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的应变所引起的误差不大于，考虑到秤台自重振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重。我们选择的是电阻应变片压力传感器，量程为，精度为，满足本系统的精度要求。前级放大器部分经由传感器或敏感元件转换后输出的信号般电平较低经由电桥等电路变换后的信号亦难以直接用来显示记录控制或进行信号转换。为此，测量电路中常设有模拟放大环节。这环节目前主要下图为直流供电的平衡电阻电桥，接直流电源件结合弹性元件构成力学量传感器。导体的电阻随着机械变形而发生变化的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的变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。受各元件和导线的分布电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。其转换电路常用测量电桥。因此，要采用转换电路把应变片的变化转换成电压或电流变化。部分内容简介使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。导体的电阻随着机械变形而发生变化的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的变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。下图为直流供电的平衡电阻电桥，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。当忽略电源的内阻时，由分压原理有当满足条件时，即，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的应变所引起的电阻变化有关。若差动工作，即按式，则电桥输出为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。通过以上对传感器的比较分析，最终选择了第三种方案。题目要求称重范围，满量程量误差不大于，考虑到秤台自重振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重。我们选择的是电阻应变片压力传感器，量程为，精度为，满足本系统的精度要求。前级放大器部分经由传感器或敏感元件转换后输出的信号般电平较低经由电桥等电路变换后的信号亦难以直接用来显示记录控制或进行信号转换。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的基本元件构成具有各种特性的放大器来完成。放大器的输入信号般是由传感器输出的。传感器的输出信号不仅电平低，内阻高，还常伴有较高的共模电压。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，放大器的负载效应会使所测电压造成偏差。抗共模电压干扰能力强。在预定的频带宽度内有稳定准确的增益良好的线性，输入漂移和噪声应足够小以保证要求的信噪比。从而保证放大器输出性能稳定。能附加些适应特定要求的电路。如放大器增益的外接电阻调整方便准确的量程切换极性自动变换等。我们考虑了以下几种方案方案利用普通低温漂运算放大器构成多级放大器。普通低温漂运算放大器构成多级放大器会引入大量噪声。由于信号转换器需要很高的精度，所以几毫伏的干扰信号就会直接影响最后的测量精度。所以，此种方案不宜采用。方案二由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器。差动放大器具有高输入阻抗，增益高的特点，可以利用普通运放如做成个差动放大器，如下图所示图利用普通运放构成的放大器电阻和电容用于滤除前级的噪声，为普通小电容，可以滤除高频干扰，为大的电解电容，主要用于滤除低频噪声。优点输入级加入射随放大器，增大了输入阻抗，中间级为差动放大电路，滑动变阻器可以调节输出零点，最后级可以用于微调放大倍数，使输出满足满量程要求。输出级为反向放大器，所以输出电阻不是很大，比较符合应用要求。缺点此电路要求相等，误差将会影响输出精度，难度较大。实际测量，每级运放都会引入较大噪声，对精度影响较大。方案三采用专用仪表放大器，如，等。此类芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口简单。以为例，接口如下图所示图仪表放大结构图放大器增益，通过改变的大小来改变放大器的增益。具有体积小功耗低精度高噪声低和输入偏置电流低的特点。其最大输入偏置电流为，这参数反映了它的高输入阻抗。在外接电阻时，可实现范围内的任意增益工作电源范围为最大电源电流为最大输入失调电压为频带宽度为在时。基于以上分析，我决定采用制作方便而且精度很好的专用仪表放大器。信号转换方案采用转换转换原理逐次逼近法逐次逼近式是比较常见的种转换电路，转换的时间为微秒级。采用逐次逼近法的转换器是由个比较器转换器缓冲寄存器及控制逻辑电路组成。基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次逼近法转换过程是初始化时将逐次逼近寄存器各位清零转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置，送入转换器，经转换后生成的模拟量送入比较器，称为，与送入比较器的待转换的模拟量进行比较，若。激光平衡输入电路提供低偏移电压低温漂偏移电压和良好的共模抑制比。特点及引脚说明器件特点低静态电流宽电压范围低偏移电压低温度漂移低噪声低输入偏移电流引脚图如下图引脚图引脚说明脚接电位器，控制放大倍数脚差分输入负端脚差分输入正端脚电源输入负端，脚接地端脚单端输出端脚电源输入正端，具体电路设计图电路设计图信号转换电路芯片应用般应用于人员不能进入或不易进入的场合，通过传感器将被测量转换为电压，经运算放大器放大为电压信号，由进行变换为脉冲信号，通过长双绞线传输到测量室，在测量室内通过光电耦合器转换为幅度稳定的脉冲电压，此脉冲电压再经进行变换为电压进行测量，从而可避免直接导线连接到测量室而造成的线路衰减或干扰，提高测量精度。功能介绍变换和变换采用集成块，是美国公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器用。采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到电源电压下都有极高的精度。同时它动态范围宽，可达线性度好，最大非线性失真小于，工作频率低到时尚有较好的线性变换精度高，数字分辨率可达位外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成或等变换电路，并且容易保证转换精度。图组成的电压频率变换电路内部由输入比较器定时比较器触发器输出驱动复零晶体管能隙基准电路和电流开关等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配和等不同的逻辑电路。当输入端输入正电压时，输入比较器输出高电平，使触发器置位，输出高电平，输出驱动管导通，输出端为逻辑低电平，同时电源也通过电阻对电容充电。当电容两端充电电压大于的时，定时比较器输出高电平，使触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容通过复零晶体管迅速放电电子开关使电容对电阻放电。当电容放电电压等于输入电压时，输入比较器再次输出高电平，使触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。输出脉冲频率与输入电压成正比，从而实现了电压频率变换。具体电路设计图电路设计图本章小结本章主要是介绍硬件具体方面，首先通过需求的分析，根据电路的要求，构想相关的功能模块，确定此次设计主要的硬件模块有放大模块电压频率转化模块单片机控制模块及人机交接模块。本章针对这些模块的主要芯片做了简单介绍，了解的其芯片的功能及应用，并且介绍了本次项目的具体电路设计。第章系统软件设计在单片机应用系统的开发中，软件的设计是最复杂和困难的，大部分情况下工作量都较大，特别是对那些控制系统比较复杂的情况。如果是机电体化的设计人员，往往需要同时考虑单片机的软硬件资源分配。本系统的软件设计主要分为系统初始化按键显示处理及信号频率输入处理。程序设计是件复杂的工作，为了把复杂的工作条理化，就要有相应的步骤和方法。其步骤可概括为以下三点分析系统控制要求，确定算法对复杂的问题进行具体的分析，找出合理的计算方法及适当的数据结构，从而确定编写程序的步骤。这是能否编制出高质量程序的关键。根据算法画流程图画程序框图可以把算法和解题步骤逐步具体化，以减少出错的可能性。编写程序根据程序框图所表示的算法和步骤，选用适当的指令排列起来，构成个有机的整体，即程序。程序数据的种理想方法是结构化程序设计方法。结构化程序设计是对利用到的控制结构类程序做适当的限制，特别是限制转向语句或指令的使用，从而控制了程序的复杂性，力求程序的上下文顺序与执行流程保持致性，使程序易读易理解，减少逻辑和易于修改调试。根据系统的控制任务，本系统的软件设计主要由主程序初始化程序显示子程序数据采集子程序和延时程序等组成。语言在单片机中的应用语言是种通用的计算机程序设计语言，在国际上非常流行。它既可以用来编写计算机的系统程序，也可以用来编写般的应用程序。以前计算机的系统软件主要用汇编语言编写，单片机应用系统更是如此。语言是当前最流行的程序设计语言，它像其它高级语言样，面向用户，面向解题的过程，编程者不必熟悉具体的计算机内部结构和指令语言又像汇编语言样，