通过excel表格，找出多次测试数据之间的拟合方程，依据该拟合进行程序设计。2.4 悬臂梁选择悬臂梁在试验中起着至关重要的作用，应变片粘贴在上面，主要的受力体与形变体。悬臂梁的形状是实验结果的准确性决定性因素，悬臂梁材料最好选用铝合金或其他合金其形变性更好，对应变力的测量更为准确，其他材料也可以作为悬臂梁的材料但测量结果与合金相比还是有一定差距。市面上的悬臂梁都是合金材料，不含铁，无法满足设计要求。经过多次实验，本设计最终确定用两片钢条（含铁，可被磁铁吸附）来作为悬臂梁。3 电路与程序设计3.1系统组成系统主要由应变片传感器模块、差动放大模块，A/D转换模块、显示模块、电源模块组成。应变片传感器模块主要由传感器桥式电路构成；差动放大模块主要由IN333构成差动放大电路；A/D采集模块主要由HX711AD采集芯片来实现；显示模块采用显示较为全面直观的12864作为显示器件；电源模块用的是整流桥加三端稳压管构成直流稳压电源。3.2硬件电路设计硬件电路设计部分主要是差动放大电路，差动放大电路是由TI公司的芯片IN333、基准源构成。IN333是TI公司生产的一款自归零的仪表放大器，具有轨到轨输入输出特性，同时其内建的射频干扰滤波器可以有效减少空中电磁波对仪表放大器输入级的影响，并且芯片的REF引脚可以使输出含有一个固定的直流偏置，方便后端运放或ADC电路的设计，同样的需要一个低阻抗的电压进行驱动。
电脑知识与技术
2016年24期
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