1、2008級測試技術課程設計測試技術課程設計報告書姓 名李馬超學 號20086606院、系、部電氣系專 業電氣工程及其自動化目 錄1 課程設計任務書12 概述22.1 系統組成框圖32.2 電阻應變片重力測試原理33 電阻應變片重力測試系統的單元電路介紹33.1 電阻應變片傳感器選型及介紹43.2 電阻應變器傳感器測量電路53.3 A/D轉換器53.3.1 ADC0809內部邏輯結構63.3.2引腳結構64 基于單片機的設計64.1 單片機的硬件電路圖74.2 程序設計8設計總結9參考文獻101 課程設計任務書題目電阻應變片重力測試學生姓名李馬超學號20086606班級0810-6專業電氣工程及

2、其自動化承擔指導任務單位指導教師姓名張飛雄是否制作實物是一、主要內容 利用兩組電阻應變片傳感器制作一個可以測量物體重量的裝置。二、基本要求1. 實現基本功能2畫出相應的測量電路和測試程序。3. 完成3000字設計報告三、主要技術指標（或研究方法）工作電壓 220v電阻應變片傳感器的原理應用等臂直流電橋（雙差動） 教研室主任簽字時間2011 年12 月 25 日2 概述2.1 系統組成框圖電阻應變式傳感器是應用廣泛的傳感器之一。將電阻應變片粘貼到各種彈性敏感元件上，可構成測量位移、加速度、力、力矩、壓力等各種參數的電阻應變式傳感器。電阻應變式傳感器具有結構簡單，使用方便，性能穩定、可靠，易于實現

3、測試過程自動化和多點同步測量、遠距測量和遙測，靈敏度高，測量速度快，適合靜態、動態測量，可以測量多種物理量等諸多優點，已廣泛應用于航空、機械、電力、化工、建筑等領域。本課題采用的是以8051系列的AT89C2051單片機為核心開發電阻應變片重力測試的系統。系統硬件原理框圖如圖1-1：A/D轉換四位數碼管顯示電路電阻應變式傳感器LM324集成運算放大器圖2-1系統框圖系統框圖如圖2-1所示，電阻應變式傳感器采集到重力信號傳送給LM324集成運算放大器， LM324集成運算放大器是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，它的內部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立

4、。經過A/D轉換，將轉換的數字信號發給顯示電路顯示，顯示電路是由四位獨立數碼管組成。2.2 電阻應變片重力測試原理電阻應變片簡介：電阻應變片作為傳感元件，將其牢固地粘貼在構件的測點上，構件受力后由于測點發生應變，應變片也隨之變形而使應變片的電阻發生變化。電阻應變式傳感器的核心元件是電阻應變片，其工作原理是基于電阻應變效應。電阻應變片的測量原理為：金屬絲的電阻值除了與材料的性質有關之外，還與金屬絲的長度，橫截面積有關。將金屬絲粘貼在構件上，當構件受力變形時，金屬絲長度和橫截面積也隨著構件一起變化，進而發生電阻變化。dR/R=Ks*其中，Ks為材料的靈敏系數，其物理意義是單位應變的電阻變化率，標志

5、著該類絲材電阻應變片效應顯著與否。為測點處應變，為無量綱的量，但習慣上仍給以單位微應變，常用符號表示。由此可知，金屬絲在產生應變效應時，應變與電阻變化率dR/R成線性關系，這就是利用金屬應變片來測量構件應變的理論基礎。3 電阻應變式傳感器重力測試系統的單元電路介紹3.1 電阻應變式傳感器的介紹、結構和類型電阻應變式傳感器（straingauge type transducer ）以電阻應變計為轉換元件的電阻式傳感器。電阻應變式傳感器由彈性敏感元件、電阻應變計、補償電阻和外殼組成，可根據具體測量要求設計成多種結構形式。彈性敏感元件受到所測量的力而產生變形，并使附著其上的電阻應變計一起變形。電阻應

6、變計再將變形轉換為電阻值的變化，從而可以測量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。圖3-1 電阻應變片的基本結構1-基底;2-敏感柵;3-覆蓋層;4-引線3.2 電阻應變式傳感器的測量電路常規的電阻應變片K值很小，約為2，機械應變度約為0.00010.001.所以,電阻應變片的電阻變化范圍為0.00050.1歐姆，所以測量電路應當能精確測量出很小的電阻變化，在電阻應變片傳感器中做常用的是橋式測量電路。橋式測量電路有四個電阻，其中任何一個都可以是電阻應變片電阻，電橋的一個對角線接入工作電壓U，另一個對角線為輸出電壓U0，。起特點是：當四個橋臂電阻達到相應的關系時，電橋輸出為零，或則就有

7、電壓輸出，可利用靈敏檢流計來測量，所以電橋能夠精確的測量微小的電阻變化。電路圖如下圖所示：其中R1=R2=R3=R4=3503.3 A/D轉化器(ADC0809)A/D0809是一個帶有8路=位A/D轉換器，8路多路開關以及微處理兼容的控制邏輯CMOS組件。DC0809的內部邏輯結構:引腳結構:3.3.3 ADC0809應用說明1）ADC0809內部帶有輸出鎖存器，可以與8051直接相連。2）初始化時，使ST和OE信號全為低電平。3）送要轉換的哪一個通道的地址到A,B,C端口上。4）在ST端給出一個至少有100ms寬的正脈沖信號。5）是否轉換完畢，我們根據EOC信號來判斷。6）當EOC變為高電

8、平時，這時給OE為高電平，轉換的數據被輸出給單片機。4基于單片機的設計41單片機硬件電路圖4.2程序設計AD0809通道IN0地址 7FF8H8255 PA口地址 7F01H PB口地址 7F02H FLAG BITORG 0000HAJMP MAINORG 0013HAJMP INT1MAIN:SETB IT1SETB EASETB EX1LCALL AD_SORTLCALL BCD_SORTLCALL DISLEDLCALL DELAY_L0AJMP MAINAD_SORT:MOV R0,#60H SETB FLAG MOVX DPTR,7FF8H MOVX DPTR,AWAIT:JB F

9、LAG,WAIT RETINT1:MOVX A,DPTRMOV R0,ACLR FLAGRETIDLSLED:MOV R3,#01H MOV A,R3LOOP:MOV DPTR,#7F01HMOVX DPTR,AINC DPTRMOV A,R0ADD A,#0DHMOVC A,A+PCDIR1:MOVX DPTR,ALCALL TIM2INC R0MOV A,R3JB ACC.1,LOOP1RL AMOV R3,AAJMP LOOPLOOP1:RETTIM2:MOV R7,#04HDLT1:MOV R6,#FFHDLT2:DJNZ R6,DLT2DJNZ R7,DLT1RETBCD_SORT:

10、MOV A,R0RL AMOV B,#10HDIV ABMOV R0,BRETDELAY_L0:PUSH 0 PUSH 1 PUSH 2 MOV 0,#01HDELAY_L01:MOV 1,#00HDELAY_L02:MOV 2,#0B2H DJNZ 2,$ DJNZ DELAY_L02 DJNZ DELAY_L01 POP 2POP 1POP 0RET END設計總結本設計由以下四部分組成：電阻應變傳感器，信號放大系統，模數轉換系統，顯示器。采用全橋測量電路，經過三運放大電路進行信號放大，具有精度高，性能穩定，測量精確，使用方便等優點。測量過程是把被測物體重量通過傳感器將重量信號轉化為電壓信號輸出，放大系統把來自傳感器且微弱的信號放大，放大后的電壓信號經模數轉換把模擬量轉換成數字量，數字量通過數字顯示器顯示重量。通過這次設計的體驗，讓我明白了親手實際操作的重要性，在實際設計電路的過程中，我們會遇到一些失誤與錯誤，才能認真檢驗并找出問題所在，這樣便在不斷的糾錯中提高了自己的動手能力。當然，可能還各種各樣的問題，在以后的實際制作中可以加以改進改善。參考文獻1 河道清，張禾，諶海云，傳感器與傳感器技術.科學出版社.2008年6月2 張毅剛，彭喜元.新編MCS-51單片機應用設計M.