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當前位置:首頁>>新聞中心>>行業動態 發布時間:2017-07-22 04:49:26

基于AVR單片機高精度電子秤設計

時間:2017-07-22 04:49:26 來源:本站 點擊數:634

本設計是采用AVR單片機作為微控制器結合壓力傳感器、AD7705LCD1602實現的一種高精度多功能數字電子秤。文章詳細介紹了系統的硬件電路組成以及軟件的開發流程。本設計具有體積小、成本低、精確度高、可 靠性卨等特點。

0.引言

隨著電子技術和自動化測暈技術的不斷發展,傳統 的稱重系統在功能、精度、性價比等方面己難以滿足人們 的耑要,尤其在智能化、便攜式、對微小質量的測量方面 更顯得力不從心。近年來新型單片機的出現和集成電路 技術的發展為更新產品設計研制高性價比的稱重控制 器提供了條件。本設計采用AVR單片機為控制核心,結合 電阻應變式壓力傳感器和相應的信號采集電路,設計出 一種高精度、多功能、低成本的新型電子秤。

1.系統總體設計

首先由稱重傳感器采集因壓力變化而產生的電壓 信號,通過A/D轉換器將模擬信號轉換為數字信號,把 數字信號送入AVR單片機單片機做相應的處理后,得 到當前物體軍景的數據,并通過LCD顯示出來。系統硬 件結構如圖1所示。

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系統硬件電路包括A/D轉換模塊、4X4矩陣鍵盤 模塊、LCD模塊和蜂鳴器報警模塊;軟件模塊又可分為 主程序模塊、矩陣鍵盤掃描模塊、A/D轉換模塊和 LCD1602模塊。

2.系統硬件設計

2.1 AVR單片機

本設計是選用AVR系列單片機中的ATmegal6作為微 控制器。ATmegal6是基于增強型AVR RISC結構的低功 8CMOS微控制器。由于其先進的指令集和單時鐘周 期指令執行時間,ATmegal6L的數據吞吐量高達1MIPS/ MHz,在片內集成了 16kB的可編程FLASH, 512B E2PROMlkB的片內SDRAM在外設方面,具有兩個 可編程的串行UART, 810ADC,四通道PWM并支 SPITWIJTAG接口,允許ATmegal6L和其他外設進行高速的數據傳輸。

2. 2稱重傳感器

電阻應變式稱重傳感器是把電阻應變計粘貼在彈性 敏感元件上,然后以適當方式組成電橋的一種將力(重量 轉換成電信號的傳感器。在電阻應變式稱重傳感器中通 過橋式電路將電阻的變化轉換為電壓變化。電阻應變式 稱重傳感器工作原理如圖2所示。

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本設計選用SB-B型懸臂式稱重傳感器,額定量程5kg,靈敏度3mv/V非線性誤差0.03% F.S, 重復性誤差0.02% F.S,蠕變(30分鐘)0.03% F.S零點溫 度漂移0.03% F.S./KTC,溫度補償范圍一 10?60°C該系 列傳感器采用懸臂單剪切結構,過載能力強,受力后自 動調心好,具有精度高、長期穩定性好、抗疲勞、抗偏 載能力強的特點。

2. 3高精度A7D轉換

稱重傳感器輸出的是mV級的電壓信號本設計采用 AD7705對信號進行采集。AD7705AD公司推出的一種 基于E-A轉換技術的16A/D轉換芯片,它具有高分辨 率、寬動態范圍、自校準、優良的抗噪聲性能以及低電 壓、低功耗等特點適合于稱重系統中微機信號處理的 需求。其具有可編程增益放大器,增益范圍1?128,可 與壓力傳感器寅接相連,使用同步串行SPI接口,可以與 AVR單片機的硬件SPI接口直接相連其電路連接圖如圖 3所示。

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當傳感器加上滿量程重量5kg時,傳感器在5V的工 作電壓下取得15mV的輸出電壓。5V工作電壓經分壓后 AD7705提供基準電壓因此工作電壓的變化不會產生 系統誤差。分壓電阻為24kQ15kQ,產生的基準電壓 1.92V當器件的可編程增益為128時,對應的滿量程輸入電壓即為15mV

2.4人機通訊

人機通訊包括鍵盤掃描、LCD蜂鳴器報瞥三個部 分,鍵盤采用4X4矩陣掃描鍵盤,接在單片機的PC口; 顯示部分釆用的是LCD1602液晶,能夠同時顯示16X2 32個字符。1602液晶模塊內部的字符發生存儲器 (CGROM)已經存儲了 160個不同的點陣字符圖形,編程 時可以用ASCII碼直接賦值,還可以用字符型常量或變量 賦值;蜂鳴器的作用是當稱重物品超出傳感器的量程時,以鳴響報警提示用戶。

3.系統軟件設計

系統軟件開發平臺為WinAVR開發語言為C語言。 為了方便程序調試和提高可靠性,程序設計采用自上而 下、模塊化、結構化的程序設計方法。本設計按任務模 塊劃分的程序主要有初始化程序、主程序、A/D轉換子程 序、LCD顯示子程序、鍵盤掃描子程序。

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系統工作時分為初始界面模式和稱重模式可設一 標志位進行更改以及判斷。在初始界面中液晶屏第一 行顯示"Place object! ",提示用戶可以在電子# h放置想 要稱重的物品;第二行顯示"Price: ”,提示用戶輸入物品 的單價。

隨。后系統進入鍵盤掃描狀態當相應的稱重按鍵被 按下時單片機控制AD7705進行AD轉換,把得到的結 果進行處理后通過LCD顯示出來。顯示包括物品的重量 和總價,稱重精度為lg?以此不斷地循環完成對物品的 實時測量。主程序流程圖如圖5所示。

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4.結束語

文章提出了一種基于ATmegal6單片機的數字電子秤 的設計,充分發揮了AVR單片機的強大的控制能力,通 過稱重傳感器和16位的AD7705轉換器實現了對重量的高 精度測量,具有成本低、穩定性強、電路簡單等特點。 系統在電子秤的實際應用中得到了滿意的效果。

 


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