Проект электронных весов с микропроцессорным управлением - Курсовая работа

Весы - прибор для определения массы тел по действующему на них весу. Различают весы: образцовые (для поверки гирь), лабораторные (аналитические, микроаналитические, пробирные и др.) и общего назначения; по принципу действия - рычажные, пружинные, электротензометрические (см. Т.е, если встать на весы в момент старта лифта вверх, показания будут больше, чем в состоянии покоя, а если в момент старта вниз - меньше. Существует целое множество разнообразных конструкций весов, среди которых: Весы с чашечками - груз кладется на одну чашечку, а эталонные гири на другую. Весы со стрелкой - груз, весом до одного килограмма взвешивается без дополнительных гирек, а свыше требует установки противовеса, в этом случае вес груза вычисляется как сумма веса гирек и показаний стрелки.Согласно техническому заданию, в электронные весы должны входить следующие компоненты: Датчик давления - первичный преобразователь давления в электрическое напряжение Индикатор - элемент, отображающий значение веса в виде десятичных цифрДля электронных весов необходимо выбрать следующие компоненты: Датчик давления, Индикатор, Микроконтроллер.Рассмотрим датчик DMP330H, имеющий следующие характеристики (согласно [2]): Диапазон измерений - от 0..100 КПА до 0..16 МПА, Относительная погрешность - 1%, Выходной сигнал - 4..20 МА или 0..10 В, Температура-25..85 °С, Напряжение питания - 12..36 В; Рассмотрим датчик DMP331, имеющий следующие характеристики (согласно [3]): Диапазон измерений - от 0..4 КПА до 0..4 МПА, Относительная погрешность - 0,35%, Выходной сигнал - 4..20 МА или 0..10 В, Температура-25..125 °С, - Напряжение питания - 14..36 В; Рассмотрим датчик DMP341, имеющий следующие характеристики (согласно [4]): Диапазон измерений - от 0..0,6 КПА до 0..10 КПА, Относительная погрешность - 1%, Выходной сигнал - 4..20 МА или 0..10 В, Температура-40..125 °С, - Напряжение питания - 12..36 В; Рассмотрим датчик DPS100, имеющий следующие характеристики (согласно [5]): Диапазон измерений - от 0 до 6 КПА, Относительная погрешность - 1%, Выходной сигнал - 4..20 МА или 0..10 В, Температура 0..60 °С, - Напряжение питания - 19..31 В; Рассмотрим датчик MPX5010 GVP, имеющий следующие характеристики (согласно [1]): Диапазон измерений - от 0 до 10 КПА, Относительная погрешность - 0,1%, Выходной сигнал - 0..5 В, Температура-40..125 °С, - Напряжение питания - 5 В;Согласно техническому заданию, индикатор должен отображать значения веса от 0 до 250 кг., с точностью 0,5 кг, а значит индикатор должен быть четырехразрядным и иметь десятичную точку. Существуют следующие виды индикаторов: Семисегментные индикаторы - индикаторы, у которых управляется каждый сегмент: Рис. Двоично-десятичные индикаторы - индикаторы, управляемые шестнадцатеричным кодом, т.е. могут выводиться числа от 0 до 9 и буквы английского алфавита от Индикаторы с динамической индикацией - индикаторы, у которых все разряды выводятся по очереди (минимальная частота обновления 30 Гц) Рассмотрим индикатор LFD2110-XX, имеющий следующие характеристики (согласно [7]): Число разрядов - 4, Входное напряжение-1, 5..3 ВМикроконтроллер для электронных весов должен иметь встроенный десятиразрядный АЦП (Аналогово-цифровой преобразователь), четыре восьмиразрядных порта ввода/вывода, напряжение питания 5 В. Контроллеры классифицируют по разрядности: Четырехразрядные - самые простые и дешевые устройства, предназначенные для замены несложных схем на “жесткой” логике в системах с невысоким быстродействием. Рассмотрим микроконтроллер AT80C5112, имеющий следующие характеристики (согласно [10]): ПЗУ - нет, Напряжение питания - 2,7-5,5 В, Порты ввода/вывода - 3, Рабочая частота - 60 МГЦ, 16-разрядный таймер - 2, АЦП - нет, UART - нет; Рассмотрим микроконтроллер AT89LV52, имеющий следующие характеристики (согласно [10]): ПЗУ - 8 Кб, Напряжение питания - 2,7-5,5 В, Порты ввода/вывода - 5, Рабочая частота - 16 МГЦ, 16-разрядный таймер - 3 Рассмотрим микроконтроллер 5.0.4.8XC51GB, имеющий следующие характеристики (согласно [9]): ПЗУ - нет, Напряжение питания - 5 В, Порты ввода/вывода - 6, Рабочая частота - 12 МГЦ, 16-разрядный таймер - 3На принципиальной электрической схеме должны быть отражены все электрические связи, т.е. датчика с микроконтроллером, микроконтроллера с индикатором, источника питания с датчиком и микроконтроллером. Также должна быть отражена кнопка “Reset”, сбрасывающая микроконтроллер. Vcc К этому выводу подключается напряжение питания (5 В) 3 Вывод Vcc подсоединим к источнику питания, Vout к 7 каналу АЦП,-Vout к контакту VAGND АЦП, Gnd к “земле”. К выводам XTAL1, XTAL2 подключим кварцевый резонатор, частотой 20 МГЦ.Алгоритм работы электронных весов должен быть следующим: Подготовка АЦП - настройка АЦП (номер канала Преобразованное число хранится в регистрах ADDH и ADDL (старший и младший байты соответственно) Так как по техническому заданию необходимо обеспечить точность 0,5 кг., младший разряд (десятые) будет принимать значения “0” или “5”. Код, который нужно преобразовать находится в двух младших разрядах ADDL. Т

Содержание

Введение

1. Построение структурной схемы

2. Выбор элементной базы

2.1 Выбор датчика

2.2 Выбор цифрового индикатора

2.3 Выбор микроконтроллера

3 Формирование принципиальной электрической схемы

4. Разработка алгоритма

5. Построение программы

Заключение

Список использованных источников

Приложение

Весы - прибор для определения массы тел по действующему на них весу. Различают весы: образцовые (для поверки гирь), лабораторные (аналитические, микроаналитические, пробирные и др.) и общего назначения; по принципу действия - рычажные, пружинные, электротензометрические (см. Тензометр), гидравлические и гидростатические. Вес тела- это сила, действующая на опору или подвес со стороны тела. Т.е, если встать на весы в момент старта лифта вверх, показания будут больше, чем в состоянии покоя, а если в момент старта вниз - меньше. Это происходит за счет того, что помимо ускорения свободного падения действует еще и другое ускорение, направленное либо в ту же, либо а противоположную сторону.

Рассмотрим весы общего назначения. Существует целое множество разнообразных конструкций весов, среди которых: Весы с чашечками - груз кладется на одну чашечку, а эталонные гири на другую. Необходимо добиться равновесия, при этом вес груза будет равен весу гирек. Это неудобно, т.к. добиться равновесия довольно трудно. В данном случае точность измерения веса зависит от чувствительности весов и от номинала гирек.

Весы со стрелкой - груз, весом до одного килограмма взвешивается без дополнительных гирек, а свыше требует установки противовеса, в этом случае вес груза вычисляется как сумма веса гирек и показаний стрелки. Точность измерения зависит от чувствительности стрелки (на какое расстояние она смещается при каком весе).

Электрические весы - Существует чувствительный элемент, который реагирует на изменение веса, этой реакцией может быть: изменение сопротивления, изменение напряжения, изменение тока, редко изменение потребляемой мощности. В случае изменения сопротивления, необходимо нагрузить этот элемент на источник питания, и последовательно с ним поставить амперметр. Значение тока будет пропорционально значению веса. Если изменяется напряжение, просто можно поставить вольтметр. Точность измерения зависит от чувствительности амперметра (вольтметра).

Электронные весы - наиболее удобный в эксплуатации прибор. Необходимо только положить груз на весы, а дальше они сделают все сами. При просмотре значения веса на электронных весах нет неоднозначности, как в случае со стрелкой (никогда нельзя однозначно сказать, на какое значение она указывает), значение выводится в понятном цифровом виде.

Микропроцессорное управление весов позволяет обеспечить большую точность измерения по сравнению с механическим прибором, электронные весы более долговечны, т.к. практически не имеют изнашивающихся деталей.

Немаловажным является тот фактор, что точность измерения во многих весах зависит от положения объекта на них (чем дальше от центра, тем меньше точность), это происходит за счет того, что в них датчик веса или один и стоит посередине, или четыре и стоят по углам. В случае четырех датчиков микроконтроллер вычисляет среднее арифметическое от их показаний, это и есть результат.

В данной работе эта проблема решена следующим образом: измеряется не вес, а давление, оказываемое объектом на подушку с водой, посредством пластины, к подушке подсоединен датчик, измеряющий давление воды. Все это обеспечивает независимость показаний от позиции объекта на весах.