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电子秤设计_系统设计

2021-04-28 11:25:09

  随着电子技术和自动化测量技术的不断发展,传统的称重系统在功能、精度、性价比等方面已难以满足人们的需要,尤其在智能化、便携式、对微小质量的测量方面更显得力不从心。近年来,新型单片机的出现和集成电路技术的发展为更新产品设计,研制高性价比的称重控制器提供了条件。电子秤设计采用AVR单片机为控制核心,结合电阻应变式压力传感器和相应的信号采集电路,设计出一种高精度、多功能、低成本的新型电子秤。

  1 系统总体设计

  首先由称重传感器采集因压力变化而产生的电压信号,通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号,把数字信号送入AVR单片机,单片机做相应的处理后,得到当前物体重量的数据,并通过LCD显示出来。

  系统硬件电路包括A/D转换模块、4×4矩阵键盘模块、LCD模块和蜂鸣器报警模块;软件模块又可分为主程序模块、矩阵键盘扫描模块、A/D转换模块和LCD1602模块。

  2 系统硬件设计

  2.1 AVR单片机

  本设计是选用AVR系列单片机中的ATmega16作为微控制器。ATmega16是基于增强型AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集和单时钟周期指令执行时间,ATmega16L的数据吞吐量高达1MIPS/MHz,在片内集成了16kB的可编程FLASH,512B的E2PROM,1kB的片内SDRAM。在外设方面,具有两个可编程的串行UART,8路10位ADC,四通道PWM,并支持SPI、TWI、JTAG接口,允许ATmega16L和其他外设进行高速的数据传输。

  2.2 称重传感器

  电阻应变式称重传感器是把电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上,然后以适当方式组成电桥的一种将力(重量)转换成电信号的传感器。在电阻应变式称重传感器中通过桥式电路将电阻的变化转换为电压变化。

  本设计选用的SB-B型悬臂式称重传感器,额定量程5kg,灵敏度3mv/V,非线性误差0.03%ES,重复性误差0.02%ES,蠕变(30分钟)0.03%F.S,零点温度漂移0.03%F.S./10℃,温度补偿范围-10~60℃。该系列传感器采用悬臂单剪切结构,过载能力强,受力后自动调心好,具有精度高、长期稳定性好、抗疲劳、抗偏载能力强的特点。

  2.3 高精度A/D转换

  称重传感器输出的是mV级的电压信号,本设计采用AD7705对信号进行采集。AD7705是AD公司推出的一种基于∑-△转换技术的16位A/D转换芯片,它具有高分辨率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声性能以及低电压、低功耗等特点,适合于称重系统中微机信号处理的需求。其具有可编程增益放大器,增益范围1~128,可与压力传感器直接相连,使用同步串行SPI接口,可以与AVR单片机的硬件SPI接口直接相连。

  当传感器加上满量程重量5kg时,传感器在5V的工作电压下取得15mV的输出电压。5V工作电压经分压后为AD7705提供基准电压,因此工作电压的变化不会产生系统误差。分压电阻为24kΩ和15kΩ,产生的基准电压为1.92V。当器件的可编程增益为128时,对应的满量程输入电压即为15mV。

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常见问题

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可能是由于车辆超载导致。解决方法:需要将部分货物卸下,使车辆重量不超过汽车衡的最大承载能力。如果车辆未超载,则可能是汽车衡故障,需要联系专业技术人员进行修复。

可能是由于传感器受到外部干扰或损坏导致。解决方法:检查传感器是否正确安装和连接。如果传感器正常,则可能是受到外部干扰导致,需要将外部干扰源移开。如果传感器损坏,则需要更换传感器。

可能是由于传感器故障或平台不平衡导致。解决方法:首先检查平台是否水平,如果平台不平衡,则需要调整平台。如果平台平衡,则可能是传感器故障,需要联系专业技术人员进行修复。

可能是由于传感器错误或软件故障导致。解决方法:首先检查传感器是否正确安装和连接。如果传感器正常,则可能是软件故障,需要联系专业技术人员进行修复。

可能是由于电源故障或计算机故障导致。解决方法:检查电源和电缆是否连接正确。如果电源和电缆连接正确,则可能是计算机故障,需要联系专业技术人员进行修复。