压力测量仪设计
1. 设计原理
压力测量仪由以下五个部分组成：传感器、传感器驱动电源、前置放大器、滤波放大器、A/D转换路、单片机系统、显示器电路等组成。其原理框图如图1所示：
(1) 传感器测量电路
压力传感器的测量电路通常使用电桥测量电路，它将应变电阻值的变化转换为电压的变化，这就是可用的输出信号。电桥电路由四个电阻组成，如图2所示：桥臂电阻R1，R2，R3和R4，其中两对角点接电源电压伟U ，另两个对角点为桥路的输出Uo ，桥臂电阻为应变电阻。当R1R4=R2R3时，电桥平衡，则测量对角线上的输出Uo 为零。当传感器受到外界物体重量影响时，电桥的桥臂阻值发生变化，电桥失去平衡，则测量对角线上有输出，Uo≠0。
图2 传感器电桥测量电路
(2) 放大电路
压力测量仪的放大系统是把传感器输出的微弱信号进行放大，放大的信号应能满足A/D转换的要求。该系统使用的A/D转换可用0809 A/D转换，所以放大器的输出应为0V ～ 5V 。为了准确测量，放大系统设计时应保证输入级是高阻，输出级是低阻，系统应具有高的抑制共模干扰的能力。
(3) A/D转换电路
传感器的输出信号放大后，通过A/D转换器把模拟量转换成数字量。 (4) 传感器供电电源
参考图2，设四个桥臂的初始电阻相等且均为R ，当有重力作用时， 两个桥臂电阻增加△R ，而另外两个桥臂的电阻减少，减小量也为△R 。由于温度变化影响使每个桥臂电阻均变化△RT 。这里假设△R 远小于R ，并且电桥负载电阻为无穷大，则电桥的输出为：
Uo= U( R+△R+△RT)/( R-△R+△RT +R+△R+△RT)- U( R-△R+△RT)/( R+△R+△RT +R-△R+△RT)= U△R/（R+△RT ）
即Uo= U*△R/（R+△RT ）
说明电桥的输出与电桥的电源电压E 的大小和精度有关，还与温度有关。如果△RT=0，则电桥的电源电压U 恒定时，电桥的输出与△R/R成正比。当△RT≠0时，即使电桥的电源电压U 恒定，电桥的输出与△R/R也不成正比。这说明恒压源供电不能消除温度影响。
由于工艺过程不能使每个桥臂电阻完全相等，因此，在零压力时，仍有电压输出。
2. 设计要求
(1)以单片机为核心，设计压力测量系统。
(2)传感信号处理电路。该电路实现微伏级信号的放大、滤波。 (3)A/D通道设计。实现传感信号模拟量的转换，单片机获取压力信息。 (4)键盘及接口电路。 (5)显示电路。
(6)满足要求的系统软件。 3. 设计提示 (1) 放大电路设计
首先，由于传感器测量范围是0 ～100g ，灵敏度约0.5mV/V，其输出信号只有0 ～3mV 左右；而A/D转换的输入应为0V ～ 5V ，现取0V-4V 对应显示0 ～100g ，当量为40mV/g，因此要求放大器的放大倍数约为1300倍，一般采用二级放大器组成。
其次，在电路设计过程中应考虑电路抗干扰环节、稳定性。选择低失调电压，低漂移，高稳定性，经济性的芯片。电源电压±5V 。
最后，电路中还应有调零和调增益的环节；才能保证电子电平没有称重时显示零读数；测压力时读数正确反映被测压力。
(2) 传感器专用直流稳压电源
传感器的电源是+6.6V电压。对于给定的传感器其输入电阻为1KΩ；输出电阻为500Ω。
(3) 单片机电路
单片机电路完成对A/D通道的数据采集，信号处理及显示。
(3) 按照要求查阅相关电路和元器件功能的资料，完成传感器恒压源、放大电路、A/D转换电路、单片机电路的设计，画出电路图。
(4) 电路调试
调零：±5V 电压接到传感器恒压电路的输入端，测量传感器的输出。在空载时，传感器的输出应为零，但由于制造工艺误差，输出一般不为零，调节调零电路，使其输出为零。
定标：当传感器放上100g 的砝码时，放大器的输出应为4V 。小于4V 或大于4V 时应调节放大器的增益。。加载正确的变化应为：测量0 ～100g ，输出电压变化约为0 ～ 4V.
(5) 软件设计
系统软件主要包括：数据采集、非线性补偿、数字滤波、传感器建模、标度变换、键盘显示等模块。
4. 要求
1）设计思想描述及总体设计功能与结构框图 2）硬件电路设计 a ）器件选择 b ）电路实现 3). 软件设计 a ）程序流程框图
b ）源程序（附程序及功能模块注释）。 4). 总结
附录：
一、传感器主要参数 量程：100g
输出灵敏度：0.5mV/V 非线性：0.02% 滞后：0.02% 蠕变：0.02% 重复性：0.02% 零点输出：±2%
温度灵敏度漂移：0.002%℃
温度零点漂移：0.005%℃ 输入阻抗：1K 输出阻抗：350±15Ω 绝缘阻抗：≥2000Ω 激励电压：小于10V 工作温度范围：-20～+60℃ 超载能力：120%
压力测量仪设计
1. 设计原理
压力测量仪由以下五个部分组成：传感器、传感器驱动电源、前置放大器、滤波放大器、A/D转换路、单片机系统、显示器电路等组成。其原理框图如图1所示：
(1) 传感器测量电路
压力传感器的测量电路通常使用电桥测量电路，它将应变电阻值的变化转换为电压的变化，这就是可用的输出信号。电桥电路由四个电阻组成，如图2所示：桥臂电阻R1，R2，R3和R4，其中两对角点接电源电压伟U ，另两个对角点为桥路的输出Uo ，桥臂电阻为应变电阻。当R1R4=R2R3时，电桥平衡，则测量对角线上的输出Uo 为零。当传感器受到外界物体重量影响时，电桥的桥臂阻值发生变化，电桥失去平衡，则测量对角线上有输出，Uo≠0。
图2 传感器电桥测量电路
(2) 放大电路
压力测量仪的放大系统是把传感器输出的微弱信号进行放大，放大的信号应能满足A/D转换的要求。该系统使用的A/D转换可用0809 A/D转换，所以放大器的输出应为0V ～ 5V 。为了准确测量，放大系统设计时应保证输入级是高阻，输出级是低阻，系统应具有高的抑制共模干扰的能力。
(3) A/D转换电路
传感器的输出信号放大后，通过A/D转换器把模拟量转换成数字量。 (4) 传感器供电电源
参考图2，设四个桥臂的初始电阻相等且均为R ，当有重力作用时， 两个桥臂电阻增加△R ，而另外两个桥臂的电阻减少，减小量也为△R 。由于温度变化影响使每个桥臂电阻均变化△RT 。这里假设△R 远小于R ，并且电桥负载电阻为无穷大，则电桥的输出为：
Uo= U( R+△R+△RT)/( R-△R+△RT +R+△R+△RT)- U( R-△R+△RT)/( R+△R+△RT +R-△R+△RT)= U△R/（R+△RT ）
即Uo= U*△R/（R+△RT ）
说明电桥的输出与电桥的电源电压E 的大小和精度有关，还与温度有关。如果△RT=0，则电桥的电源电压U 恒定时，电桥的输出与△R/R成正比。当△RT≠0时，即使电桥的电源电压U 恒定，电桥的输出与△R/R也不成正比。这说明恒压源供电不能消除温度影响。
由于工艺过程不能使每个桥臂电阻完全相等，因此，在零压力时，仍有电压输出。
2. 设计要求
(1)以单片机为核心，设计压力测量系统。
(2)传感信号处理电路。该电路实现微伏级信号的放大、滤波。 (3)A/D通道设计。实现传感信号模拟量的转换，单片机获取压力信息。 (4)键盘及接口电路。 (5)显示电路。
(6)满足要求的系统软件。 3. 设计提示 (1) 放大电路设计
首先，由于传感器测量范围是0 ～100g ，灵敏度约0.5mV/V，其输出信号只有0 ～3mV 左右；而A/D转换的输入应为0V ～ 5V ，现取0V-4V 对应显示0 ～100g ，当量为40mV/g，因此要求放大器的放大倍数约为1300倍，一般采用二级放大器组成。
其次，在电路设计过程中应考虑电路抗干扰环节、稳定性。选择低失调电压，低漂移，高稳定性，经济性的芯片。电源电压±5V 。
最后，电路中还应有调零和调增益的环节；才能保证电子电平没有称重时显示零读数；测压力时读数正确反映被测压力。
(2) 传感器专用直流稳压电源
传感器的电源是+6.6V电压。对于给定的传感器其输入电阻为1KΩ；输出电阻为500Ω。
(3) 单片机电路
单片机电路完成对A/D通道的数据采集，信号处理及显示。
(3) 按照要求查阅相关电路和元器件功能的资料，完成传感器恒压源、放大电路、A/D转换电路、单片机电路的设计，画出电路图。
(4) 电路调试
调零：±5V 电压接到传感器恒压电路的输入端，测量传感器的输出。在空载时，传感器的输出应为零，但由于制造工艺误差，输出一般不为零，调节调零电路，使其输出为零。
定标：当传感器放上100g 的砝码时，放大器的输出应为4V 。小于4V 或大于4V 时应调节放大器的增益。。加载正确的变化应为：测量0 ～100g ，输出电压变化约为0 ～ 4V.
(5) 软件设计
系统软件主要包括：数据采集、非线性补偿、数字滤波、传感器建模、标度变换、键盘显示等模块。
4. 要求
1）设计思想描述及总体设计功能与结构框图 2）硬件电路设计 a ）器件选择 b ）电路实现 3). 软件设计 a ）程序流程框图
b ）源程序（附程序及功能模块注释）。 4). 总结
附录：
一、传感器主要参数 量程：100g
输出灵敏度：0.5mV/V 非线性：0.02% 滞后：0.02% 蠕变：0.02% 重复性：0.02% 零点输出：±2%
温度灵敏度漂移：0.002%℃
温度零点漂移：0.005%℃ 输入阻抗：1K 输出阻抗：350±15Ω 绝缘阻抗：≥2000Ω 激励电压：小于10V 工作温度范围：-20～+60℃ 超载能力：120%