【正文】 ................... 18 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 18 II 主程序設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 18 A/D 轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn) ............................................................................................... 19 數(shù)據(jù)信號(hào)處理 .................................................................................................. 19 鍵盤掃描實(shí)現(xiàn) ................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 LED 顯示的實(shí)現(xiàn) .............................................................................................. 20 軟件抗干擾 ...................................................................................................... 21 本章小結(jié) ......................................................................................................... 22 5 儀表可靠性及性能指標(biāo) ........................................................................................ 22 儀表可靠性設(shè)計(jì) .............................................................................................. 22 系統(tǒng)的性能指標(biāo) .............................................................................................. 23 本章小結(jié) .......................................................................................................... 23 6 結(jié)束語 .................................................................................................................... 24 致謝 .............................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................... 25 附錄 原理圖 ................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1 近年來，電子秤已愈來愈多地參與到數(shù)據(jù)處理和過程控制中?，F(xiàn)代稱重技術(shù)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)成為工藝技術(shù)、儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、預(yù)包裝技術(shù)、收貨業(yè) 務(wù)及商業(yè)銷售領(lǐng)域中不可缺少的組成部分。隨著稱重傳感器各項(xiàng)性能的不斷突破，為電子秤的發(fā)展奠定了其礎(chǔ)，國外如美國、西歐等一些國家在 20 世紀(jì) 60 年代就出現(xiàn)了 0 .1 %稱量準(zhǔn)確度的電子秤，并在 70 年代中期約對 75 %的機(jī)械秤進(jìn)行了機(jī)電結(jié)合式的電子化改造。 我國的衡器在能在惡劣環(huán)境下工作、便于與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)稱重技術(shù)和過程控制的自動(dòng)化等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、能源交通、商業(yè)貿(mào)易和科學(xué)技術(shù)等各個(gè)部門。隨著稱重傳感器技術(shù)以及超大規(guī)模集成電路和微處理器的進(jìn)一步發(fā)展，電子稱重技術(shù)及其應(yīng)用范圍將更進(jìn)一步 的發(fā)展，并被人們越來越重視。 現(xiàn)狀及其發(fā)展 動(dòng)態(tài) 電子衡器的現(xiàn)狀 電子衡器一般是指裝有電子裝置的衡器。因其種類繁多，且涉及到貿(mào)易結(jié)藝裝備與測試儀表老化、開發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差等。 電子衡器的發(fā)展動(dòng)態(tài) 電子衡器產(chǎn)品量大面廣、種類繁多，從通用的各種規(guī)格的電子秤到大型的電子稱重系統(tǒng)， 薄型或超薄型的圓形稱重傳感器，直接嵌入鋼板或鋁板底面與稱重傳感器外徑相同的盲孔內(nèi)，形成低外形 的秤體結(jié)構(gòu) ，稱重傳感器的數(shù)量和位置由秤的額定載荷和力學(xué)要求計(jì)算決定。對中等或較大容量 的電子平臺(tái)秤、電子地上衡，已經(jīng)出現(xiàn)了采用方形或長方形閉合截面的薄壁型鋼，并聯(lián)排隊(duì)列焊接成一個(gè)整體的竹排式結(jié)構(gòu)的秤體， 4 個(gè)稱重傳感器分別安裝在最外邊兩根薄壁型鋼兩端的切口內(nèi)，安裝在稱重傳感器承力點(diǎn)上的固定支承就是秤體的承 計(jì)算機(jī)組合，利用電子計(jì)算機(jī)的智能來增加稱重 與稱重顯示控制器一體化。 綜合性：電子稱重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，它已滲透到一些學(xué)科和工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng) 破口，解決電子衡器中的工程化產(chǎn)品的定型設(shè)計(jì)。2 生產(chǎn)工藝，質(zhì)量保證，可靠性考核等規(guī)模生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)與工藝，提高批量生產(chǎn)能力，使我國的民族衡器 工業(yè)走上健康持續(xù)發(fā)展的軌道 。 2 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 稱重器的 工作原理 名詞 其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力－電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系 (一般成正比關(guān)系 )的電信號(hào)。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模 /數(shù)（ A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的 CPU處理， CPU 不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)， CPU 發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示 器顯示，或送打印機(jī)打印。一般地信號(hào)的放大、濾波、 A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。 電子秤原理圖 見圖 21 所示。 圖 21 電子秤工作原理 電子秤的基本結(jié)構(gòu) 不管根據(jù)什器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等。 （ 2） 稱重傳感器 即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號(hào)所用的一種輔助手段。 按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、聲表面諧振式 ）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。 荷測量裝置或二次儀表。在數(shù)字式的測量電路中，通常包括前置放大、濾波 、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。 電子 稱 軟件部 還是穩(wěn)定性都是令人滿意的，它具有較好的標(biāo)定校準(zhǔn)方法，性能穩(wěn)3 定，操作簡單，價(jià)格低廉，滿足各行各業(yè)對現(xiàn)代電子衡器的需求。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案論證 與選擇 在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí) ，針 對各個(gè)模 塊實(shí) 現(xiàn)的功能來設(shè)計(jì)電子秤的方案有以下幾種： 方案一 數(shù)碼管顯示方案 結(jié)構(gòu)簡圖 見 圖 22所示： 數(shù) 據(jù) 采 集 單 片 機(jī) 數(shù) 碼 顯 示 圖 22 數(shù)碼管顯示方案 此方案利，系統(tǒng)硬件的擴(kuò)展 必受到限制，電子秤的功能過于單一，達(dá)不到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。 優(yōu)點(diǎn) 。 但其缺點(diǎn)是外圍電路比較復(fù)雜 ,編程復(fù)雜。使用這種方案會(huì)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來一定的難度。 其實(shí)現(xiàn)方案的原理圖見圖 25 所示。 圖 25 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)方案原理框圖 鑒于本電子秤的設(shè)計(jì)并不太復(fù)雜，單片機(jī)完全能實(shí)現(xiàn)所需功能， 所以在具體設(shè)計(jì)時(shí)，采用 了第三種 設(shè)計(jì)方案。 ，要求很高的輸出阻抗，需要低電容低噪聲電纜，對外電路的要求比較高。 方案二 電容式傳感器 電容式傳感器是 以各種類型的電容器作為敏感元件，將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化 的傳感器 ， 它 具 有結(jié) 構(gòu)簡單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、可等優(yōu)點(diǎn)。電容 式 傳感器 不僅能測量荷重、位移、振動(dòng)、加速度等機(jī)械量，還能測量壓力、液面、成分含量等熱工量。 電 邊緣影響的條件下，平板電容器的電容量 C 為 dAC or??? (21) 4 一個(gè)參數(shù)，則電容量就將產(chǎn)生變化。 雖然電容式傳感器有 結(jié)構(gòu)簡單和良好動(dòng)態(tài)特性等優(yōu)點(diǎn)，但也有不利 因 素： （ 1）小功率、高阻抗。受幾何尺寸限制，電容傳感器的電容量都很小，一般僅幾皮法至幾十皮法。因 C 太小，故容抗 CX =1/? C 很大，為高阻抗元件，負(fù)載能力差；又因其視在功率 P= 2ou ? C ， C 很小，則 P 也很小。故易受外界干擾，信號(hào)需經(jīng)放大，并采取抗干擾措施。 （ 2）初始電容 而發(fā)生變化的現(xiàn)象 。由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變化一般都很微小，難以直接精確測量，且不便處理。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的 電阻率的變化 △ R/R 轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。其轉(zhuǎn)換電路 需要有專用的 測量電橋。下面介紹直流電橋。 直流電橋的特點(diǎn)是信號(hào)不會(huì)受各元 件和導(dǎo)線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強(qiáng)，但因機(jī)械應(yīng)變的輸出信號(hào)小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放大器放大。直流供電的平衡電阻電橋 見圖 27 所示 ， inE 接直流電源 E： 圖 27 傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 當(dāng)電橋輸出端接 )]())][(()[( ])()[(22RRRRRRRR ERRRRu o ?????????? ?????? ERR??? Ek?? (24) 應(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)： （ 1）應(yīng)用和測量范圍廣，應(yīng)變和靈敏度高，精度較高。 （ 3）結(jié)構(gòu)輕小，對 試件影響小， 對復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可在高溫、高壓、 額定稱重 —— 10Kg 。 本電子稱重系統(tǒng)所采用的是電阻應(yīng)變片式傳感器 YZC1B，它的量程 10kg，輸出靈敏度為 ，激勵(lì)電壓為 10V，非線性度為 。由于在量程范圍內(nèi)傳感器的線性較好，可以在不影響精確度的情況下近似認(rèn)為重物質(zhì)量與傳感器輸出信號(hào)線性對應(yīng)。 前置信號(hào) 使存儲(chǔ)元件（通常是電容器）兩端的電壓 UB 隨被采樣信5 號(hào) UA 變化。當(dāng)采樣間隔終止時(shí)， D 變?yōu)楦唠娖?,模擬開關(guān)斷開 ,UB 則保持在斷開瞬間的值不變。緩沖放大器的作用是放大采樣信號(hào)，它在電 路中的連接方式有兩種基本類型：一種是將信號(hào)先放大再存儲(chǔ)，另一是先存儲(chǔ)再放大。對理想的采樣保持電路，要求開關(guān)沒有偏移并能隨控制信號(hào) 集成運(yùn)算放大器的基本元件構(gòu)成具有各種特性的放大器來完成。 放大器的輸入信號(hào)一般是由傳感器輸出的。傳感器的輸出信號(hào)不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。因此，一般對放大器有如下一些要求： （