【正文】 ................... 18 4 系統(tǒng)軟件設計 ........................................................................................................ 18 II 主程序設計 ...................................................................................................... 18 A/D 轉換的實現(xiàn) ............................................................................................... 19 數(shù)據(jù)信號處理 .................................................................................................. 19 鍵盤掃描實現(xiàn) ................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 LED 顯示的實現(xiàn) .............................................................................................. 20 軟件抗干擾 ...................................................................................................... 21 本章小結 ......................................................................................................... 22 5 儀表可靠性及性能指標 ........................................................................................ 22 儀表可靠性設計 .............................................................................................. 22 系統(tǒng)的性能指標 .............................................................................................. 23 本章小結 .......................................................................................................... 23 6 結束語 .................................................................................................................... 24 致謝 .............................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 .................................................................................................................... 25 附錄 原理圖 ................................................................................ 錯誤 !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)代稱重技術和數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)成為工藝技術、儲運技術、預包裝技術、收貨業(yè) 務及商業(yè)銷售領域中不可缺少的組成部分。隨著稱重傳感器各項性能的不斷突破，為電子秤的發(fā)展奠定了其礎，國外如美國、西歐等一些國家在 20 世紀 60 年代就出現(xiàn)了 0 .1 %稱量準確度的電子秤，并在 70 年代中期約對 75 %的機械秤進行了機電結合式的電子化改造。 我國的衡器在能在惡劣環(huán)境下工作、便于與計算機技術相結合而實現(xiàn)稱重技術和過程控制的自動化等特點，已被廣泛應用于工礦企業(yè)、能源交通、商業(yè)貿易和科學技術等各個部門。隨著稱重傳感器技術以及超大規(guī)模集成電路和微處理器的進一步發(fā)展，電子稱重技術及其應用范圍將更進一步 的發(fā)展，并被人們越來越重視。 現(xiàn)狀及其發(fā)展 動態(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，且涉及到貿易結藝裝備與測試儀表老化、開發(fā)能力不足、產品的品種規(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)展動態(tài) 電子衡器產品量大面廣、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，形成低外形 的秤體結構 ，稱重傳感器的數(shù)量和位置由秤的額定載荷和力學要求計算決定。對中等或較大容量 的電子平臺秤、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)排隊列焊接成一個整體的竹排式結構的秤體， 4 個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，安裝在稱重傳感器承力點上的固定支承就是秤體的承 計算機組合，利用電子計算機的智能來增加稱重 與稱重顯示控制器一體化。 綜合性：電子稱重技術和電子衡器產品的應用范圍不斷擴大，它已滲透到一些學科和工業(yè)自動控制領 破口，解決電子衡器中的工程化產品的定型設計。2 生產工藝，質量保證，可靠性考核等規(guī)模生產中的關鍵技術與工藝，提高批量生產能力，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)方案的設計 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，傳感器隨之產生力－電效應，將物體的重量轉換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關系 (一般成正比關系 )的電信號。此信號由放大電路進行放大、經(jīng)濾波后再由模 /數(shù)（ A/D）器進行轉換，數(shù)字信號再送到微處器的 CPU處理， CPU 不斷掃描鍵盤和各種功能開關，根據(jù)鍵盤輸入內容和各種功能開關的狀態(tài)進行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運算。運算結果送到內存貯器，需要顯示時， CPU 發(fā)出指令，從內存貯器中讀出送到顯示 器顯示，或送打印機打印。一般地信號的放大、濾波、 A/D轉換以及信號各種運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 電子秤的基本結構 不管根據(jù)什器、秤橋結構、吊掛連接部件和限位減振機構等。 （ 2） 稱重傳感器 即由非電量（質量或重量）轉換成電量的轉換元件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計量求值的信號所用的一種輔助手段。 按照稱重傳感器的結構型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位計式、振弦式、空腔諧振器式等）和應變傳感器（電阻應變式、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 、運算、變換、計數(shù)、寄存、控制和驅動顯示等環(huán)節(jié)。 電子 稱 軟件部 還是穩(wěn)定性都是令人滿意的，它具有較好的標定校準方法，性能穩(wěn)3 定，操作簡單，價格低廉，滿足各行各業(yè)對現(xiàn)代電子衡器的需求。 系統(tǒng)總體設計方案論證 與選擇 在設計系統(tǒng)時 ，針 對各個模 塊實 現(xiàn)的功能來設計電子秤的方案有以下幾種： 方案一 數(shù)碼管顯示方案 結構簡圖 見 圖 22所示： 數(shù) 據(jù) 采 集 單 片 機 數(shù) 碼 顯 示 圖 22 數(shù)碼管顯示方案 此方案利，系統(tǒng)硬件的擴展 必受到限制，電子秤的功能過于單一，達不到設計的標準。 優(yōu)點 。 但其缺點是外圍電路比較復雜 ,編程復雜。使用這種方案會給系統(tǒng)設計帶來一定的難度。 其實現(xiàn)方案的原理圖見圖 25 所示。 圖 25 單片機實現(xiàn)方案原理框圖 鑒于本電子秤的設計并不太復雜，單片機完全能實現(xiàn)所需功能， 所以在具體設計時，采用 了第三種 設計方案。 ，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換為電容量的變化 的傳感器 ， 它 具 有結 構簡單、靈敏度高、動態(tài)響應好、可等優(yōu)點。電容 式 傳感器 不僅能測量荷重、位移、振動、加速度等機械量，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 一個參數(shù)，則電容量就將產生變化。 雖然電容式傳感器有 結構簡單和良好動態(tài)特性等優(yōu)點，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 。由于應變量及相應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，要采用轉換電路把應變片的 電阻率的變化 △ R/R 轉換成電壓或電流變化。其轉換電路 需要有專用的 測量電橋。下面介紹直流電橋。 直流電橋的特點是信號不會受各元 件和導線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強，但因機械應變的輸出信號小，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 傳感器結構原理圖 當電橋輸出端接 )]())][(()[( ])()[(22RRRRRRRR ERRRRu o ?????????? ?????? ERR??? Ek?? (24) 應變片式傳感器有如下特點： （ 1）應用和測量范圍廣，應變和靈敏度高，精度較高。 （ 3）結構輕小，對 試件影響小， 對復雜環(huán)境適應性強，可在高溫、高壓、 額定稱重 —— 10Kg 。 本電子稱重系統(tǒng)所采用的是電阻應變片式傳感器 YZC1B，它的量程 10kg，輸出靈敏度為 ，激勵電壓為 10V，非線性度為 。由于在量程范圍內傳感器的線性較好，可以在不影響精確度的情況下近似認為重物質量與傳感器輸出信號線性對應。 前置信號 使存儲元件（通常是電容器）兩端的電壓 UB 隨被采樣信5 號 UA 變化。當采樣間隔終止時， D 變?yōu)楦唠娖?,模擬開關斷開 ,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，它在電 路中的連接方式有兩種基本類型：一種是將信號先放大再存儲，另一是先存儲再放大。對理想的采樣保持電路，要求開關沒有偏移并能隨控制信號 集成運算放大器的基本元件構成具有各種特性的放大器來完成。 放大器的輸入信號一般是由傳感器輸出的。傳感器的輸出信號不僅電平低，內阻高，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： （