【正文】 之間為邏輯電平“ 0”， 3V~15V 之間為邏輯電平“ 1” 。 系統(tǒng)采用 RS232C 串口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的全雙工串行端口與 PC 機(jī) COM串行接口的鏈接，并編程實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的數(shù)據(jù)通信。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 23 串行通信又分為 同步通信和異步通信兩種方式。而 AT89S52 只有 256字節(jié) RAM 和 8K的 FLASH，不能滿足系統(tǒng)的要求，所以必須借助 PC機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和儲(chǔ)存等功能。當(dāng)加在 RDY 引腳上的電壓為低電平時(shí)，單片機(jī)可讀取 AD7730 數(shù)據(jù)寄存器中的模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)或校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在加在 POL 上的電壓為高電平時(shí)，可以執(zhí)行單片機(jī)對(duì) AD7730 的讀操作。當(dāng)加在 AD7730的時(shí)鐘邏輯引腳 POL 為高電平時(shí)，可執(zhí)行功能寄存器寫(xiě)入操作，單片機(jī)可在 SCLK 時(shí)鐘下降沿時(shí)將寄存器對(duì)應(yīng)的值按位寫(xiě)入 AD7730 的串行數(shù)據(jù)輸入引腳 DIN，在 SCLK 時(shí)鐘為上升沿時(shí)，將寫(xiě)入的數(shù)據(jù)鎖存到輸入移位寄存器中。 多路轉(zhuǎn)換器（ MUX）的輸出信號(hào)先與片內(nèi) 6為 DAC 的輸出信號(hào)相加，從而使輸入信號(hào)在可編程增益放大器（ PGA）的額定量程之內(nèi)，然后再加到系統(tǒng) PGA 上。 10mV、177。用戶可以通過(guò)軟件設(shè)置 AD7730的工作方式寄存器，設(shè)置∑ △模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字濾波器、信噪比、采樣分辨率、 采樣頻率，從而做出最優(yōu)選擇。本系統(tǒng)采用 AD7730 轉(zhuǎn)換懸梁式稱重傳感器輸出的模擬 量，并將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)送入單片機(jī)進(jìn)一步處理?！?△類型數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置還同時(shí)具有雙積分式模數(shù)轉(zhuǎn)換器抑制串摸干擾的功能。 AD7730 是由美國(guó) ADI 公司生產(chǎn)的 24 位無(wú)失碼、雙通道差分模式高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，有效分辨率為 21位，線性誤差177。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 19 MOVX DPTR） 時(shí)， P2 口送出高八位地址。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩 沖 器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù) 用。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 8KB 片內(nèi) Flash，可擦 /寫(xiě) 1000 次以上； 256 字節(jié)片內(nèi) RAM；全靜態(tài)邏輯，工作頻率范圍 0~24MHz； 32 個(gè)可編程 I/O口；三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密；一個(gè)全雙工串行口；三個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器；支持在線編程 ISP（ In System Programmable）功能。在元件庫(kù)中，整合了以前 Protel DXP 版本和 Protel 99 版本等各個(gè)版本的庫(kù)文件，使功能更強(qiáng)大，使用更方便。速度數(shù)據(jù)采集部分，首先將測(cè)速傳感器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行光電隔離，然后由單片機(jī)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)。 45℃（ 1/4177。光 電轉(zhuǎn)換式測(cè)速傳感器體積小、安裝簡(jiǎn)便、精度高、應(yīng)用范圍廣，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字測(cè)量和數(shù)字控制，連接計(jì)算機(jī)和相應(yīng)顯示設(shè)備后可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)測(cè)量角位置。但依靠摩擦力的原理限制了速度的測(cè)量精度。 測(cè)速傳感器選擇 綜合各方面因素考慮， 本系統(tǒng)測(cè)速傳 感器選用歐姆龍 E6B2CWZ6C 增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，該編碼器屬于接觸式軸光電編碼器?；谶@種設(shè)計(jì)原理，絕對(duì)式光 電測(cè)速傳感器有固定零點(diǎn)、無(wú)誤差的累積、中斷后不會(huì)造成數(shù)據(jù)損失、輸出量與角度符合一定函數(shù)關(guān)系和測(cè)量穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)導(dǎo)致絕對(duì)式光 電測(cè)速傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大和安裝繁瑣。根據(jù)光 柵圓盤(pán)的光柵形式可將光 電轉(zhuǎn)換式測(cè)速傳感器分為增量式光 電編碼器和絕 對(duì)式光電編碼器。當(dāng)傳輸帶帶動(dòng)光柵圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度轉(zhuǎn)換為光柵對(duì)光線的遮擋頻率，并通過(guò)光 電轉(zhuǎn)化生成脈沖信號(hào)或具體數(shù)字編碼。 按速度信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的實(shí)現(xiàn)原理分類，可分為光 電式測(cè) 速傳感器和磁 電式測(cè)速傳感器。但依靠摩擦力的原理限制了速度的測(cè)量精度。按傳感器采集速度信息的方式，可分為接觸式測(cè)速傳感器和非接觸式測(cè)速傳感器。 10Ω 電纜 — 輸出阻抗 352177。 ％ 推薦激勵(lì)電壓 10~12V DC 零點(diǎn)平衡 177。 其技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表 31。 ，表示當(dāng)傳感器受到額定載荷重量時(shí)，每 1V激勵(lì)電壓下，產(chǎn)生 177。由于電阻阻值只能產(chǎn)生細(xì)微變化，所以要使用惠斯頓橋式測(cè)量電路測(cè)量。固本系統(tǒng)的稱重傳感器選用寧波柯力電氣制造公司的懸梁式傳感器，該傳感器是電阻應(yīng)變片式傳感器的一種。通常情況下，傳感器的使用數(shù)量等于秤架支點(diǎn)的數(shù)量，但也存在特殊情況，如存在吊梁結(jié)構(gòu)的秤架只能在吊梁連接點(diǎn)處使用一個(gè)傳感器。傳感河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 12 器的量程主要根據(jù)秤架自重、造成的最大偏載、安裝傳感器數(shù)量和動(dòng)態(tài)計(jì)量等標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮來(lái)選擇。如材質(zhì)電橋傳感器適用于汽車(chē)稱量和軌道稱量等；鋁質(zhì)懸梁式傳感器適用于普通電子稱、平臺(tái)秤和案秤等；鋼質(zhì)柱式傳感器適用于汽車(chē)稱 量、動(dòng)態(tài)軌道稱量和大噸位料斗稱量等。 具備了以上幾個(gè)特性的稱重傳感器，在實(shí)際使用時(shí)還要考慮多方面因素。 (4)密封性好。 稱重傳感器的選擇 傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)使用的稱重傳感器要具備以下幾個(gè)特征： (1)具有較高的穩(wěn)定應(yīng)，能在投料或輸送時(shí)造成的沖擊或振動(dòng)下正常工作，而且各項(xiàng)系數(shù)漂移量較小。 (4)電阻應(yīng)變式稱重傳感器 電阻應(yīng)變式稱重傳感器的基本功能是基于電阻應(yīng)變計(jì)實(shí)現(xiàn)的，電阻應(yīng)變計(jì)由電阻絲在絕緣基片上制作而成，根據(jù)電阻大小與直徑成反比于電阻長(zhǎng)度成正比的基本原理，當(dāng)應(yīng)變基片受到外力作用是，其上金屬絲直徑和長(zhǎng)度都會(huì)發(fā)生細(xì)微的變化，導(dǎo)致所在的應(yīng)變基片的電阻阻值產(chǎn)生變化。 擴(kuò)散型壓力 電阻式稱重傳感器所采用的壓電材料是半導(dǎo)體單晶硅。 (2)壓力 電阻式稱重傳感器 壓力 電阻式稱重傳感器的基本工作原理是基于一種具有壓阻效應(yīng)的材料，這種材料在收到外力后會(huì)產(chǎn)生形變，并且它的電阻會(huì)隨之產(chǎn)生變化。 稱重傳感器的分類 目前使用的稱重傳感器種類繁多，可按工作原理分類為：壓力 電荷式、壓力 電阻式、壓力 電磁式和電阻應(yīng)變式稱重傳感器。 稱重傳感器介紹 與選擇 稱重傳感器是將作用在其上的壓力轉(zhuǎn)換為等比例的電信號(hào)的儀器。為保證研究的普遍意義和實(shí)用價(jià)值，本系統(tǒng)選擇單托輥秤架作為研究對(duì)象，并通過(guò)算法有效消除了水平張力對(duì)計(jì)量結(jié)果的影響。物料流過(guò)傳輸帶時(shí)，秤架上的稱重傳感器和測(cè)速傳感器將秤架瞬時(shí)重量和傳輸帶瞬時(shí)速度值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并由數(shù)據(jù)采集裝置采集。 小結(jié) 本部分提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，闡述了傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和計(jì)量 原理。 目前計(jì)算物料流量和累計(jì)重量主要采用的方法有積分法和累加法 (1)積分法 積分法計(jì)量流量時(shí)，首先測(cè)量傳輸帶上輸送的物料的瞬時(shí)重量 q(kg/m)和相同時(shí)刻傳輸帶的瞬時(shí)速度 u(m/s)，相乘可以得到傳輸帶上物料的瞬時(shí)流量W(t)(kg/m)： qutW ?)( (21) 式（ 21）算出的是傳輸帶某一時(shí)刻的瞬時(shí)流量，但傳輸帶上的物料瞬時(shí)重量和傳輸帶的瞬時(shí)速度都是隨時(shí)間不斷變化的，所以瞬時(shí)流量 W(t)對(duì)時(shí)間的積分可以得出 T段時(shí)間內(nèi)傳輸 帶的累積物料流量 W： ?? T dttwW0 )(=?T dttutq0 )()( （ 22） 式中 q(t)— 瞬時(shí)荷重值 u(t)— 瞬時(shí)皮帶速度 傳輸帶的速度可由采樣間隔距離δ L 和走過(guò)δ L段程度所消耗的時(shí)間 T來(lái)計(jì)算： TLu δ? （ 23） 式中 T— 走過(guò)占δ L長(zhǎng)度所需的時(shí)間 δ L— 采樣間隔行程 (2)累加法 用累加法計(jì)量傳輸帶上物料流量時(shí)，傳輸帶每移動(dòng)距離 S時(shí)，就對(duì)傳輸帶的瞬時(shí)重量采集一次，這是傳輸帶整體的加權(quán)重量，會(huì)與實(shí)際重量有一定的差距。傳輸帶的瞬時(shí)速度可以通過(guò)接觸式和非接觸式兩種方式獲得，再經(jīng)過(guò)一定的算法來(lái)減小誤差。 圖 21 傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 物料在傳輸狀態(tài)下，稱重傳感器和測(cè)速傳感器將傳輸帶上物料的瞬時(shí)重量和瞬時(shí)速度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，數(shù)據(jù)采集電路采集該電信號(hào)并進(jìn)行適當(dāng)處理，然后送入工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行量化和計(jì)算，最后顯示流量累計(jì)結(jié)果。 3 系統(tǒng)器件簡(jiǎn)介 主要包 括稱架和傳感器類型，系統(tǒng)微處理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇。 (2)設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件及制作 PCB 板 實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)稱重傳感器和 采集、上位機(jī)通信、在線編程等功能，制作原 理圖及 PCB 板圖。需河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 5 要電子稱重設(shè)備與計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)相連，共同組成一個(gè)綜合化生產(chǎn)控制系統(tǒng)。這方面提高就是智能化稱重裝置的顯示與控制器與目前普遍使用的微機(jī)控制顯示與控制器的主要區(qū)別所在。例如稱重傳感器與秤架集成化的靜動(dòng)態(tài)便攜式電子輪軸秤，其集成化結(jié)構(gòu)由厚質(zhì)硬鋁合金板制成，主要 原理是通過(guò)固溶熱處理來(lái)強(qiáng)化硬鋁合金板，在合金板 4個(gè)角通過(guò)銑槽或鉆孔的方式安裝 4個(gè)懸梁式稱重傳感器，或者在合金板的地面通過(guò)銑槽或鉆孔的方式安裝多個(gè)剪切梁式稱重傳感器。為了適應(yīng)低容量的計(jì)量場(chǎng)合，可將傳感器制成薄或超薄型稱重傳感器直接嵌入秤架受力的鋁板或鋼板底上與傳感器外徑一致的盲孔內(nèi)，從而組成低外形的秤架結(jié)構(gòu)，通過(guò)秤架的力學(xué)要求和額定載荷可以計(jì)算出稱重傳感器的安裝位置和使用數(shù)量。 國(guó)內(nèi)外稱重技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 4 隨著傳感器制作工藝和微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，加之引入模糊控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、建立數(shù)學(xué)模型、人工智能、阻尼振動(dòng)理論等技術(shù)，稱重計(jì)量系統(tǒng)向著功能自適應(yīng)、智能化信息處理方向發(fā)展。傳輸帶稱重方式由靜態(tài)發(fā)展到動(dòng)態(tài)，計(jì)量方式由模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，測(cè)量參數(shù)由單個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)參數(shù)測(cè)量。由于這兩種測(cè)量技術(shù)都是非接觸式測(cè)量，所以激光 核子傳輸帶稱重裝置具有：裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝便捷、不受機(jī)械性能影響、后期維護(hù)簡(jiǎn)便、能準(zhǔn)確測(cè)量瞬時(shí)重量等顯著優(yōu)點(diǎn)。由于核子傳輸帶稱重裝置的工作原理是基于伽馬射線穿透物料時(shí)的衰減規(guī)律，是非接觸式測(cè)量，有安裝獨(dú)立簡(jiǎn)便、后期維護(hù)容易、計(jì)量精度不受機(jī)械裝置影響等顯著優(yōu)點(diǎn)。而且這種動(dòng)態(tài)稱重裝置適用于大量散狀物料較長(zhǎng)時(shí)間累積流量的連續(xù)計(jì)量，測(cè)量瞬時(shí)重量的精度不高，難以滿足某些對(duì)物料瞬時(shí)重量要求較高的使用場(chǎng)合。從使用的稱重傳感器類型分有：電阻應(yīng)變片式傳感器、磁壓式傳感器、差動(dòng)變壓式傳感器和核子式傳感器等，其中電阻應(yīng)變片式傳感器應(yīng)用最為廣泛。 (4)傳感器和微機(jī)結(jié)合式動(dòng)態(tài)稱重裝置 隨著近十年來(lái)傳感器制造工藝和微機(jī)智能技術(shù)的崛起，為動(dòng)態(tài)稱重裝置的性能大幅度提高創(chuàng)造了有力條件。1970 年英國(guó)制定了第一個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)稱重檢驗(yàn)?zāi)Ｊ?，?biāo)志著動(dòng)態(tài)稱重行業(yè)走上規(guī)范化道路。 1880 年第一臺(tái)動(dòng)態(tài)稱重裝置獲得計(jì)量許可。但是，目前國(guó)內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)品品種少，且功能單一，不能滿足企業(yè)的迫切需要，所以改進(jìn)傳統(tǒng)設(shè)備，研究開(kāi)發(fā)性能好功能完善的傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)是勢(shì)在必行的。 意義 傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備是對(duì)傳輸帶傳送的散狀固體物料或粉料進(jìn)行連續(xù)稱量的設(shè)備，有著應(yīng)用行業(yè)面廣、使用目的廣泛等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了物料儲(chǔ)存、運(yùn)輸和稱量的一體化。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，貿(mào)易商品流通量不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)稱重計(jì)量工具已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，需要新產(chǎn)品在自動(dòng)化生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理兩方面不斷提高。并且系統(tǒng)功能完善，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示和保存打印，系統(tǒng)擴(kuò)展了現(xiàn)場(chǎng)總線接口，很好的滿足了工業(yè)自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的需求。選擇系統(tǒng)所用微處理器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器等。所以改善現(xiàn)有稱重裝置、開(kāi)發(fā)研究功能齊全的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)是勢(shì)在必行的?；趩纹瑱C(jī)的傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 I 基于單片機(jī)的傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的崛起，動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)得到了迅速發(fā)展。但是，我國(guó)自行研制的相關(guān)產(chǎn)品普遍功能單一，精度不高。說(shuō)明系統(tǒng)所應(yīng)用的稱架和傳感器的類型。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)能夠有效提高動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的計(jì)量精度，誤差在 %以內(nèi)。目前動(dòng)態(tài)稱重計(jì)量工具已經(jīng)遍及各個(gè)領(lǐng)域，帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。所以新型 動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)不但要能快速、準(zhǔn)確提供計(jì)量數(shù)據(jù)，還需要消除人為和環(huán)境造成的誤差，提高計(jì)量精度，并且應(yīng)具備計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)保存和數(shù)據(jù)管理等功能。隨著目前企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化和管理自動(dòng)化程度的不斷提高，迫切需要提高自身的生產(chǎn)效率，這就需要性能更好更完善的傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 2 國(guó)內(nèi)外 發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)外稱重技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)的發(fā)展可分為以下四個(gè)階段： (1