简单的电路设计

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇简单的电路设计范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

简单的电路设计范文第1篇

关键词：单片机；发光二极管；光敏三极管

中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）19-4586-03

近年来，自动控制技术及生产自动化在国家工业建设中发挥了非常重要的角色。光电检测在自动控制和自动生产中起着不可替代的作用。早起自动化生产，一般采用机械化方式，随着半导体技术的发展和集成电路的出现，自动化生产越来越多的采用电器方式，光电检测是电器方式自动化经常采用的技术之一。

1 半导体二极管

二极管的核心是PN结，与PN结一样，二极管具有单向导电性，但是，由于二极管存在体电阻和引线电阻，二极管的伏安特性与PN结的伏安特性略有不同，在正向电压相同的情况下，二极管的正向电流小于PN结的正向电流；在反向偏置相同的情况下，由于二极管存在表面漏电流，二极管的反向电流大于PN结的反向电流，在近似分析时，PN结电流统一采用公式（1） 。

[i=IS（euUT-1）] （1）

测量二极管的伏安特性时发现，只有在正向电压足够大时，正向电流才从零随端电压按指数规律增大。使二极管开始导通的临界电压称为开启电压Uon ，不同的材料制成的二极管，开启电压不同，相应的导通电压、反向饱和电流也不同，如图1和表1。所示。本次设计用的是硅晶体二极管 [4]。

图1 二极管的伏安特性

表1 两种材料二极管对比

[材料＼&开启电压UOn/V＼&导通电压U/V＼&反向饱和电流IS/μA＼&硅（Si）＼&≈0.5＼&0.6-0.8＼&

发光二极管简称为LED，由镓（Ga）与砷（As）、磷（P）、氮（N）、铟（In）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出光波，因而可以用来制成各种发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，铟镓氮二极管发蓝光。

发光二极管把电能转化成光能。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内电子和空穴复合，产生自发辐射的光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同，当电子和空穴复合时释放出的能量不同，发出的光波长不同。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。这里我们选用红色发光二极管。发光二极管原理与普通二极管一样，不过它的开启电压比普通二极管的大，红色的在1.6-1.8V之间，绿色的约为2V。正向电流愈大，发光愈强。

2 光敏三极管

光敏三极管一般有光敏二极管和三极管组成。光敏二极管也叫光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的，其管芯是一个具有光敏特征的PN结，当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加，不过光敏二极管利用的是反向特性，工作时需加上反向电压，当受到光照时， 载流子在反向电压下漂移，反向饱和电流发生变化，它随入射光强度的变化而变化，因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。

光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件，和普通二极管相比，在结构上与普通二极管不同，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量做的小一些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。

光敏三极管是有光敏二极管与普通三极管组合而成的，光敏二极管把光照转化成电流传递给三极管基极，三极管把基极电流通过放大机理转化成集电极电流实现放大。在protus环境中，发光二极管和光敏三极管组合在一起，如图2所示。光敏三极管的输出特性曲线如图3所示。输出特性曲线满足公式（2） 。

[iC=f（uCE）IB=常数] （2）

图2 光敏三极管

图3 光敏三极管输出特性曲线

3 主控单元

单片机性能价格比高，体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。由于具有上述优点，单片机广泛应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器等各个方面。该文采用AT89C51，AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机。AT89C51单片机主要由微处理器、数据存储器、程序存储器、4个8位并行I/O口、1个串行口、2个16位定时器/计数器、中断系统、特殊功能寄存器等八个功能部件组成[7]。

单片机的4个8位并行I/O口为P0、P1、P2、P3口。该文中只用到P1、P3口，下面简单介绍这两个端口的特点。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口。P1口锁存器写入1后，CMOS管截止，这时可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。该文利用了P1.7管脚。当有物体遮住光电检测电路时，P1.7管脚所接的发光二极管发光。

P3口：由于单片机引脚数目有限，因此在P3口电路中增加了引脚的第二功能。P3口的某一引脚可以作为通用I/O使用，又可以根据需要，使用它的第二功能。该文利用了管脚P3.2的第二功能，也就是外部中断。P3.2管脚平时高电平，当有物体通过发光二极管和光敏三极管中间时，P3.2管脚平时低电平，单片机检测到电平由高电平变化到低电平时，执行中断程序，发光二极管发光，给出指示。中断程序框图如图4所示。

当有物体通过光电检测电路时，发光二极管发光， R6 为 ? 181 限流电阻。如图5所示：

图5 发光电路

光电检测电路如图6所示。当开关物体通过时时，发光二极管不会发光，此时光敏三极管处于截止状态，电路中的三极管Q1处于截止状态，P3.2管脚呈现低电平，单片机检测到低电平，执行中断程序，点亮发光二极管。当没有物体通过时，光敏三极管接收到发光二极管发出的光，光敏三极管导通，电路中的三极管Q1处于导通状态，P3.2管脚呈现高电平，单片机处于等待状态。

图6 光电检测电路

光电检测整体电路如图7所示。本电路结构利用单片机的最小系统，单片机的很多接口处于空闲状态，这为增加光电检测电路功能提供了可能。因为在仿真时，无法模拟物体通过光电检测系统，在电路结构中，以开关代替是否有物体通过，当开关闭合时，代表没有物体通过，当开关打开时代表有物体通过。

图7 光电检测整体电路

4 结论

本文利用单片机最小系统设计了光电检测电路，由仿真结果分析，本设计可以进行工业生产计数、工业生产安全监控等。由

于单片机的很多接口处于空闲状态，所以本系统可以增加其它检测功能。本设计目的是检验所学的理论知识，为以后的工程设计打下基本技能。

参考文献：

[1] 雷玉堂.光电检测技术[M].北京：中国计量出版社，1995.

[2] 吕海宝.激光光电检测[M].北京：国防科技大学出版社，2000.

[3] 王清正，胡渝.光电探测技术[M].北京：电子工业出版社，1994.

[4] 童诗白.模拟电子技术基础[M].4版.北京：高等教育出版社，2000.

[5] 何利民.单片机高级教程[M].北京：航空航天大学出版社，2000.

简单的电路设计范文第2篇

关键词：电学实验；电路设计思想方法

定西市教育科学规划课题研究成果（课题编号DX2012GHB94）

在高中物理电学实验中，电路设计是一个很重要的问题，只有合理地设计电路才能完成实验，达成实验目的。但要根据具体的题意设计出能完成实验的电路，并不是一个简单的问题。本文主要就这方面的问题用几道例题加以阐述。

一、电路设计

一个实验电路主要由三大部分组成，电源部分、电路的控制部分和最主要的用于测量所需物理量的测量部分。既然电路主要由三部分组成，那么我们电路设计的主要工作也就是要设计这三大部分。在高中阶段，电路的控制部分主要涉及到滑动变阻器的限流式接法和分压式接法，电路的测量部分主要涉及的是安培表的内接法和外接法的问题。而电源的设计比较简单，根据题意选择合适的电源即可。学生主要感觉到困难的是在什么情况下滑动变阻器采用限流式接法，在什么情况下用分压式接法，或者什么情况下电流表采用内接法，什么情况下用外接法。笔者根据多年的教学经验，对这个问题做了总结，一般情况下存在下列判定依据：

当内、外接法相对误差相等时，有，临界值 （因为 ?）。

限流式接法的优势是耗电少，电路结构简单，但这种接法的缺点也很明显，它的调节范围不大，有时不能满足题目的条件。而分压式接法正好相反，它的调节范围很大，但它的电路结构较为复杂，尤其是联系到实物图的连接，很多学生不会连接滑动变阻器上的三根线。另外，它不太节能，耗费的能源较多。在要求不太严谨的条件下，我常常这样总结：当滑动变阻器的阻值较小时，一般情况下就把电路设计成分压式；如果滑动变阻器的阻值较大时，一般就把电路设计成限流式。

二、器材的选取

器材的选取要结合试验要求的精度和仪器的量程决定。有时试验所给的器材也影响了电路的设计，我们必须根据所给出的器材合理地设计电路，完成试验。有时我们也会根据电路的设计来选用能完成实验的器材，这是一个互相影响的问题。

三、实物图的连接

实物图的连接必须坚持先连串联支路、再连并联支路的原则，连完后必须和原理图查对一遍，以保证不会出错，电势相等的各点可合并成一点。

实物图的连接看似简单，但实际上学生做错的很多，常会造成不必要的失分。其原因主要是学生对实验仪器不太熟悉，不知道线该接在何处。同时这也与教师的不重视有很大关系。很多教师认为按照原理图连接实物图是很简单的，可能在初中阶段就已经掌握了，殊不知很多学生在这个看似简单的地方却栽了大跟头，失分十分严重。要避免这样的事情再次发生，除了教师要高度重视外，我根据多年的教学经验，认为最好把学生带到实验室，在实际的实验仪器上完成几个电路原理图的连接，这样能让学生熟悉器材，真正理解实验。

例1.现在要测一个电阻的阻值，实验室给了如下器材：

要运用这些器材设计一个电路完成实验。

[解题思路]这个实验中只给出了一个电源，所以电源毫无选择的余地，然后我们就要考虑是选用分压式接法还是限流式接法。我们看到滑动变阻器的阻值变化范围是，阻值不大，据前分析，我们该选择分压式接法。接下来考虑选用内接法还是外接法，我们看到待测电阻的阻值和直流毫安表的内阻接近，而远远小于直流电压表的内阻，所以应该选用外接法，这样电路设计就已经完成了。

例2.测待测电阻的阻值，请选择器材并设计电路：

简单的电路设计范文第3篇

1.1逻辑块的设计与实现

当前,我们常见的逻辑块结构有两种,即基于多路选择器和查找表。前者具有失效率低和结构简单的优势,然而每个细胞的功能性较弱。我们知道,大量细胞的逻辑块互相连接就可以实现复杂的系统功能,但是它的布线并不简单,不能适用于大规模电路的实现。近些年,在以太网供电工程的细胞设计中长期采用基于四输入一输出的显示查找表结构,实现了任意的数字逻辑,然而对于较大规模电路设计时仍有诸多不足,主要表现为资源的大量浪费。鉴于此,下面笔者对逻辑块的结构进行了改进,有效节省了大量资源,也极大地增强了细胞设计的灵活性。对于改进后的逻辑块内部电路结构,此处的逻辑块由四个两输入显示查找表和D触发器组合而成。显示查找表主要负责实现组合逻辑的功能,其个个输入端连接着多路选择器,可作为选择开关,同时也能够对控制信号进行约束和控制,从而实现了相邻细胞逻辑块之间的连接。而D触发器以显示查找表的输出为输入,可以有效实现时序电路。根据研究结果显示,如果要确定一个细胞逻辑块实现的逻辑功能,我们至少需要18位控制配置位。结合显示查找表的内容写入方式,笔者给出了两种逻辑块结构:一是直接把逻辑功能的真值表写入其中;另一种是可重写入的逻辑块结构。

1.2换向块的设计与实现

换向块的结构主要由八个八选一多路选择器组成,它能够全方位地改变信号传播方向,它在上下左右四个方向上分别有两根输入线以及输出线,并且各个方向的输出根据配置位决定对八路输入中任何一路进行输出,同时和相邻细胞的换向块对应多路器输入相接。

1.3配置存储器的设计与实现

不难发现,细胞的逻辑块和换向块配置位往往能够决定配置存储器的单元内容。根据它们的结构形式,笔者给出了所有配置位的顺序,如下图所示(其中数字表示比特位的顺序,下方注释是相应的配置信息)。

1.4自修复辅助电路的设计与实现

值得注意的是,上述模块要想完全实现自修复的功能,还不得不加入自修复辅助电路设计。当然,在不同的自修复机制情况下,它的电路设计也会有所不同。现阶段,很多电路设计都是基于列移除机制的,它考虑的是列移除的缺点,主要有两种方案可供参考:

(1)为了增强细胞结构的通用性,可以考虑采用基于查找表型的配置存储器的自修复辅助电路设计方式;

(2)可以考虑基于移位寄存器型的设计方式,总体来说,两种方案都是可行的,需结合实际情况进行取舍。

2结语

简单的电路设计范文第4篇

大学生电子设计大赛是目前大学生关注的比赛之一，如何提高学生比赛成绩，是每个指导教师、参赛学生一直共同关注的重点。本文根据电子大赛期间，学生在完成电路时候经常出现的问题，指出赛前培训的重要性，提出赛前需要通过对学生进行理论培训，电路设计、电子器件认识、电路焊接工艺，来提高学生设计电路、实现电路的能力，以使学生在比赛中获得更好的成绩。

关键词：

电子大赛；理论培养；焊接工艺

一、导论

全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一，是主要面向全国电子类学科大学生赛事，目的在于推动教学改革、培养实用型人才，同时也有助于培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作、提高学生电子设计制作的能力，为选拔人才也创造了条件。比赛自从开办以来，一直备受全国高等院校和学生的重视，被认为国内“含金量”最高的比赛之一，比赛成绩在某种程度上已经成为标志着学校教学水平的高低。而参加比赛获奖的学生在求职过程中，也经常受到用人单位的青睐。全国大学生电子大赛是一种半开放的比赛，比赛时间为4天3夜。比赛期间[1]，同一个队伍的队员之间可以商讨设计思想，确定设计方案，进行分工协作，以队为基本单位独立完成比赛任务。指导教师不允许对参赛学生进行指导，参赛队员也不可以与其他人员探讨任何问题，队员可以查询相关资料设计电路并完成作品。比赛内容涉及范围比较广，包含高频、低频电子线路设计、单片机等控制电路，几乎包含了电子类专业所有的专业课程，没有深厚的理论基础和对电子元器件扎实的认识，很难在短短的4天中完成比赛，赛前培训则成为完成比赛内容提高比赛成绩的关键。如何进行赛前培训、提高比赛成绩，已经成为指导教师及参赛学生讨论的重点问题。本文根据电子大赛和教学内容，对学生的培训可以从几个方面进行考虑，主要包括是理论培养、电路设计训练、电子元器件认识、焊接工艺练习等。

二、理论培养

良好的比赛成绩与对电路理论知识的掌握情况是分不开[2，3]。首先需要熟练掌握基础知识。电子设计大赛的电路设计与参加考试不同，对知识的认知不能停留在仅仅会做习题的层面上，需要深刻理解教材中每一个电路设计的原理，如三极管、电阻、电容、电感等元器件在电路中发挥的作用，其数值变化对电路的影响等。例如，三极管的三个工作状态饱和、截止、放大，如何设计参数，使其工作在不同的工作状态，实现所需要的功能，这些都需要学生对电路知识有深刻的认识才能够设计出相关的电路。然而，电子大赛比赛时间一般为9月初，大四的学生已经学习了电路与电工基础、模拟电子线路、单片机、高频电子线路等课程等相关的电子技术专业课，从所学习的课程上可以看出，完全具有独立完成电子大赛题目的电路设计的能力。但是由于时间的关系，大四的学生对以前所掌握的部分知识存在遗忘的现象，这些都需要学生利用业余或者假期时间重新复习以前学习过的相关知识，以便在比赛的时候能灵活运用理论去设计电路。由于电子大赛与电子线路等课程相关的内容比较多，单靠学生自己很难在业余时间复习学会相关的知识，并且，学生习惯于考试的方法学习，对于电路的设计，几乎没有任何经验，很难把握住理论学习的重点。为了提高学生的理论水平，学校应该组织在电路设计上有经验的教师，对参赛学生进行辅导，以加深对理论知识的认识与理解。

三、电路设计训练

普通高等学校课程体系建设上[4]，受到高等学校师资、投入等各方面的影响，电子类的教学还是以理论授课为主，同时开放对应的实验、课程设计等实践教学环节，学生对电路的认识还停留在实验上，很少能够形成电路设计的概念。面对一个电路设计，不知道如何从何处入，这就需要从简单的电路设计入手，培养学生设计电路的能力。如何贯穿所学电路知识设计电路，是参赛的关键。电子大赛的电路设计是绝对不是靠一门课程可以设计出理想的电路完成比赛任务的，它是需要依靠多门课程知识内容的集中体现。电子大赛的电路设计通常需要由多个小单元电路组成。如遇到显示温度、采集信号等内容则需要使用单片机等器件来实现、如果采集的信号幅度过小则需要对其进行放大达到下一级电路的输入要求。因此将电路知识融合贯穿起来才能完成整个电路的设计。总所周知，无论多么复杂的电路，都是由简单的单元电路组合起来，实现复杂的电路功能，因此，根据学生所掌握的本科知识，先给出若干单元电路题目进行设计，如加法器、振荡器、乘法器等电路设计，让学生自行设计。随着软件技术的发展，已经存在一些电路仿真软件，如EWB、Proteus等，学生可以依据这些软件将自己设计的电路进行仿真实现，验证自己的设想是否正确。采用这些软件实现电路仿真，不仅可以使学生的设计电路时候的一些想法得到实现，也可以降低成本，同时学生也可以很容易修改参数，观察每个单个电子元件在电路中发挥的作用，这在实物电路中是很难实现的。

四、电子元器件的认识与焊接工艺

电路设计采用仿真软件实现，可以对学生起到一个锻炼作用，但是这些仿真电路毕竟与实际电路的设计毕竟存在一定的距离，我们必须把仿真电路转换成实物电路，才能提高学生对真正电路的认识。对于很少接触实际应用的本科生来说，首先培养学生对电子元器件的认识，如电阻、电容、电感等型号、阻值、电容数值等的认识，如何分清三极管、二极管的管脚；认识常用的运放芯片，比如OP07等，对于比较不熟悉的芯片，学会如何查找芯片的参数，芯片输入的电压范围等，以便用于在设计电路的时候可以依据参数，选择性能比较合适的芯片用于电路中。其次，电路焊接问题一直是困扰学生电路成功参赛的主要原因，经过了2~3天的电路设计及仿真实现，学生基本上完成电路设计，在实现作品的时候，学生焊接完的电路板，经常会出现电路不能正常工作、或者输出信号与设计初衷不一样的情况，甚至无任何信号输出，电路的焊接往往是出现问题的主要原因，虚焊、焊点过大、电子元器件被烧坏等问题都严重影响电路正常工作，即使比赛结束前可以正常工作的电路，到了比赛现场测试的时候，也经常会出现电路无法正常工作，或者是电子元器件被烧的情况。当然电路无法正常工作的原因有很多，焊接技术不过关是常见的原因，由此，需要加强对学生平时对焊接工艺的训练，提高作品成功由于焊接问题导致的比赛失败。另外，熟练的掌握示波器、万用表、直流稳压电源、信号源等基本仪器也是需要对学生进行培训的重要环节。比赛赛场通常不是在本校进行，而常用的仪器种类有分为很多种，国内的仪器面板也几乎都是专业英文标识，在紧张的比赛环境中，顺利操作这些仪器仪表进行测量也不是很容易的事情，因此需要训练学生熟练掌握常用仪器的使用方法，掌握仪器面板每一个按钮的英文含义，熟练掌握仪器的操作和按钮含义以后，即使遇到不熟悉的仪器，也可以很快学会使用方法。

五、赛前模拟练习

实战模拟训练是赛前不可缺少的一个重要环节。由于电子大赛需要面向电子、通信、自动化等专业学生参赛，因此，每年电子大赛的题目大致包括几个方面：电源、放大器相关的内容、通信、控制等几个大方面的设计。指导教师可以依据自己所带学生的专业方向设计一些相关题目进行模拟训练。经过理论、电路设计等方面系统的培训，参赛学生已经基本掌握了电路设计的相关知识。在这种情况下，参赛学生也需要参与几次模拟训练以达到组员之间相互配合的目的。每组参赛队员为3人，比赛中也通常涉及基础电路设计、单片机设计、电路焊接、最后完成比赛报告。合理的分工合作能够数顺利完成电路设计，如果在比赛配合出现问题，则有可能导致在规定时间内无法完成比赛，指导教师可依据学生掌握知识的情况，对学生进行分工。如将基础知识掌握比较全面的学生作为组长，负责电路整体设计、单片机编程比较好学生的负责单片机控制、文笔比较好的同学负责论文报告的写作。这种赛前实战模拟训练还有一个重要的目的，学会排查问题电路。在电路的设计和焊接过程中，会出现各种问题，一般来说，即使是指导教师在短时间内发现问题也是很困难的事情，这些问题出现在赛场上，只能依靠学生自己解决问题，对于对电路的初学者来说，这种问题也是经常发生，焊接的电路也很难一次成功，学会排查电路故障时参赛学生必须掌握的基本内容。针对存在问题的电路，当某一部分电路出现问题的时候，首先需要要做的是需要是检查电路设计的是否正确，确信电路设计正确后，再依照电路图检查电路连线问题，如果都没有问题，则需要依照电路从前往后每一个焊点都需要采用万用表或者示波器测量电压或者波形。这也需要对电路的原理极为熟悉，清楚了解电路中每一处的电压的大小、每一处电压波形形状等相关参数，以判断电路出现的问题所在。

六、结论

本文仅仅是从以上几个方面来讨论如何在赛前对学生进行培训，以提高学生参加比赛的成绩。但是，毕竟比赛各种意外都会发生，在短时间内完成电路的设计、购买元器件、完成电路作品，即使参加培训的学生也会由于经验不足，参数设计等问题等会有很多意外发生，影响比赛成绩。加强平时对学生的训练、增加电路设计经验是靠平时一点一滴积累起来的，只有打下深厚扎实的基础，才能在比赛中取得良好的成绩。

参考文献：

[1]汤勇明，堵国樑，贺晋，等.大学生竞赛组织和创新能力培养的探索[J].电气电子教学学报，2009，31（4）：76-77.

[2]龚仁喜，孟小碧，秦钢年.创新型人才培养与实验教学改革的探索与实践[J].实验技术与管理，2006.

[3]郭亮，姜文聪，任旭虎.大学生电子竞赛培训模式的思索[J].中国教育技术装备，2014，（2）：92-93.

简单的电路设计范文第5篇

关键词：单片机；AD574；电子秤；称重传感器

中图分类号：TP334 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）26-0218-03

Design of a Simple Electronic Scale Based on Single Chip Microcomputer and AD574

CHEN Ding-zhao

（School of Physical Science and Technology， Xiamen University， Xiamen 361005， China）

Abstract： In this paper， based on SCM and AD574 design a simple electronic scales. Electronic scale is gravity measurement device according to the mass of the object， based on the analysis of the measurement principle， choose the relatively simple 51 series microcontroller as the main control system， according to the measurement requirements of the design of the sensor circuit， AD conversion circuit， overrange alarm circuit， display circuit， keyboard circuit， according to the hardware circuit， completed the the corresponding software design. After testing， the simple electronic balance is simple， convenient and quick， and has a good application prospect.

Key words： Single chip microcomputer； AD574； electronic scale； weighing sensor.

电子秤是一种根据重力作用测量物体质量的检测装置，随着电子技术的发展，在国民经济的各个领域，电子秤的应用越来越广泛，对电子秤的要求也越来越高，本文根据当前电子秤的应用情况，分析采用单片机和AD574设计一款简易电子秤装置，在分析测量原理的基础上，选择了比较简单的51系列单片机作为主控制系统，根据测量要求设计了传感器电路、AD转换电路、超量程报警电路、显示电路、按键电路等，根据硬件电路，完成了相应的软件设计。

1 测量原理

电子秤一般由三部分组成，称重传感器、承重系统、传力复位系统。在这个基础上，分成了其他的硬件电路子单元，如单片机最小系统电路、传感器电路、AD转换电路、超量程报警电路、显示电路、按键电路、存储电路等。其测量原理是：将物体放置在承重系统的秤台上时，其重量参数会通过传感器，产生压力-电效应，转换为与其重量相对应的电信号，然后通过放大电路将电信号放大并经过AD处理，最后将信号输入给单片机处理，经单片机处理后，将输入信息显示在LCD上。测量的精度一般由称重传感器决定。

2 硬件电路设计

2.1 总体设计框图

根据其测量原理，设计整体硬件框图如图1所示。主要包含压力传感器电路模块、放大电路模块、AD转换模块、LCD显示器模块、阈值报警模块、单片机控制系统模块。

2.2 传感器电路设计

设计采用SP20C-G501电阻应变式传感器，称重传感器由组合式S型梁结构及金属箔式应变计构成，具有过载保护装置。过程设计中采用惠斯登电桥进行电压采集转换，它能抑制温度变化的影响，抑制干扰能力强，补偿方便简单，因此选用的传感器精度高、零漂小、工作稳定等。传感器原理图如图2所示：

其工作原理：用应变片测量时，将其粘贴在弹性体上。当弹性体受力变形时，应变片的敏感栅也随之变形，其阻值发生相应的变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化。由于内

部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下式（1）给出：

[Eout=R2×R4（R2+R4）×R1R1+R2R2+R3R3+R4R4×Ein] （1）

2.3 AD转换电路设计

AD574是美国Analog Device公司生产的12位单片A/D转换器。它采用逐次逼近型的A/D转换器，最大转换时间为25us，转换精度为0.05%，所以适合于高精度的快速转换采样系统。芯片内部包含微处理器借口逻辑（有三态输出缓冲器），故可直接与各种类型的8位或者16位的微处理器连接，而无需附加逻辑接口电路，切能与CMOS及TTL电路兼容。AD574采用28脚双列直插标准封装。

图3 AD574芯片及与AT89s52的接线图

2.4 LCD显示电路设计

显示电路采用LCD显示。其驱动方式包括静态驱动、动态驱动。本设计采用动态驱动的方式，电路原理图如图4所示。

2.5 报警电路设计

报警电路采用有源蜂鸣器设计，只要通电流即可发声进行报警，在其两端并联一个反向的二极管，防止误报警。

3 程序设计

根据硬件原理分析和设计，软件同样分为几个部分：传感器信号采集部分、AD转换部分、显示部分和报警部分，其中数据处理部分最为重要，处理过程同样比较复杂。必须利用单片机的中断系统结构，如图6所示。

其主要部分程序代码如下：

#include

sbit CSPIN = P2^7； //93c46：CS

sbit SCKPIN = P2^6； //93c46：CLK

sbit SDOPIN = P2^4； //93c46：DATA OUT

sbit SDIPIN = P2^5； //93c46：DATA IN

void EEPROMByteWrite（UINT8 addr，UINT8 value）； //写值为value到地址addr中

void WriteRom（UINT8 addr，UINT8 value）； //写值为value到地址addr中，但不包括写允许和写禁止

UINT8 EEPROMByteRead（UINT8 addr）； //从93C46中读出地址为addr的值

UINT8 ReceiveByte（void）； //接收8位数据

void Sendsck（UINT8 c，UINT8 c1）；

void EEPROMByteWrite（UINT8 addr，UINT8 value）

{Sendsck（0x80，0x60）；//write enable

CSPIN=0；

_nop_（）；

_nop_（）；

WriteRom（addr，value）；

Sendsck（0x80，0x00）；//write disable

CSPIN=0；

_nop_（）；

_nop_（）；

SCKPIN=0；

Delay1ms（10）；}

UINT8 EEPROMByteRead（UINT8 addr）

{UINT8 value；

Sendsck（0xc0，addr）；

Delay1ms（1）；

value=ReceiveByte（）；

SCKPIN=0；

CSPIN=0；

Delay1ms（20）；

return（value）；}

void Writelong（UINT8 addr，UINT32 d）//写入一个LONG类型

{EEPROMByteWrite（addr，d>>24）；

EEPROMByteWrite（addr+1，d>>16）；

EEPROMByteWrite（addr+2，d>>8）；

EEPROMByteWrite（addr+3，d&0xff）；}

UINT32 Readlong（UINT8 addr）//读一个LONG类型

{UINT8 d8；

UINT32 d32=0；

d8=EEPROMByteRead（addr）；

d32|=d8；

d8=EEPROMByteRead（addr+1）；

d32

d32|=d8；

d8=EEPROMByteRead（addr+2）；

d32

d32|=d8；

d8=EEPROMByteRead（addr+3）；

d32

d32|=d8；

return（d32）；}

4 结论

本论文通过对电子秤的称重原理进行分析，在此基础上介绍了硬件设计和软件设计，最后完成了本简易电子秤装置的设计，采用高精度AD转换芯片AD574和实时处理的MCU-AT89C52单片机进行处理，精度高，操作简单，可推广性强。

参考文献：

[1] 潘佑华，林盛鑫. 基于51单片机的多功能电子秤设计研究[J].科技传播，2012（6）：188-189.

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