1、传感器课程设计王召东 马慧婷山东农业大学 检测技术与自动化仪表课程设计报告设计课题: 电子称系统设计 专业班级: 12级自动化二班 小组成员: 王召东,马慧婷 指导教师: 娄伟 评定成绩: 2014年10月22日电子称系统的设计一、设计任务与要求1压力传感器的稳定输出:本课程设计是以YZC-665压力传感器为中心,要求传感器的输出稳定,受温度等其他条件影响小,且输出值与应变(所承受压力)成确定关系,最好成线性关系;2HX711A/D转换器的输出值与实际重量的拟合:本课程设计的转换元件是HX711,要求完成其输出数字量与实际重量的拟合,并用拟合函数在单片机程序中对输出数字量转换;3单片机系统的程
2、序编写:本课程设计的处理系统是51单片机,要求在程序中完成对来自HX711的电压值接受,对电压值与实际重量的转换,以及实际重量在1602液晶显示屏的显示等;4经济性:在保证本课程设计精确度的条件下,尽量采用价格较低,较实用的材料和器械,以降低成本。二、方案设计与论证针对本课程设计的前两个任务和要求,关键是保证传感器输入的稳定性,A/D转换器基准电压的稳定性及输出数字量的稳定性,YZC-655对应变的灵敏度较高,为保证数字量的稳定性,可适当省略数字量的几位;第三个要求对HX711,51单片机,1602液晶显示屏有一定了解,并能通过C程序将几个部件联合在一起。方案一:压力传感器的底座及上盘全用钢板
3、,以保证其形变方向唯一,且只受上方的压力而产生形变,且压力传感器的电源采用高精度电源,保证输出稳定;HX711的输出数字量为24位,为保证输出量相对稳定,取其高16位;HX711的读程序采用厂家给的配套程序。方案二:本着经济性原则,压力传感器的底座及上盘采用1.5厘米木制压缩板,上下两面的螺丝全部使用,用以稳定传感器;传感器电源与单片机电源共用,HX711的输出量取前12位。三、单元电路设计与参数计算1最小系统的设计:所编写的程序如下: #include sbit ADDO =P26;sbit ADSK =P27;sbit RS=P13;sbit EN=P15;void delay(int i
4、)int k=100,j=0;for(i=0;ik;i+) for(j=0;jk;j+);unsigned long longReadCount(void) /*HX711的接收程序*/1unsigned long Count;int i;ADSK=0; /使能AD(PD_SCK 置低)Count=0;while(ADDO); /AD转换未结束则等待,否则开始读取for(i=0;i24;i+)ADSK=1; /*PD_SCK 置高(发送脉冲)*/Count=Count=0;i-) /*赋值*/ tablei=(unsigned char)(b%10); b=b/10; writezhiling
5、(0x80); /*第一排显示“ni de ti zhong:”*/ for(i=0;table1i!=0;i+) writeshuju(table1i); writezhiling(0x80+0x45); /*第二排显示重量*/ for(i=0;i4;i+) writeshuju(tablei+48); for(i=0;table2i!=0;i+) writeshuju(table2i); while(1); 2HX711与传感器连接图:将实际重量与HX711输出的数字量进行拟合,计算参数:实际重量数字量实际重量数字量059.5511.71310.2542.81813.0693.32114.
6、3755.12915.6825.73217.5918.04418.496用一次曲线拟合,所得a=-8.5(纵截距),b=2(斜率)拟合函数:y=2*x-8.53.1602液晶显示屏与单片机连接图:四、总原理图及元器件清单1总原理图2元件清单元件序号型号主要参数数量备注C1普通陶瓷电容30uf1C2普通陶瓷电容30uf1C3电感电容10u1Y1XTAL11.0592MHZ1A1AT89C5140pints1H1HX711128倍增益1X1160216字两行液晶显示屏1R1普通电阻10K1R2普通电阻10K1R3排阻10K1S1弹性开关1五、性能测试与分析由于采用了方案二木质材料底座和盖板,本课程
7、设计所得的电子称称重范围受到限制。设计要求1:YZC-665内部采用电桥电路,所以受温度影响较小;采用八个螺丝连接传感器与底座和盖板,保证其形变方向唯一,且只受上方压力影响。设计要求2:为保证输出量稳定,只取放大后数字量的前12位,并用CurveExpert软件进行一次函数拟合,得出函数后在单片机中通过函数完成了对数字量的转换;设计要求3:HX711的接收程序采用网上下载的程序,程序简单且执行效率高,1602液晶显示屏的写程序采用单片机教程上的程序,两个程序已经较好的完成了任务;设计要求4:木制底座和盖板,通用的螺丝,性价比高适合小程序的51单片机作为控制系统,都较好地实现了经济性原则。实验成果图:六、结论与心得本课程设计在设计和调试过程当中出了很多问题。我感觉最难的是单片机的编程,将几部分联系到一起发挥功能确实挺难得,另外也让我们意识到了当初学好C语言的重要性;HX711输出数字量与实际重量的拟合让我们也重新学习了MATLAB的曲线拟合;硬件的连接也是挺考验人的,最小系统就有好几处焊接错误,以后也要着手再练练焊功。七、参考文献 1XX文库,HX711参考驱动程序(C51)_XX文库2郭天祥,第161页 ,电子工业出版社,2009。
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