传感器课程设计王召东 马慧婷.docx

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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；

2．HX711A/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，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

sbitADDO=P2^6;

sbitADSK=P2^7;

sbitRS=P1^3;

sbitEN=P1^5;

voiddelay（inti）

{intk=100,j=0;

for（i=0;i

for（j=0;j

}

unsignedlonglongReadCount（void）/*HX711的接收程序*/[1]

{

unsignedlongCount;

inti;

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;i<24;i++）

{

ADSK=1;/*PD_SCK置高（发送脉冲）*/

Count=Count<<1;/*下降沿来时变量Count左移一位，右侧补零*/

ADSK=0;/*PD_SCK置低*/

if（ADDO）Count++;

}

ADSK=1;

ADSK=0;

return（Count）;

}

voidwritezhiling（unsignedcharzhi）

{RS=0;/*写指令*/[2]

P0=zhi;

delay（5）;

EN=1;

delay（5）;

EN=0;

}

voidwriteshuju（unsignedcharshu）

{RS=1;/*写数据*/

P0=shu;

delay（5）;

EN=1;

delay（5）;

EN=0;}

voidchushihua（）

{EN=0;

writezhiling（0x38）;/*16*2显示，5*7点阵，8位数据*/

writezhiling（0x0c）;/*开显示，显示光标，光标闪烁*/

writezhiling（0x06）;/*写一个字符后指针加一，屏幕不移动*/

writezhiling（0x01）;}/*显示清零，指针清零*/

voidmain（）

{unsignedlongb=0;

inti,c=0;

unsignedchartable[4];

unsignedchartable1[]="nindetizhong:

";

unsignedchartable2[]="kg";

P1=0x62;

chushihua（）;

b=longReadCount（）;

b=（int）（b/4096）;

b=b*2-8;

for（i=3;i>=0;i--）/*赋值*/

{table[i]=（unsignedchar）（b%10）;

b=b/10;}

writezhiling（0x80）;/*第一排显示“nidetizhong:

”*/

for（i=0;table1[i]!

='\0';i++）

writeshuju（table1[i]）;

writezhiling（0x80+0x45）;/*第二排显示重量*/

for（i=0;i<4;i++）

writeshuju（table[i]+48）;

for（i=0;table2[i]!

='\0';i++）

writeshuju（table2[i]）;

while

（1）;}

2．HX711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

0

5

9.5

51

1.7

13

10.2

54

2.8

18

13.0

69

3.3

21

14.3

75

5.1

29

15.6

82

5.7

32

17.5

91

8.0

44

18.4

96

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-8.5

3.1602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

30uf

1

C2

普通陶瓷电容

30uf

1

C3

电感电容

10u

1

Y1

XTAL

11.0592MHZ

1

A1

AT89C51

40pints

1

H1

HX711

128倍增益

1

X1

1602

16字两行液晶显示屏

1

R1

普通电阻

10K

1

R2

普通电阻

10K

1

R3

排阻

10K

1

S1

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

[1]．XX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。