实例13: 电子背力计 - 单片机开发技术实例(一)

实例名称:电子背力计。
实例所需主要资源: AT89C51 、拉力传感器、AD623 放大器、TIC2543A/D 转换器、LCD1602 液晶显示模块。
实例目标:利用AT89C51 单片机,通过A/D 转换器采集拉力传感器得到的拉力数据,并将结果显示到液晶显示器上。
实例目的:学习力的测量方法、拉力传感器及TLC2543 A/ D 转换器的使用,学习单片机模拟量的采集方法。
1 设计目标
测量人体腰背部肌肉群力量的传统方法是使用机械式背力计,这类仪器的测试原理是以弹簧的变形带动指针来显示力的大小,存在一些不足:
1)测量数据误差大,精度低,如目前国内使用的背力计误差约为3% 以上。
2) 灵敏度差,分辨率低。
3) 测试数据单一,只能在得一个力值太小的数据。
为了解决上述不足之处,设计出了一种简易的电子式背力计,即采用传感器和单片机技术,将力值的检测、数据的采集和显示合为一体,构成电子式背力计。仪器的主要技术指标如下:
1 )量程为o -150kg
2) 最小读数为0.lkg
3) 精度为土O.lkg
2 硬件设计
本仪器主要由以下部分组成:传感器、信号放大器、A/D 转换、AT89C51 单片机和显示部分.传感器选用一体化拉力传感器,其输出为毫伏级直流电压信号;选用AD623 仪表运放芯片对传感器输出的直流小信号进行放大;由单片机控制TLC2543 A/D 转换器对信号进
行采集,送给LCD1602 液晶显示模块进行显示。
2.3 TLC2543 12 位A/D 转换器接口设计
TLC2543 是T1的一片12 位11 通道A/D 转换器,数据传输符合SPI 串行方式,是常用的高精度A/D 转换器。TLC2543 的操作也很简单,值得注意的是本次发送的命令启动下一次转换的同时读取上次转换的值。
TLC2543 具在四钱制串行接口,分别为片选端(CS) ,串行时钟输入端(I/0 CLOCK),串行数据输入端(DATA IN) 和串行数据输出端(DATA OUT) 。它可以直接与SPI 器件进行连接,不需要其他外部逻辑。同时,它还在高达4MHz 的串行速率下与主机进行通信。
TLC2543 除了具在较高的转换速度外,片内还集成了14 路多路开关。其中11 路为外部模拟量输入, 3 路为片内自测电压输入。在转换结束后. EOC 引脚变为高电平。转换过程中由片内时钟系统提供时钟,无需外部时钟。在A/D 转换器空闲期间,可以通过编程方式进入断电模式,此时器件耗电只有25pA.
TLC2543 为20 脚DlP 封装,引脚功能表且表