基于平行梁测力重量传感器的数字电子称设计

组成：

1.主控芯片STC15F2K16S2

STC15F2K16S2是一款基于增强型8051内核的单片机，主频最高可达35MHz（相比STC89C51，不需要额外添加外部晶振），内置16KB Flash程序存储器和512B SRAM数据存储器，同时内置了高精度的8路10位ADC模块。

2.电源电路

VIN设置为15V，很一般的稳压电路。

15V也用来给平行梁测力重量传感器供电。

3.平行梁测力重量传感器

很常见的平行梁测力重量传感器。

应变式力传感器的受力工作原理。

一般红色线为输入正（E+）、黑色线为输入负（E-）、绿色线或蓝色线为输出正（S+）、白色线为输出负（S-），这次使用传感器供电电压 5-15V，输出电压0-20mV。

4.放大电路

很常用的放大电路。

把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，设计限幅电路。

AD620是一款经典的低功耗、高精度仪表放大器，专为差分小信号放大设计，外接电阻R1（10kΩ电位器）用于设置增益增益,G=1+49.4kΩ/R1,49.4kΩ 是AD620芯片内部经过激光修调的精密电阻网络的等效阻值，是AD620增益公式的核心常数。

OP07是一款超低失调、低漂移的精密运算放大器，电路结构为同相比例放大，增益为G=1+R2/R3。

R4、C1构成RC低通滤波器，滤除高频噪声，使输出信号更平滑。

1N5234B是稳压二极管，反向并联在输出与地之间，起到限幅保护作用。

5.LCD1602显示屏

很普通的LCD1602显示屏

整体硬件设计

PCB设计

软件设计

1.ADC转换

打开这个熟悉的好帮手软件。

点击“范例程序”。

选择想要的ADC例程。

选择对应函数。

float GetADCResult(unsigned char ch)
{
//	unsigned int ad_result;
    ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ch | ADC_START;
    _nop_();                        //等待4个NOP
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG));//等待ADC转换完成
    ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;         //Close ADC
    return ADC_RES;
}

void InitADC()
{
    P1ASF = 0xff;                   //设置P1口为AD口
    ADC_RES = 0;                    //清除结果寄存器
	ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL;
    Delay(2);                       //ADC上电并延时
}

void Delay(unsigned int n)
{
    unsigned int x;

    while (n--)
    {
        x = 5000;
        while (x--);
    }
}

2.软件延时

这边还是好帮手软件。

#include "delay.h"
#include <intrins.h>
void Delay1ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j;

	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	i = 11;
	j = 190;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}

void DelayXms(unsigned int xms)
{
	while(xms--)
	Delay1ms();
}

3.LCD1602显示

很容易找到的代码。

#include "LCD1602.h"

void LCDReadBF()
{
	unsigned char state;
	unsigned char i;
	LCD1602_DB |= 0xF0;//高四位IO置1 低四位保持不变
	LCD1602_RS = 0;
	LCD1602_RW = 1;
	do
	{
		LCD1602_EN = 1;
		state = LCD1602_DB&0xF0;//读高四位
		LCD1602_EN = 0;
		LCD1602_EN = 1;
		state |= (LCD1602_DB&0xF0)>>4;//读低四位
		LCD1602_EN = 0;
		i++;
		if(i>50)
			break;
	}
	while(state & 0x80);
}

void LCDWriteCmd(unsigned char cmd)
{
	LCDReadBF();//等待忙检测，不忙时操作
	LCD1602_RS = 0;//命令
	LCD1602_RW = 0;//写
	LCD1602_DB = cmd;//高四位
	DelayXms(1);
	LCD1602_EN = 1;
	LCD1602_EN = 0;
	LCD1602_DB = cmd<<4;//低四位
	DelayXms(1);
	LCD1602_EN = 1;
	LCD1602_EN = 0;
	
}

void LCDWriteData(unsigned char dat)
{
	LCDReadBF();//等待忙检测，不忙时操作
	LCD1602_RS = 1;//数据
	LCD1602_RW = 0;//写
	LCD1602_DB = dat;//高四位
	DelayXms(1);
	LCD1602_EN = 1;
	LCD1602_EN = 0;
	LCD1602_DB = dat<<4;//第四位
	DelayXms(1);
	LCD1602_EN = 1;
	LCD1602_EN = 0;
}

void LCDInit()
{
	LCDWriteCmd(0x33);
	DelayXms(5);
	LCDWriteCmd(0x32);
	LCDWriteCmd(LCD_MODE_PIN4);//显示模式设置 2行 5*8点阵
	LCDWriteCmd(LCD_DIS_ON);//显示开 光标关
	LCDWriteCmd(LCD_CURSOR_RIGHT);//光标右移
	LCDWriteCmd(LCD_SCREEN_CLR);//清屏
}

void LCDSetPosition(unsigned char x,unsigned char y)
{
	if(0 == y)
	{
		LCDWriteCmd(0x80 | x);
	}
	else
	{
		LCDWriteCmd(0x80|(0x40 + x));
	}
}

void LCDShowStr(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *str)
{
	LCDSetPosition(x,y);
	while(*str != '\0')
	{
		LCDWriteData(*str++);
	}
}

unsigned char IntegerToStr(int dat,unsigned char *str)
{
	unsigned char i=0;
	unsigned char len=0;
	unsigned char buf[20];
	if(dat < 0)
	{
		dat = -dat;//如果是负数，取绝对值
		*str++ = '-';
		len++;
	}
	do
	{
		buf[i++] = dat%10 + '0';//dat%10 + 0x30; buf[0] = '8' buf[1] = '7'buf[2] = '6'
		dat /= 10;
	}while(dat > 0);
	len += i;
	while(i-- > 0)
	{
		*str++ = buf[i];
	}
	*str = '\0';
	return len;
}

4.主函数

#include <stc15.h>
#include "LCD1602.h"
#include "delay.h"
#include "adc.h"

float ad_result=1234;
unsigned char str[20];

void main()
{   
	LCDInit();	
	DelayXms(5);
	InitADC();	
	while(1)
	{   
	 	LCDShowStr(0,0,"Weight:");
		ad_result=GetADC(2);
		ad_result=(ad_result-111)*32;
 		FloatToStr(ad_result, str);
   	   	LCDShowStr(7,0,str);
		LCDShowStr(15,0,"g");	   
	}
}

调试结果

实物结果

通电。

未放置重物。

放置100g重物。

结束！！！