基于8086CPU设计的包含传感器, 信号放大器,A/D转换,译码显示器 功能的电子秤,通过汇编语言编程, Protues软件仿真来模拟电子称的实 现。此电子秤性能价格比高、功耗低、 系统设计简单、速度快、测量准确、自 动化程度高等特点。
0.引言
随着科技的迅猛发展,电子技术在生 活中得到了广泛的应用这给电子技术的 发展带来了空前的机会,同时也带来了很 大的挑战电子技术逐渐的向着集成化、 高速、高精度、智能化的方向发展.
以8088CPU为核心设计一个电子秤检测系统(A/D采用ADC0809 ),系统可实 现一路压力信号的采集.在显示器上显示 当前质量
利用CZL-1R型桥路(应变片)压力传感器(量程500克)实现R-V物理 量变换,将压力传感器输出的小信号经 过放大和低通滤波后,送至A/D转换器 ADC0809转换成8位数字量信号编制程 序,采集并显示压力值(显示质量)。
在测量过程中,当压力超过容限后, 通过电压比较开通硬件报警电路报警每 隔0.1s检测一次,连续检测10次,取其平 均值,经标度变换,转为BCD码后送显示 器显示,每乜刷新一?欠显示显示方式为: 例:重量:500 g,:
1.总体方案
根据电子称的称重的基本要求,需要 通过重量传感器采集到重量信号,经过处 理后由模拟量转化成数字量,因此每一 个数字量对应物体的一个重量(在一定精度 范围内),所以只要将物体的重量与转化 的数字量建立起一个合适的映射关系输 出.即可完成一定的称重要求.而其它功 能可以通过软件编程来实现,:
根据以上所述,需要完成的主要有:
(1 )传感器设计:得到所称重重量的 模拟量
(2) A/D转换:将采集到的模拟量转 化成数字量
(3 )建立合适的映射关系,:
(4)踰出
(5 )其它功能的完成 传感器的设计:利用压力传感器 (Protues仿真中可用电位计模拟压力传感 器)组成的单臂电桥电路(实际中为提高 灵敏度可以采用全桥电路)实现R-V物理 量变换,通过将压力传感器输出的小信号 经过放大后可以得到所需重物重量的模 拟量
A/D转换:可采用所学的逐次逼近法, 利用ADC0809芯片实现A/D转化功能, ADC0809芯片是8位逼近的,采样电压为 0—5V,:
建立合适的映射关系:由于压力传 感器电阻变化的大小与压力的大小成正 比,电桥在一定情况下输出电压的大小 与E力传感器电阻变化的大小成正比, ADC00809芯片采样电压的范围为0— 5V,:因此在保证不改变电位计电阻大小的 情况下,输出电压是0V,只需利用放大电 路将重物在0~500克时桥路输出的电压放大为0—5V即可。此时,0.01V代表1克输出:输出时只需将二进制数字量在 转化成相对应的电压值.在乘以100输出 即可得到相应的输出值,
在输出时由于需要输出多位数.因此 可以用可编程串行通信控制器88251A和 7段LED数码管输出
其它功能:(1 ).报警装置可以采用 LED灯显示.电压大于5V时.既重物重量 大于500克时.LED灯亮,:(2).每隔0.1 秒检测和1秒刷新.可以在程序中经过延 时来完成,:(3 ).连续检测10次.既连续采 样10次,可以在程序中利用循环采样实 现。
2.硬件设计
硬件部分主要由8086CPU、ADC0809 AD转换器、可编程外围接口芯片8855A、 74HC373、74HC138、单臂电桥、放大电路 和数码管等组成8086CPU是整个电路 的核心.驱动其它芯片工作,:ADC0809芯 片是电路的不可少的重要部分.采集到重 物的重量转化的电压模拟信号.将之转化 为二进制的数字量,:,8255A作为整系 统中不可或缺的一部分.承担了负责CPU 与输出显示7段LED数码管联系的作用.
8086CPU将采样后的二进制数经过运算 转换为0~500的十进制数字通过8255A
口输出.使七段显示译码管实时显示所测 重物的重量值图1 )
3.软件设计
程序设计是一件复杂的工作.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:
(1 )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.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
(2)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。
(3 )编写程序:根据程序框图所表不 的算法和步骤.选用适当的指令排列起 来,构成一个有机的整体.即程序。
软件编程实现:空指令三次.防止重 物刚放上震动引起的电阻变化而采样.接 着AD采样10次.分别存人到10 1、存储 单元内.每次采样之间间隔0.1S,:求10个 数的平均数.放人到NUM(定义存储单元 名)中NUM除以33H,商放人SHIK定 义存储单元名)的第一个存储空间内.余 数乘以10后放人NUM中;NUM在除以 33H,商放人SHU的第二 1、存储空间内. 余数乘以10后放人NUM中;依次可以得 到5个数:将SHU中5个数相应的数输出. 其中前三个当做整数部分.后两个当做小 数部分,:(图2 )
4.结束语
这次设计虽然能显示基本的称重 显示功能.但很大程度上需要一定的改 进.首先仿真时使用的是A/D米样芯 片为ADC0809 .为8位逼近的芯片.若 称重为500克范围内的重物.则误差在 500/2"8=1.953125.接近于2克的误差.因 此在生活中至少需要16位逼近或以上的 A/D转化芯片.才能保证其精度在实际中 电子称还需有计价功能.通过键盘的人机 交换.这些在这次仿真中并未实现。再者 在实际操作中还可能遇到各种硬件问题, 尤其是放大电路中电阻对电桥的影响.以 及传感器输出电压较小.调试比较困难等 问题因此本次仿真还有很大的提高空 间。