课程设计_应力测试仪的设计word文档（25页）

电源。

参考电源参考电压用来与输入模拟信号进行比较，作为逐次逼近基准。

其典型值为，与单片机连接如图所示图单片机与连接电路图电路连接主要涉及两个问题。

是路模拟信号通道选择，二是件变形。

通过应变计在构件上不同粘贴方式及电路不同联接，即可测得重力变形扭矩等机械参数。

导体电阻随着机械变形而发生变化现象叫做电阻应变效应。

电阻应变片把机械应变信号转换为后，由于应变量及相应电阻变化般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。

因此，要采用转换电路把应变片变化转换成电压或电流变化。

其转换电路常用测量电桥。

直流电桥特点是信号不会受各元件和导线分布电感及电容影响，抗干扰能力强，但因机械应变输出信号小，要求用高增益和高稳定性放大器放大。

下图为直流供电平衡电阻电桥，接直流电源图传感器结构原理图当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压输出。

当忽略电源内阻时，由分压原理有式当满足条件时，即式，即电桥平衡。

式称平衡条件。

应变片测量电桥在测量前使电桥平衡，从而使测量时电桥输出电压只与应变片感受应变所引起电阻变化有关。

若差动工作，即按式，则电桥输出为式应变片式传感器有如下特点应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。

分辨力和灵敏度高，精度较高。

结构轻小，对试件影响小，对复杂环境适应性强，可在高温高压强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。

商品化，使用方便，便于实现远距离自动化测量。

通过以上对传感器比较分析，最终选择了第二种方案。

本系统选择是型称重传感器，量程，完全满足本系统精度要求。

放大器选择称重传感器输出信号般电平较低，经由电桥等电路变换后信号亦难以直接用来显示记录控制或进行转换。

为此，测量电路中常设有模拟放大环节。

这环节目前主要依靠由集成运算放大器基本元件构成具有各种特性放大器来完成。

放大器输入信号般是由传感器输出。

传感器输出信号不仅电平低，内阻高，还常伴有较高共模电压。

因此，般对放大器有如下些要求输入阻抗应远大于信号源内阻。

否则，放大器负载效应会使所测电压造成偏差。

抗共模电压干扰能力强。

在预定频带宽度内有稳定准确增益良好线性，输入漂移和噪声应足够小以保证要求信噪比。

从而保证放大器输出性能稳定。

综上分析，该设计在放大电路选用了，该放大器件内部包括有两个高增益内部频率补偿双运算放大器，适合于电源电压范围很宽单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐工作条件下，电源电流与电源电压无关。

它使用范围包括传感放大器直流增益模组，音频放大器工业控制增益部件和其他所有可用单电源供电使用运算放大器场合。

封装形式有塑封引线双列直插式和贴片式。

器件资料如图所示。

图塑封引脚图引脚功能图内部电路原理图特性内部频率补偿。

直流电压增益高约。

单位增益频带宽约。

电源电压范围宽单电源双电源。

低功耗电流，适合于电池供电。

低输入偏流。

低输入失调电压和失调电流。

共模输入电压范围宽，包括接地。

差模输入电压范围宽，等于电源电压范围。

输出电压摆幅大至。

参数输入偏置电流输入失调电流输入失调电压输入共模电压最大值共模抑制比电源抑制比转换器选择转换作用是进行模数转换，把接收到模拟信号转换成数字信号输出。

在选择转换时，先要确定转换位数，该设计运用是位转换器，转换误位数确定与整个测量控制系统所需测量控制范围和精度有关，系统精度涉及环节很多，包括传感器变换精度，信号预处理电路精度转换器以及输出电路等。

芯片介绍关于介绍是单片型逐次逼近式转换器，它由路模拟开关地址锁存与译码器比较器位开关树型转换器逐次逼近，寄存器三态输出锁存器等其它些电路组成。

因此，可处理路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。

输入输出与兼容。

主要特性路位转换器，即分辨率位。

具有转换起停控制端。

转换时间为单个电源供电模拟输入电压范围，不需零点和满刻度校准。

工作温度范围为摄氏度低功耗，约。

图管脚图对主要信号引脚功能说明如下模拟量输入通道地址锁存允许信号。

对应上跳沿，地址状态送入地址锁存器中。

转换启动信号。

上升沿时，复位下降沿时启动芯片，开始进行转换在转换期间，应保持低电平。

本信号有时简写为地址线。

通道端口选择线，为低地址，为高地址，引脚图中为，和。

其地址状态与通道对应关系见表。

时钟信号。

内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。

通常使用频率为时钟信号转换结束信号。

，正在进行转换，转换结束。

使用中该状态信号即可作为查询状态标志，又可作为中断请求信号使用。

数据输出线。

为三态缓冲输出形式，可以和单片机数据线直接相连。

为最低位，为最高输出允许信号。

用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到数据。

，输出数据线呈高阻，输出转换得到数据。

电源。

参考电源参考电压用来与输入模拟信号进行比较，作为逐次逼近基准。

其典型值为，与单片机连接如图所示图单片机与连接电路图电路连接主要涉及两个问题。

是路模拟信号通道选择，二是显示三位数据显缓区为到指令码为到查表显示，数据转换子程序将所得到数字量转换为要显示量商，余数将中数转换为十进制，边后边查表第三章应力测试仪调试软件调试用到工具有刚开始拿到题目时，就开始上网查找相关资料，看看课本相关内容。

在逐步了解所做应力测试仪原理后开始有针对性对相关芯片进行工作原理学习，然后用进行原理图连接，接着就是焊电路板了。

基准电压为，所以当采样端为时，应该显示，及涉及到转换为程序转换。

想了三种方法，第种是将乘以后在除以近似得到。

第二种是讲除以后再乘以。

第三种是除以后在乘以，结果发现第三种方法最精确也最简单，所以现则了第三种方法。

完成总电路连接以后，加载程序后发现显示屏都不亮，数字也不显示。

于是怀疑是程序问题，就在软件显示程序里在显示缓冲区人为赋值，发现依旧没有亮，再看看通道地址有没有选错，在确认无误后，在赋值已能正确显示，但是依旧不能采样，无耐只能进行电路修改，简化电路，把原来取消掉，在端直接接高电平，让其直未输出允许状态，地址通道选择端口直接接地，讲和接到口，在软件里边人为给脉冲，结果可以采样了，软件调试也完成了。

硬件调试用到检测仪器有万用表，到可调变压器，逻辑分析仪在完成焊接时，首先开始检查有没有虚焊，把所有和分别连接在起。

用万用表检查相应管脚和插针是否导通，在检查过程中发现有不导通情况，通过拖焊使其导通，在导致托盘脱落管脚，也采取拖焊办法补救，在确认插针和相应管脚导通后，接上杜邦线，再次检查芯片管脚与另端是否连通，检查无误后上电，发现没有采样，然后用万用表测量各芯片地之间是否连通，电源是否连通，以及各芯片是否有电压，发现两个触发器之间是断开，排除故障后仍然没有采样，就怀疑芯片是否坏了，在换上另块后发现仍然没有工作，所以排除芯片坏可能性，问题应该出现在硬件连接电路上。

接着用逻辑分析仪检测是否实现分频功能，在电脑端显示确实分频了，然后用逻辑分析仪检测输出端是否有信号，结果发现没有，在测试端是否有脉冲，发现没有，在测试其连接到单片机端，发现也没有，所以这就是问题所在，没有脉冲，没有脉冲，所以没有地址锁存，也没有转换，将其接到端，在软件里人为给脉冲，发现可以正常采样，整个电路调试完毕了。

第四章结论此次单片机课程设计，从选题到定稿，从理论到实践，在这个星期多里，学到了很多东西。

同时不仅巩固了以前所学过知识，而且还学到了很多在书本上所没有学到过知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要，只有理论知识是远远不够，只有把所学理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高实际动手能力和思考能力。

在本次课设中，我觉得重要不是学会了如何去做，而是学会了去查找资料，自学能力，同时也学会了排除故障，找出问题和解决问题能力，并培养了自己耐心，收获颇丰。

本次课设所做模拟应力测试仪是将压力传感器所感受压力，从而引起自身电阻变化，当压力传感器接上电源时，会变现为电压变化，由于变化电压很微小，所以实际上应该接上个放大电路，使得变化电压得到放大，从而将满足模拟采样需要，进而转换成相对应数字量，并传给单片机，让单片机控制显示。

由于实际没有压力传感器，所以本质上还是测电压变化然后以定方式显示。

本次所设计软件简单，实用，程序短。

主要核心内容是单片机和芯片连接，并控制显示。

在实际生活中，可以以此为基础开发出简便电子秤，具有非常实用价值。

由于水平有限，对于所测量电压稍微有点误差，在以内。

对于本次课题，很有意义，贴近生活，符合实际，希望在以后课设当中，能提供压力传感器，这样对于学生能力会有进步提高。

参考文献曹巧媛编著。

单片机原理及应用。

北京电子工业出版社，陈立周，陈宇主编。

单片机原理及应用。

北京高等教育出版社，张先庭主编。

单片机原理接口与应用程序设计。

北京国防工业出版社，尹建华主编。

微型计算机原理与接口技术。

北京高等教育出版社，附录元件清单最小系统板块块万能板块块件变形。

通过应变计在构件上不同粘贴方式及电路不同联接，即可测得重力变形扭矩等机械参数。

导体电阻随着机械变形而发生变化现象叫做电阻应变效应。

电阻应变片把机械应变信号转换为后，由于应变量及相应电阻变化般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。

因此，要采用转换电路把应变片变化转换成电压或电流变化。

其转换电路常用测量电桥。

直流电桥特点是信号不会受各元件和导线分布电感及电容影响，抗干扰能力强，但因机械应变输出信号小，要求用高增益和高稳定性放大器放大。

下图为直流供电平衡电阻电桥，接直流电源图传感器结构原理图当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压课程设计说明书课程设计名称专业课程设计课程设计题目应力测试仪设计学院名称信息工程学院专业电子信息工程班级学号姓名评分教师年月日电子信息工程专业课程设计任务书学年第学期第周周注此表组表二份，课程设计小组组长份任课教师授课题目应力测试仪内容及要求设计并制作个应力测试仪，转换用，应力测试范围为牛，用三位显示结果进度安排查阅资料选择方案，领仪器设备天仿真画电路原理板图天领元器件制作焊接天调试天验收天学生姓名韦祥宝程克明指导时间年月日年月日指导地点楼室任务下达年月日任务完成年月日考核方式评阅答辩实际操作其它指导教师王忠孙成立系部主任万在红时自带份备查。

课程设计结束后与课程设计小结学生成绩单并交院教务档。

摘要本文主要讲述了种利用传感器，转换和显示器制作数字应力测试仪，论述了仪器工作原理，给出了仪器硬件设计和软件流程。

其中利用传感器把重量转换成电压信号，再将电压信号放大输入转换，通过转换和数据处理，由显示。

该应力测试仪体积小，携带方便，操作简单，测量速度快。

本设计具有制作简单，实用性强，精确度高等特点，具有广泛应用前景。

关键词压力传感器，放大器，单片