论文总字数：25058字

摘 要

惠斯登电桥实验是大学普通物理实验的一个比较基本的实验，主要是用来测量未知电阻，但惠斯登电桥的应用却不止如此。在现代工业中，惠斯登电桥常常不是用来检测电阻，而是和各种传感器结合，进行一些其他物理量的测量，而且能够做到实时，快速，精确。本次课题设计的任务是设计一个仪器将平衡电桥和电阻应变片结合，使得仪器可以测量重量和微小位移，而且达到比较高的精度。同时，我们还将在先前完成的测量系统的基础上，引入单片机处理系统，能够利用单片机来实时处理电路中的信号，同时将测量的结果在输出设备中显示。

在论文中我们介绍了这个实验的原理，包括硬件的原理和搭配，软件的编写和调试，最终我们介绍了此次实验的结果，我们开始利用电阻箱搭建电桥，在测量时，开始的准确度并不高，但后来改进实验后，取得了比较好的结果。在引入单片机实时处理系统后，相比于之前的实验，结果的精度又得到了进一步的提高，而且在数据的处理方面，无论在速度还是操作难度方面，引入单片机的系统都有着非常大的优势。

关键字：平衡电桥 电阻应变片 单片机

The application of bridge

Abstract

The Wheatstone bridge experiment is a basic experiment of general physics experiments in universities, mainly used to measure unknown resistance, but the application of the Wheatstone bridge is more than that.In modern industry, the Wheatstone bridge is often not used to detect resistors, but with a variety of sensors, for some other physical measurement, and can be real-time, fast and accurate.The task of this project is to design a instrument to combine the bridge and the resistance strain gauge, making the instrument can measure the weight and small displacement, and to achieve a relatively high accurate result.At the same time, In , we will introduce the single-chip processing system to the previous completion of the measurement system,which can use the microcontroller to real-time process the output of the measureing circuit, while the measurement results will be displayed in the output device .

In the paper, we introduced the principle of this experiment, including the principle and collocation of hardware , the preparation and debugging of the software, and finally we introduced the results of this experiment, we first use the resistance box to build the bridge, while the results of the measure is not good, but later ,we improved the plan of the experiment, and achieved good results. In the introduction of single-chip real-time processing system, compared to the previous experiment, the results of the accuracy has been further improved, and in the aspact of data processing, both in terms of speed or operational difficulty, the system with single-chip system has great advantage.

Key words:Balanced bridge;Resistance strain sensor;SCM

目 录

电桥的应用 II

中 文 摘 要 II

The application of bridge III

Abstract III

目 录 IV

引 言 6

第一章 课题概述 7

1.1课题系统功能分析 7

1.2课题系统框图 7

1.3课题功能模块划分 8

第二章 单桥测重量和微小位移的主要硬件介绍 9

2.1单桥的简介与工作原理 9

2.1.1惠斯登电桥的简介 9

2.1.2单臂电桥测量各种物理量的工作原理 9

2.2电阻应变式传感器 12

2.2.1金属的应变效应 12

2.2.2电阻应变片的结构和工作原理 12

2.2.3电阻应变片的种类 14

2.2.4电阻应变片的主要参数 16

2.3单片机处理系统 17

2.3.1单片机处理系统简介 17

2.3.2嵌入式系统开发工具 17

2.3.3AT89S52单片机简介 18

2.3.4AT89S52主要结构和工作原理 18

第三章 系统软件与编程 21

3.1单片机的c语言编程 21

3.2C语言编程基础 21

3.2.1C51程序结构 21

3.2.2C51的数据类型 21

3.2.3数据的存储类型和存储模式 22

3.2.4C51对SFR、可寻址位、存储器和I/O口的定义 22

3.2.5C51的运算符 23

3.2.6函数 23

3.2.7C语言程序设计 24

3.3本系统主要控制程序 24

第四章 仪器设计调试与功能实现 31

4.1电桥测量系统的主要功能和原理 31

4.1.1主要实验仪器介绍 31

4.1.2电桥法测重量和微小位移的实验原理 32

4.1.3实验步骤 33

4.1.4测量位移的实验数据 34

4.2引入单片机系统的自动测量装置设计 35

4.2.2压力信号采集模块的设计 36

4.1.3数字处理模块和数字显示模块 37

4.2 仪器使用方法 37

第五章 总结和展望 38

5.1课程设计中遇到的问题以及解决的方法 38

5.2总结与工作展望 38

参考文献 39

致 谢 41

引 言

随着现代电子技术的发展，一些传统的测量方法发生了根本性的变化。在普通的大学物理实验中，惠斯登单臂电桥主要用来做测量电阻的工作，在工业测量中，惠斯登单臂电桥则是普遍使用的仪器。本次实验主要期望通过电阻应变片的引入，拓宽惠斯登单臂电桥的应用，使其能够测量重量和微小位移。同时可以将单片机引入系统，将电阻应变片变化的电信号导入单片机，并将处理的结果通过显示器显示，比较两次测量的结果，从而对惠斯登单臂电桥有全新的认识。

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