100kg电子称调试过程详细说明doc.docx

1、100kg电子称调试过程详细说明doc电子称调试过程总结在电子称程序的调试过程屮主耍设计两人部分内容：硕件和软件。苴中硬件部分包拆压 力传感器、AD、主控单片机；软件是指代码编写部分。卜面我就先从锁件的三个方面逐一 的阐述调试遇到的问题、注意爭项及具体内容。1压力传感器它更准确的说是电阻应变式压力传感器，它主耍由弹性体、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，电阻应变片（转换元件）受到拉 伸或用缩臧变片变形后，它的阻值将发牛变化（增人或减小），从而使电桥失去平衡，产生 相应的差动信号，供后续电路测屋和处理。真体受力变化过程如图1演示：luIurrj/Ali

2、 31 力M仲Ri Ki图1应变式力传感器的受力工作原理它的特点是：楙度高、易加工、结构简单紧凑、抗偏敦能力强、固何频率高。实际 外形如图2：因此，在调试要注意三点：一是采用惠更斯电桥的传感器仃四根线连接外电路.怎样正 确的判定电源正、负极输入,信号1、2输出端口。二是注意体重测量时的技术参数。三是 称重传感器的固定。针对第一点，首先我们根据图2导线颜色依次记为黑、门、红、绿;然后用力用表两两 测杲四根外接导线电阻阻值，举例说明一卜。我对图2屮的传感器测最结杲如卜表：黑白八八黑绿门纟1白绿红绿307 Q261 Q348 Q394 Q307 Q2610设定如图3所示图3采用惠更斯电桥的传感器的外

3、接电路线布局由两两线何的电阻值和电桥电路可知,黑红、红绿Z间的总电阻值相等,黑白、白绿之 间的总电阻值也相等，而白红Z间的总电阻值帕人IL不等值仅小它的黑绿线间的总电 阻。所以先假设线路如图3所示，设定Ri、R2、R3、R4,可以列出以下六个公式：R血绿=尽 （& + 迅 + RJ = 261% = RJI（R + 尽 + & ） = 261R白嫌=尺3 （尽+ & +凡）=307 尺黑白=尺4 （尺1 +尺2 +尺3）= 307 心白=（R+ 尺 3）（ & + &）= 394R 酚=（尺 + &）（尺3 + &）= 348因此可以得出Ri=R2R3=R4由惠更斯原理町知，要使电源输入端II

4、两端电势差为0,则红 白导线端作为供电输入端II，黑绿导线作为信号的输出1、2端II。同时要注意的是为保证粘度，一般不要随意调整传感器的导线线长度。针对第一.点，耍认克分析体匝测吊的族项盂炉泌:的技术参数。例如体旋测吊时的激励 电斥5VDC12VDC,这个就是我刚开始测杲时忽略的何题，我只考虑到传感器和AD要使用 同一模拟供电电源，乂由J： AD也应该使用和MCU芯片相同的数字供电电源，l(U MCU芯片的 数字供电电源为3. 3Vo所以我就只选择了 3.3V的供电电源，从而导致传感器在此电压I、无 法丁作。最后这个问题在MCU芯片屮进行了解决，在后文会提到解决方案。这电解释一卜传感器和AD要

5、使用同一模拟供电电源，AD和MCU芯片相同的数字供电电 源。HX711芯片内的稳压电路町同时向A/D转换器和外部传感器提供模拟电源。隐压电 源的供电电压(VSUP)町与数字电源QDVDD)相同。稳玉电源的输出电压值(VA7DD)由外 部分床电阻Rl、R2和芯片的输出参考电床VBG决定(图4), VA7DD=VBG(Rl+R2yR2o 应选择该输出电压比稳压电源的输入电压(VSUP)低至少1 OOmV。图4 HX711内部方框图针对第三点，平行梁式称匝传感器使用时耍按悬臂梁方式安装，具体安装方式见图5：1UJt* 引岀*代图5双孔悬臂梁传感器安装方式可从图中看到，平行梁式称重传感器使用时:传感器

6、的 端支撑起,另端必须悬空，同时 应牢牢固定传感器的位置。不然测吊时，会孑致测试数据不准确且不稳定，不能作为标定的 基准。2. AD我们使用的AD电路是HX711, 一款专为高糯度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片. 该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等英它同类熨芯片所需耍的外用电路，貝冇集 成度高、响应速度快、抗十扰性强等优点。降低了电子秤的密机成本，提高了整机的性能和 川4性。芯片内提供的稳爪电源叮以自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。同时该芯片输入选择开关町任点选取通道A或通道B,与 其内部的低噪声町编程放人器相连。通道A的町编程増益为1

7、28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32增益，用于系统参数检测。 我们在使用HX711芯片时选择了通道A的可编程増益128。（l）Hx711 实物：（2）芯片手册。在使用该芯片的过程中，它的芯片手册成为后期调试程序的主要参考 指数。能充分的理解和运用该芯片手册是调试成功程序的询提条件。卜脚就我调试屮遇到的 问题作一分析。第一，由HX711芯片手册的主耍电气参数表格中，我们可以看到：有效位数 Efiective-Numher-ofBits)= 速率二 10Hz197Bits兀噪声位散(Noise-1 re Bits.)2増益= 128.建率=40H

8、z173Bits这个表格说明两点问题：（1）AD输出范国虽然为J4位，其实只仃19位冇效。但这19位可能不线性。又因为无噪 声位为17位，所以取17位才能保证线性。因此在代码屮我读取了 17位的有效值。（2）W为AD芯片在放k 128倍时.AD转换频率只能达到1OHZ,所以延时时间对应为lOOniSo第二，同样参照主耍电气参数表格:输出总定时间的定义是指从上电、复位、输入通道或增益改变到仃效的稳定输出数据时 间。也就是说芯片只耍求在上电、复位.增益调整时，延迟400ms, AD的值才稳定。由丁设备提供商的参数仃町能是在特殊条件卜测績的.所以我们在设置时设延时500ms这样町 以留点有余最，扩人

9、适用性范阳。3主控单片机这里我们使用的取片机是STC12LE5A60S2系列单片机，它是STC生产的单时钟/机器 周期（1T）的单片机.是高速/低功耗/超强抗于扰的新一代8051单片机.指令代码完全兼 容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM8路高速10 位A/D转换（250K/S,即25力次/秒），针对电机控制，强干扰场合。STC12LE5A60S2系列巾片机工作电压为2 2V-3 6V,为3V电压单片机。所以这里要说 明的问题是3V电斥单片机怎么能够既与AD电源匹配，乂能使传感器可以正常T作？其实就是要在准双向I I模式屮向3V单片机引脚施加5V电压

10、，那么就耍加限流电阻或 用二极管做输入隔离，或用三极管做输出隔离。又由丁仃些外国接的是NPN三极管，没仃 加上拉电阻,其实基极串多大电阻,I/O II就应该上拉多大的电阻,或者将该I/O丨1设置为强推免输出。这也我们所使用的HX711使用的就是8550NPN三极管正确的做法是应该上 拉电阻或强推免,但是不加也是可以,只不过容易造成I/O损坏。我们这由于前期做主控板 时没有考渥到这个问题，所以没有任何处理。后期会改善这个问题。4如图6所示传感器与hx711及主控板连接方法。供电+红色*地线抑:线接 CPU1OU 二B寸计线接CPUO 口 垓45V屯源供电白色图6连接方法5破件这三方面的连接如图7

11、所示:图7 AD与MCU连接图图屮小板子是HX711.人板子是主控单片机。贰中HX711左端端II依次是E+、E-、A+、A-、B+、B-,与传感器相连，颜色与传感器导线颜色对应，依次红白黑绿。与E+、E、A+、A- 对应相连；其右端端I 1依次为GND、DT、SCK、VCC分别-一对应接于单片机上的GND、P2 6、P2.7. 5V电源处。接卜來讲解软件代码坏节。我们足运用软件keil4, C语言。卜而我先把代码呈现给人家:#include 51系列单片机头文件 sbitADDO=P2A6, 声明 AD 的 DT 端 I I sbitADSK = P2A7, 声明 AD 的 SCK 端 I

12、I void initO： 声明初始函数void delayms(char ms), 声明延时两数 void send_char(char 明串丨 I 函数void get_weiglitO, 声明获取体巫函数 long a,weight, /定义变盘类型char c6,al,a2, 同上chartabH0123456789; /同 I:同上主函数延时500ms初始化函数/人循环调用 get_weightlong ReadCouiit(void), mainOdelayms(500), mitQ： while(l) get_weightO,void initOTMOD = 0x20,TH1 =

13、0xFD,TL1 =0xFD,SCON = 0x50,PCON &= Oxef,TRI = 1,IE = 0x0,定时器1作J： 8位自动鱼载模式，用于产生波特率/波特率9600/同上/设定串行口工作方式/波特率不倍増/启动定时器1/禁止任何中断/void send_char(char txd)/传送一个字符SBOT = txd, while(ITI);TI = 0,void delayms(char ms)将中丨1发送寄存器中的数据一位位从吊1 1发送出去 /等待数据传送/清除数据传送标,忐/延时子程序for（i = 0, i retuni(Count) void get_weight()第

14、25个脉冲到來 延长一个机器周期 /第25个脉冲结束 输出Countint count=0,定义count变M：为整型，初值为0long sum=0, 定义sum变量为长整型，初值为0for (coiint=0,count6,count+)/for 循环，变彊 count 累加到 5 时跳出 for 循环 a=ReadCount(),读取AD输出数据，賦值给aa=a8,/a右移8位，舍去低八位，a为16位仃效，保证了线性 sum+=a,将a累加赋值给suma=sum/5, /sum求卜均什i赋值给a/ al=a&0xff,/a 低 8 位赋值给 al/ a2=a8,/a右移8位后再把此时的a的

15、低八位赋值给a2/ send_char(a2), 串 I I输出 a2/ send_char(a 1),/ 串 I I 输出 a 1/ send_char(Oxab),/H I I 输 tLlABweight=(long)(float)(a-546)*9 9),/RIp：转换函数，传感器型号不同此曲数要适当修改 weight=(weight+50)/l00* 100, 实现 I 位四舍五入c0 =tabweight/l 00000, 重鼠值整除得十力位cl= tabweight% 100000/10000,/TE 录值帑除得力位c2 =tabweight% 10000/1000, 币;吊値整除

16、得千位c3 =tabweight% 1000/100, 晅彊值整除得百位c4 = tabweight% 100/10, 重彊值整除得十位c5 =tabweight%10; 乘帚:值除余得个位send_char(c0),/串I I输出从c0到c5,由為位到低位依次输出 send_chai*(c 1),send_chai*(c2),send_char(c3),send_char(c4),send_char(c )， send_chai64),/?|l I I输出标记符号/*由J：称匝传感器线性度参数的不同，而对获得的贞帚数据处理，此处町能会根据不同 称重传感器，程序的代码会有所不同*/对丁该程序的

17、确定主耍冇两部分：调试AD输出结果程序和weight转换函数公式。 调试AD输出结果程序：a=ReadCount0,读取AD输出数据 a=a8,/a右移8位，舍去低八位，a为16位仃效，保证了线性/ al=a&0xff,/a 低 8 位赋值给 al/ a2=a8,/a右移8位后再把此时的a的低八位赋值给a2/ send_char(a2), 串 I I输出 a2/ send_char(a 1),/ ：I： I I 输 ill a 1/ send_char(0xab),串 II输出 AE通过该代码的加入,能够准确读出AD的初始值,和加上标准重量的AD值,然后就可以根据它们來计算出k值(k为称區传感

18、器线性度参数)。然后帯入公式W=AD-无承眞AD 值)*标准称重/(标准称重AD值-无承重AD值)，就可以紂到weight转换函数公式。就我们的实验数据为例，人家一起看下这个推亍的过程：运行调试AD程序，得到初始AD值0222 (546)心加35OOg的币帰时AD值0383(899) io，得出标准称贞/(标准称晅AD值-无承暇AD值)=3500/ (899-546) =9 9。进而推出 weight 转换函数公式：weiglit=(long)(float)(a-546)*9 9),由电源千扰严匝，所以传感器输出信号波形不可测。HX711调试电路見冇同步抑制 50HZ和60HZ的电源十扰，所以调试过程中从AD中测得的数据输出波形DT,时钟输入波 形SCK(1) DT波形(2) SCK波形