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多功能体重称设计开题报告
文章来源:www.biyezuopin.cc   发布者:毕业设计网站   发布时间:2019-01-10 08:58:35   阅读:270

1.结合毕业设计课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2000字左右的文献综述:

1选题背景及意义

随着科技和社会的发展,电子产品已经渗透到了社会的各个领域,人们对个人的体质状况也越来越重视,在此背景下产生了许多用于测试人体健康标准的电子设备和器材,如血糖仪、电子体温计、多功能体重称设计等就是其中典型的例子。传统的多功能体重称设计具有不便于携带、功能单一、智能化程度低等缺点,因此进一步研究多功能体重称设计有着非常现实的意义。多功能、易携带、低功耗、智能化是未来多功能体重称设计的发展趋势。多功能体重称设计以成为人们日常生活和生产中不可缺少的物品,它在医疗应用、学校体检、家庭应用等方面都有广泛的应用。

上世纪50年代中期电子技术的发展推动多功能体重称设计制造业的飞速发展,经过50余年的不断改进与完善,我国的多功能体重称设计从最初的全机械型到机电结合型再发展到现在的全电子型和数字智能型,计量方法从模拟测量向数字测量发展[1]。未来的多功能体重称设计将与智能化接轨,与其他测量仪器集成在一起,形成多功能的测量仪。随着科技的不断发展,多功能体重称设计将从具有单纯测量功能发展到具有数据传输功能、判断功能、记忆功能。在新的时代里,面貌一新的多功能体重称设计将发挥更大的作用。

2研究现状

2.1 国内外体重称现状

50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来,经过40多年的不断改进与完善,我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平,少数产品的技术已处于国际领先水平。国内的电子秤市场中,1009左右量程的电子秤精度一般为0.01910mg。在研究方法上,电子多功能体重称设计的工作原理一般是将作用在承载器上的质量或力的大小,通过压力传感器转换为电信号,并通过控制电路来处理该电信号。电子衡器制造技术及应用得到了新发展。体重称重技术从静态称重向动态称重发展:计量方法从模拟测量向数字测量发展;测量特点从单参数测量向多参数测量发展,特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。

在国际上,一些发达国家在体重称重力一面已经达到了较高的水平。特别是在准确度和可靠性等方面有了很大的提高。在称重传感器方面,国外电子秤产品的品种和结构又有创新,技术功能和应用范围不断扩大,成果举例如下:

(l)美国Revere公司研制出PUS型具有大气压力补偿功能的拉压两用的称重传感器,用于高准确度检验平台,称重平台,准确度可达5000d

(2)德国HBM公司研制成功C2AC16A两种不同结构的1-100t具有耐压外壳保护的防爆称重传感器,其防爆性能符合欧洲EN50014EN50018d级标准。

(3)美国斯凯梅公司研制出新一代高准确度不锈钢F6Ox系列5-5000kg称重传感器,准确度6000d。用于湿度大,腐蚀性强的环境中,而且防水。

(4)德国塞特内尔公司研制出以被青铜为弹性体材料,快速称重用200型称重传感器。其特点是线性好,固有频率高,动态响应快。独创油阻尼装置与过载保护装置一体化,保证称量时速度快,工作寿命长。组装330kg电子平台秤,准确度可达4000d

但就总体而言,我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距,其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。

2.2 体重称的发展趋势

随着社会的发展,人们生活水平不断提升,与身体状况相关的方面越来越得到人们的关注。而身高与体重的变化则是身体状况最为直接的表现,因此身高体重便成为必要的测量内容。多功能体重称设计现以不止用于医疗、体检部门,而是可以广泛应用于大众的仪器,因此多功能体重称设计的研究和设计有非常广阔的前景。身高体重一体化测量仪可以同时测量身高和体重数据,并实时的在屏幕上显示,大大提高了使用效率。仪器系统功耗低,运行情况良好而可靠,能利用最少的资源进行高精度的测量,信息性能可靠,操作便利,可以方便的获取结果,在实际的使用中获得了理想的效果,有重要的研究意义。身高的测量使用非接触式的超声波来完成。超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因此超声波经常用于障碍物的距离测量。由于超声波可做到无接触检测距离,这一特性用在人体或其它物体高度的测量上会变得非常方便。而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。因此也是利用超声波来测量高度。体重的测量采用应变式压力传感器做成体重称来测量重量。和传统秤相比较,电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现,具有精度高、功能强等特点,因此体重称逐渐取代传统型的机械杠杆测量秤,成为测量领域的主流产品。本课题设计的电子秤具有基本称重、显示功能。该电子秤的测量范围为10-120kg,测量精度达到0.5kg,有高精度,低成本,易携带的特点。

发展历史据考证,体重秤的存在的最古老的证据的日期为公元前2400年至1800年印度河流域(今巴基斯坦境内)。在此之前,没有任何可以测量体重的标准和精度。在埃及,体重秤可以追溯到大约公元前1878,但它们的使用可能延伸要早得多。

真正现代意义上的体重秤是由达芬奇改进和发明的,随着体重秤行业的发展,慢慢很多的品牌进入中国市场,体重秤被更多的人民使用,越来越多的体重秤品牌被人类熟悉例如上海凡展衡器是一家专业致力于电子衡器研制、开发、生产和销售的高新技术企业,拥有一批精干的电子衡器专业技术人才,凭借领先的技术、创新严谨的设计,精良的生产设备、完备的检测和质量保证体系,为用户提供品质卓越的电子衡器。

第一,中国是发展中国家,体重秤行业与发达国家相比有1015年的差距。但在发展中国家里,中国是体重秤行业最齐全、综合实力最强的一个国家。

 第二,中国的体重秤需求量很大,是发展最快的国家之一。世界上体重秤的增长率是3%4%,中国已连续四年实现20%以上的年增长率,有的产品已经占了全世界的十分之一。

 第三,目前,体重秤行业是直接与外商竞争的行业,外资在华已进入第三阶段。阶段是合资和技术输出为主,20世纪90年代前后的合资转成控股为第二阶段,现在已进入到以独资和兼并中国优秀企业为主的第三阶段。

第四,一些中低档体重秤产品已具有规模优势和国际市场竞争力。比如普通数字万用表等产品占了世界很大产量,家用电度表生产能力占世界的50%.目前,中国已成为电度表、显微镜、望远镜、温度计、压力表、水表、煤气表、光学元件等产品的生产和出口大国,集装箱检测设备等高档产品的出口也开始取得突破。

3总结

体重秤是能感受规定的被测量并按一定的规律转换成可用输出信号的器件主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态为有效控制机电一体化系统的运作提供必要的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展电子信息种类日益繁多信息传递速度日益加快信息处理能力日益增强相应的信息采集传感技术也将日益发展体重秤也将无所不在。

参考文献:

[1]刘亚斌.全悬浮式散科电子皮带秤研究与应用.2005

[2]百度文库.

http://wenku.baidu.com/link?url=8E3npUZ1d39y8T3CmgmAM4v9B03OeouCnypURV Igm_bgoost0eLm2OA6CJFZrrbDvPV7S-zlCvt_h2sFDz0StfTiOmxQkOnrzfan9zjJ7K,2009

[3]王子龙.超声波身高测量仪,2011

[4]百度文库.

http://wenku.baidu.com/link?url=E6hfpDrIOJj39yB0YB33M4iizVkeA19rdHL9dg Hich20FS0fQaPNFMmM0okGEF5mXXX59CLxz8zeS2D3pRfbx9tCHBwcpUsv7PuX4BO2r72010

[5]宋雪松,李冬明,崔长胜.手把手教你学51单片机.清华大学出版社,2014

[6]王永华.现场总线技术及应用教程.机械工业出版社,2012

[7]邹雄飞.基于超声波测距的汽车泊车辅助安全系统设计,2011

[8]郭天祥.新概念51单片机C语言教程.电子工业出版社,2009

[9]边莉.51单片机基础与实例进阶.清华大学出版社,2012

[10]童诗白.模拟电子技术基础.高等教育出版社,2009

[11]百度文库.

http://wenku.baidu.com/link?url=3DQuW0U7VKRXn1_E65aSSJfd9HgPF7NDrsy7Tq1OUnBulA1db4oVdpyjFnWC8XhEOxHKnCcsIDdM9l6Cixl1vwrV3CqfuwLDN2UW1wtTC32011

[12]陈忠平.51单片机C语言程序设计经典实例.电子工业出版社,2012

[13]郑锋.51单片机典型应用开发范例大全.中国铁道出版社,2011

[14]高海宾.Altium Designer 10从入门到精通.机械工业出版社,2012

[15]谭浩强.C程序设计(第三版).清华大学出版社,2005


2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径:

本课题的目标是设计一个多功能体重称设计,该系统所测量的身高允许范围为0.1m-2.5m,精度为±1cm,体重允许范围为0kg-200kg,精度为±0.5kg。测量数据能够显示在液晶屏幕上还可以通过串口传输到上位机通过电脑进行显示和数据的存储。

1)本次设计选用STC89C51单片机作为主控芯片,STC89C51与传统的51系列单片机相比功能更加强大,价格也更低。利用Keil软件编译程序使开发更为简单,它可以支持串口直接下载程序,不需要专门的下载器,用ISP软件将程序下载到单片机中,单片机即可执行相应的功能,开发工具简单。

2)系统所选器件均为5V供电,所以电源模块选用LM2940三端稳压芯片,直流电压输入到LM2940的输入端,输出端输出5V作为整个系统的电源。

3)选用ZX12864R液晶屏来显示测量信息,ZX12864R液晶屏可显示汉字及图形,内置8192 个中文汉字和128个字符。模块具有光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等功能,模块有并行和串行两种连接方法[2]

4)体重的测量使用压力应变片,它可以将人体的体重转换为电压信号,模拟信号经AD转换器处理转换成数字值传入到单片机进行处理。

5)身高的测量采用超声波传感器,传感器的发射器发出的超声波以固定速度υ在空气中传播,到达地面时被反射返回,由接收器接收,其往返时间为t,可由单片机的定时器测量,由s=vt/2即可算出传输距离即身高[3]

6)由于设计要求将测量信息发送到上位机上显示和保存,且STC89C51单片机在烧录程序时也使用串口,所以中选用了MAX232芯片作为TTL电平与RS232电平转换的器件构成串口通信电路。

系统设计框图如图1所示。

 

1 系统设计框图

各模块功能及作用:

整个系统由9V适配器供电经过LM2940稳压模块输出5V电源为整个系统供电,上电后电源指示灯点亮。上电开机后若四个应变片所受压力发生变化那么全桥电路中各个电阻的阻值也会随之发生变化,从而差分输出就会发生变化,且与重量呈线性关系,差分输出连接到AD转换器的A通道上,AD转换器将差分输出电压由模拟量转化成数字量并通过固定的通信协议传送到单片机。超声波传感器模块则直接与单片机相连,通过IO口控制其产生激励信号和读取返回信号。单片机将所得到的信息处理后通固定的读写时序控制液晶模块显示。

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