力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。当具有初始电阻值的应变片粘贴于试件表面时，试件受力引起的表面应变，将传递给应变片的敏感栅，使其产生电阻相对变化。在定应变范围内与ε的关系满足下式式中，ε为应变片的轴向应变。定义ε为应变片的灵敏系数。它表示安装在被测试件上的应变在其轴向受到单向应力时，引起的电阻相对变化与其单向应力引起的试件表面轴向应变ε之比。电阻应变片计把机械应变转换成后，应变电阻变化般都很微小，这样小的电阻变化既难以直接精确测量，又不便直接处理。因此，必须采用转换电路，把应变片计的变化转换成电压或电流变化。通常采用惠斯登电桥电路实现这种转换。若将电桥四臂接入四片应变片，如图所示，即两个受拉应变，两个受压应变，将两个应变符号相同的接入相对桥臂上，构成全桥差动电路。在接入四片应变片时，需满足以下条件相邻桥臂应变片应变状态应相反，相对桥臂应变片应变状态应相同。可简称为相邻相反，相对相同。此时全桥差动电路不仅没有非线性误差，而且电压灵敏度为单片工作时的倍，同时具有温度补偿作用。除上述全桥电路外，还有单臂和半桥电路两种。单臂半桥全桥电路的灵敏度依次增大当和电阻相对变化定时，电桥的输出电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。本次实训采用全桥电路。电桥供电电源为。放大器的工作原理图差动全桥电路由于传感器的输出为微弱的低频差分信号，其电压幅度为微伏级，必须经过放大电路进行调理放大，再进行测量。常用的放大电路可以由单运放放大器双运放放大器三运放放大器或直接由集成仪表放大器如等构成。下面以三运放构成的仪表放大器为例说明仪表放大器的工作原理及性能指标，运算放大器选择高精度运放。基本电路及放大原理图三运放电路原理图如上图，由运算放大器特性可知由分压原理可附录两级放大电路仿真图硬件系统电路结构图附录系统测试结果分析附录元件明细表元件明细表名称数量名称数量电阻瓷片电容电解电容可变电阻芯片底座芯片底座排阻芯片芯片底座底座个共阴数码管数码管晶振底座插孔若干插线若干目录序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第章任务和指标„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计任务„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计指标„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第章功能分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系统总体框架图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„各模块基本原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„采用应变片称重的基本原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„放大器的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„转换的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„数码管显示的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第章硬件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„电路主要结构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„稳压电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„两级放大电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„转换电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„数字显示电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第章软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„总程序模块设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„电路模块设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„拆字程序模块设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„显示电路模块设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第章安装与调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„硬件调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„软件调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„综合调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„故障分析与解决方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„多地参与到数据处理和过程控制之中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术，储运技术，预包装技术，收货业务及商业销售领域中不可缺少的组成部分。我国的衡器在世纪年代以前还全是机械式的，年代开始发展了机电结合式的衡器。年代开始出现了称重传感器为主的电子衡器。由于称重传感器各项性能不断有新的突破。为电子秤的发展奠定了基础。国外如美国，西欧等些国家在世纪年代就出现了称重准确度的电子秤，并于年代中期约对的机械秤进行了机电结合式的电子化改造。到目前为止，电子秤的发展方兴未艾，并向着群控，程控和智能化猛进。第章任务和要求设计任务利用仿真软件，确定仪表放大器设计方案进行电路参数即增益计算，元件数值选定设计电路原理图在印制电路板焊接电路调试电路板，输出电压信号利用虚拟仪器采集测量电路的输出电压至电脑中，并分析数据。编写课程设计报告。设计要求掌握金属箔式应变片的应变效应。掌握单臂半桥和全桥电路的工作原理和性能。电路仿真与参数确定。利用仿真软件，确定仪表放大器设计方案应用运放设计三运放仪表放大器，确定电路元器件具体参数制作电路板。仪表放大器增益可调，放大倍数为应变电桥和放大电路应具有调零功能。利用汇编或语言编写正确程序，调试电路板，采集放大器的输出电压，并显示。考虑分辨率为，要求灵敏度不低于。数据处理及分析。利用虚拟仪器采集测量电路的输出电压至电脑中，确定系统线性度和灵敏度最小二乘法，要求非线性误差小于。编写课程设计报告，完成设计任务的期限为个星期。第二章功能分析控制系统总体框架图利用传感器与检测技术实验室已有的应变式称重台，将四片应变片采用全桥形式接入测量电路，经过运放组成的仪表放大器放大，再由串行模数转换芯片进行转换，转换结果送入单片机，通过同向门驱动四位数码管显示。仪表放大器的输出需经采集卡采集，经过虚拟仪器软件分析，得到较好的线性度和灵敏度后，再送入芯片进行转换。系统框图如图所示。图电子秤系统框图各模块基本原理采用应变片称重的基本原理电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成。当被测物理量作用在弹性元件„„„„故障出现情况„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„解决方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„功能测试及结果分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„序言孙子•算经记载秤之所起，起于黍，十黍为累，十累为铢，二十四铢为两，十两为斤。称重技术自古以来就被人们所重视，在传说的皇帝设五量中，权衡既为五量之首。夏禹的声为吕，声为度，称以出循守会稽，乃审权衡，平斗斛等，均说明了在我国古代称重技术所处的位置和重要性。在公元前，人们为了对货物交换量的估计，起初采用木材或陶土制作的容器作为交换货物的计量。以后，又采用简单的秤来测定质量。在世纪后期，随着工业化的迅猛发展，出现了大量迅速称量散料物品的自动秤。第台定量自动秤约在年获得型式批准的，它是由倾斜象限杆秤发展来的。每次约可称量。这种自动秤的称量过程分以下几个阶段，打开装满散料的容器，把散料输入到秤斗里进行称量，到达平衡位置时，关闭进料闸门，自动卸空料斗，秤斗和气动联动装置回到初始位置，自动地启动下个称量程。随着科技革命，传感器技术的迅速发展，单片机的出现，电子秤走进的人们的生活。电子秤的发展过程与其它事物样，也经历了由简单到复杂，由粗糙到精密，由机械到机电结合再到全电子化，由单功能到多功能的过程。特别是近年以来，工艺流程中的现场称重，配料定量称重，以及产品质量的监测等工作，都离不开能输出电信号的电子衡器。这是由于电子衡器不仅能给出质量或重量值的信号，而且也能作为总系统中的个单元承担着控制与检验功能，从而推动工业生产和贸易交往的自动化和合理化。近年来，电子衡器已愈来上述故障对应的解决方案在主程序调用显示程序之前加了个循环，实现循环调用显示程序，便实现了数值的稳定显示。开始显示数值始终为零，然后将程序中改成，编译下载后可以稳定的显示，说明显示部分的硬件电路和程序没有问题。再测的输入电压，测出个负值，由于此处的的为，为，所以的输入电压须为正值。然后调节应变电桥电阻的位置，便实现了的输入电压为正值，数码管便可正常显示。功能测试及结果分析测试电路板，增加砝码，记录输出电压信号，利用虚拟仪器采集测量电路的输出电压至电脑中，并分析数据。测试结果分析如图所示。图测试结果分析由图可分析知，灵敏度为，非线性误差为，参照设计指标考虑分辨率为，要求灵敏度不低于。系统线性度和灵敏度最小二乘法，要求非线性误差小于。本设计完全符合设计指标。总结在本次课程设计中，我花了大量的时间和精力进行资料查阅和调试电路板，结合自己所学，认真解决每个功能模块中遇到的问题。在设计各个功能模块之前，我用绘图软件进行了各个模块的绘制，并最终绘制成个总的电路原理图。但由于缺乏实践经验，电路中还有些功能不够完