1、课程设计说明书课程设计名称： 专业课程设计 课程设计题目： 应力测量仪的设计 学 院 名 称： 信息工程学院 专业： 电子信息科学与技术 班级： 学号： 姓名： 评分： 教师： 2015 年 6 月 8 日专业 课 程 设 计 任 务 书20142015 学年 第 2 学期 分散 1 周 第 16 周18 周集中 题目内容及要求设计并制作一个应力测量仪，AD 转换用 ADC0804，应力测试范围为 0200牛，用三位 LED显示结果进度安排1、 查阅资料、选择最优方案：3 天2、 画仿真图，进行电路仿真：2 天3、 画原理图。1 天4、 领元件、焊接实物。3 天5、 调试、检查 bug 1天6
2、、 验收 1 天学生姓名： 指导时间 2015/6/11-2015/6/28 地点：综合楼中 505任务下达 2015 年 6 月 11 日 任务完成 20 15 年 6 月 28 日考核方式 1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师 系（部）主任摘要本文主要研究了利用传感器，A/D 转换芯片和 LCD 显示开发的数字应力测量仪。通过不同的电路方案选择了最优的方案进行实物研发。详细论述了应力测量仪的工作原理，给出了硬件和软件的设计流程。利用称重传感器将重量信号转换，电信号再经过运算放大器放大输入给 A/D 转换，通过 A/D 的输出给AT89C51 进行数据处理，显示在 LCD 上。
3、该应力测量仪体积小、携带方便、测量速度快、精确度高、实用性强，具有广泛的应用前景。关键词：称重传感器、运算放大器、AT89C51、A/D 转换、LCD 显示第一章 模块方案选择1.1 系统设计要求1、 设计并制作一个应力测量仪2、 A/D 转换采用 ADC08043、 应力测量范围：0200 牛顿4、 用 LCD1602 显示1.2 系统组成及工作原理系统由称重传感器、运算放大器 TL084、TL081、模数转换芯片ADC0804、主控芯片 STC89C52RC 单片机以及显示电路组成。称重传感器将感受到的重量变化转换为微小的电压变化，经过运算放大器得到适合ADC0804 转换的模拟电压值，通
4、过 A/D 转换为相应的数字量送入单片机处理后显示在屏幕上。具体方案图如图 1.1 所示图 1.1电阻应变式传感器信号放大A/D 转换AT89C52单片机键盘及显示电路报警电路第二章 电路方案设计系统主控 CPU为 STC89C52RC,A/D转换芯片采用 ADC0804、传感器采用电阻应变式传感器，传感器供电电压为 5V,当有压力施加在传感器上时传感器输出端有最大 10mV的压降，因此需要一个放大电路，将 010mV电压放大到 05V送给 ADC0804采样。放大电路有以下几种方案设计。2.1 方案一将 10mV 放大到 5V 需要放大 500 倍，因此用单运放，电压增益为 500,输出电压
5、为 Uo，输入电压为 Ui.UiRV2451o电路图如图 2.1 所示。运放选用 TL081。如图 2.1TL081 输入失调电压为 3mV，放大 500 倍后失调电压也放大了 500 倍，输入为 0 时输出为 1.5V，通过 VR6 可以进行调零。TL081 温漂为 18uV/，电子称一般都是长时间工作，这样温度自然很容易变大，使数据也跟着变化。2.2 方案二UA741 输入失调电压为 1mV，失调电压小，零温漂，比较适合放大其原理图如图 2.2 所示，如图 2.2UA741 虽然失调电压小，但是实际调试过程中发现放大电压始终无法达到理想值，且由于是万用板焊接，性能达不到要求。2.3 方案三
6、采用三运放差动放大电路，输入阻抗高，对共模信号具有很强的抑制能力，对差模信号没有影响。很适合仪表放大，原理图如图 2.3如图 2.3三运放差动放大电路具有以下几个特点：、U3A 和 U3D提高了共模信号和差模信号之比，即提高了信噪比。、在保证各电阻严格对称的条件下，各电阻阻值的误差对该电路的共模抑制比没有影响。、电路对共模信号几乎没有放大作用，工模电压增益接近零。因为 R17=R21,R9=R22,R10=R23。故可导出两级差模总增益 Av为：91027-Ui1oAvRV通常第一级增益要尽量高，第二级增益一般为 12 倍，这里第一级增益为100，第二级增益为 1 总增益为 100，再加一级放
7、大 5 倍的运放，这里选单运放TL081。原理图如图 2.4 所示。实际测试发现放大数据完全能达到所需要的值。图 2.4通过 TL081组成同向放大器，增益为 5可调节，通过 VR可以调零。最终我们选方案三为传感器的放大电路。2.4 最小系统电路设计最小系统有 STC89C52RC单片机组成，其原理图如图 2.5所示。图 2.5最小系统由振荡电路和复位电路组成。通过一个 11.0592M 的晶振提供单片机时钟。复位电路有一个 RC 充放电电路组成，当 RESET 引脚接收到两个机器周期的高电平时，单片机会复位，回到初始状态，这样复位电路可以防止程序跑飞。2.5 A/D转换电路设计A/D转换由 ADC0804组成，ADC0804 属于连续渐进式 A/D转换器，这类 A/D转换器除了转换速度快（几十到几百 us）,分辨率高外还有价格便宜等优点。ADC0804是 8位 AD转换器，分辨率为 1/256。其应用电路如图 2.6所示。其中TL431提供 2.5V的基准电压。R7 为 0 的电阻，隔离模拟地和数字地。
