单片机多功能人体秤设计 第3页
成了上电复位和电源监测功能，而且还节约了开发费用和减少开发周期。所以选用MAX813L实现看门狗的功能。
2.3 时钟电路的选择
在时钟芯片的选择上，首选的是DS1302和DS12887,它们有着相同的基本功能，实时时钟/日历提供秒、分、时、日、周、月和年等信息。对于小于31天的月，月末的日期自动进行调整，还包括了闰年校正的功能。时钟的运行可以采用24小时或带AM（上午）/PM（下午）的12小时格式。不同的是DS12887是数据地址复用的并行通讯，它与CPU之间通信时需要10根线来完成，而DS1302则属于同步串行通信，需要三根线：（1）/RESET（复位）、（2）I/O（数据线）、和（3）SCLK（串行时钟）。从硬件设计方面考虑，DS12887要比DS130稍微复杂一些，占用较多的I/O口线，所以我选用DS1302。
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，工作电压宽达2.5～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源／后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。
2.4 通信方式的选择
多功能人体秤的主控模块分别要和语音模块、显示模块、打印机模块进行通信。而通信方式的选择是由通信距离和通信的速度来决定的。对于不同的通信模块选择不同的通信方式。目前主要有RS—232和RS—485两种常用的串口通信协议。
RS-232-C是美国电子工业协会EIA制定的一种串行物理接口标准。RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需三条信号线就可实现，即一条发送线、一条接收线和一条地线。RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制。例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。
在通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。
考虑到模块间的通信距离较近，最终选择了熟悉常用的近距离RS—232串口通信方式。
2.5 秤重传感器的选择
电阻应变式称重传感器的原理：用敏感元件箔式电阻应变片作为桥臂并粘贴在一定形状的金属弹性体表面，弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。
称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，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给出： 2.5.1 传感器选择原则
称重传感器在实际选用时要考虑使用环境、量程、使用范围和准确度等级等因素。另外，称重传感器的灵敏度、最大分度数、最小检定分度值等也是传感器选用中必须考虑的指标。
(1)使用环境
称重传感器实际上是一种将质量信号转换成可测量的电信号输出的装置。用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。
(2)传感器的数量和量程
传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。
传感器的量程选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏载及动载因素综合评价来决定。单个传感器静态称重系统：固定负荷( 秤台、容器、料斗等) +变动负荷( 需称量的载荷) <60%所选用传感器的额定载荷。一般来讲，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但是在实际的使用当中，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。
(3)各种类型传感器的使用范围
传感器形式的选择主要取决于称重的类型和安装空间，保证安装合适，称重安全可靠；另一方面要考虑厂家的建议。对于传感器制造厂家，它一般规定了传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构形式、弹性体的材质等。譬如铝合金悬臂梁传感器适合于电子计价秤、平台秤、案秤等；钢式悬臂梁传感器适用于电子皮带秤、分选秤等；钢质桥式传感器适用于轨道衡、汽车衡等；柱式传感器适用于汽车衡、动态轨道衡、大吨位料斗秤等。
(4)传感器的准确度等级选择
传感器的准确度等级包括传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等技术指标。在选用的时候不应该盲目追求高等级的传感器，应该考虑电子衡的准确度等级和成本。一般情况下，选用传感器的总精度为非线性、重复性和滞后三项指标之和的均方根值略高于秤的精度。
项目要求称重范围150Kg ，重量误差不大于0.5Kg ，考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重。我们需选择量程为 200Kg 的称重传感器。
2.5.2 传感器的型号
表1所示：CZL-672称重传感器特点：
技术参数对照表
额定载荷(kg) 200
精度等级 C2/C3 绝缘电阻(MΩ) =5000(100VDC)
综合误差(%F.S) 0.03/0.02 激励电压(V) 9~12(DC)
灵敏度(mV/v) 2.0±0.002 温度补偿范围(℃) -10~+40
非线性(%F.S) 0.03/0.02 使用温度范围(℃ ) -35~+65
滞后(%F.S) 0.03/0.017 零点温度影响(%F.S/10℃) 0.03/0.017
重复性(%F.S) 0.01 灵敏度温度影响(%F.S/10℃) 0.02/0.014
蠕变(%F.S/30min) 0.02 安全过载范围 (%F.S) 120
零点输出(%F.S) ±1 极限过载范围(%F.S) 150
输入阻抗(Ω) 405±5 防护等级 胶封IP65
输出阻抗(Ω) 350±5 电缆线 四芯屏蔽电缆线 3.5m
基于上述理论以及测量要求， CZL-672型称重传感器可以满足设计要求。
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