【正文】 圖 傳感器稱重平臺(tái)設(shè)計(jì) 圖 稱重傳感器的原理分析 稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。 貨車 稱重系統(tǒng)的稱重平臺(tái)設(shè)計(jì) 機(jī)械部分主要由稱重稱體和傳感器構(gòu)成。 基于單片機(jī)的貨車智能稱重儀設(shè)計(jì) 10 第四章 貨車 稱重儀的 硬件結(jié)構(gòu)及電路設(shè)計(jì) 對(duì)于 貨車 稱重系統(tǒng)來說，硬件系統(tǒng)是它的最基本的框架，也是系統(tǒng)的所有功能的基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)顯示模塊方案選型 本設(shè)計(jì)只需要顯示出所稱實(shí)物的實(shí)際重量 ，由于 LED 耗電省、使用壽命長(zhǎng)、成本低、亮度高等優(yōu)點(diǎn)，再加上驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，容易利用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制和編程等特點(diǎn) 選用 LED 顯示。同樣也有以下幾種方案采用 方案一：采用 V/F 變換芯片 LM331 該方案是使用壓頻變換器件，把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)，單片機(jī)通過計(jì)數(shù)獲得重物的重量，此方案，可不用 A/D，但需要比較復(fù)雜的小信號(hào)放大、調(diào)理電路， 并且 LM331 外圍電路較繁瑣，參數(shù)配置相對(duì)嚴(yán)格，故未采用。此類芯片內(nèi)部采用差動(dòng)輸入，共模抑制 比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡(jiǎn)單，且放大器的增益是可以改變的。差動(dòng)放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放 ( 如 OP07) 做成一個(gè)差動(dòng)放大器。普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。 EL。 數(shù)據(jù)采集模塊方案選型 數(shù)據(jù)采集模塊分為 3 個(gè)部分：稱重傳感器、前級(jí)放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器。 （二）單片機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如 圖 ： 圖 稱重儀各模塊的方案選型 整個(gè)硬件系統(tǒng)由五大模塊組成，下面以控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為依據(jù) 就針對(duì)各模塊做具體的方案設(shè)計(jì)。此信號(hào)在單片機(jī)內(nèi)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理及各種運(yùn)算把所感知的二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，并送進(jìn)顯示模塊顯示出來。電路電源部分主要是為電路提供穩(wěn)定方便的電源，將工頻電壓直接轉(zhuǎn)換成所需的177。 圖 總系統(tǒng)體框圖 信號(hào)采集部分是利用稱重傳感器檢測(cè)壓力信號(hào)，得到微弱的電信號(hào)（本設(shè)計(jì)為電壓信號(hào)），而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動(dòng)放大電路，）處理后，送 A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出。 (2)經(jīng)濟(jì)性原則 任何一項(xiàng)研究能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，經(jīng)濟(jì)條件都是重要的影響因素。 貨車稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 如何消除或者減弱各種干擾的影響，提高稱重測(cè)量準(zhǔn)確度、可靠性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想。 (3)傳感器選擇的問題。 (2)A／ D分辨率的問題。因此，我們必須選擇適合貨車稱重環(huán)境的電阻應(yīng)變傳感器。 貨車稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 （ 1）我們選擇電阻應(yīng)變片壓力傳感器。 貨車 稱重系統(tǒng)的 構(gòu)成與原理 貨車 動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的構(gòu)成 貨車 稱重系統(tǒng)一般由壓力傳感器組成的稱重平臺(tái)、放大信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)（ A/D 轉(zhuǎn)換）電路、單片機(jī)處理芯片、 LCD 液晶顯示電路及聲光報(bào)警電路等組成，如圖 21 所示。 課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本課程設(shè)計(jì)利用電阻應(yīng)變傳感器采集外界力信號(hào)，然后放大、 A/D 轉(zhuǎn)換等處理后將信號(hào)傳給單片機(jī)，在單片機(jī)的處理控制下，將采集的重量信號(hào)用 LCD 液晶顯示出來，并對(duì)超重的質(zhì)量進(jìn)行聲光報(bào)警。并且在一定的精度保證下，能降低價(jià)格，不斷提高貨車的通行速度?，F(xiàn)在的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)允許貨車通行速度比較低為（ 550）km/h。 (1)測(cè)量精度。在穩(wěn)定性方面要求 1 年內(nèi)不允許超差；在可靠性方面稱重傳感器在正常使用條件下的壽命一般在 10年以上；儀表 的平均故障間隔時(shí)間都超過 2020h ,有些產(chǎn)品達(dá)到了 5000h。目前國(guó)內(nèi)電子衡器的發(fā)展水平相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家 20 世紀(jì) 90 年代的水平。其稱架結(jié)構(gòu)包括機(jī)械式、電子式、機(jī)電結(jié)合式。這些因素勢(shì)必會(huì)使測(cè)量精度降低，使測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確、不具說服力，為了提高動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的測(cè)量精度，國(guó)內(nèi)很多科研機(jī)構(gòu)和公司一直在致力于動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的研究，但是一直以來并 沒有太大的突破。貨運(yùn)部門通過改裝車身、后橋和輪胎來大幅度提高貨車的裝載能力，使運(yùn)輸效率和經(jīng)濟(jì)效益得到很大的提高，但是超限超載卻帶來了一系列的重大危害 。為了有效治理超限超載，對(duì)貨車的重量進(jìn)行準(zhǔn)確的稱重計(jì)量就顯得十分迫切和必要。在 貨車 稱重系統(tǒng)中使用單片機(jī)可使系統(tǒng)的性能提高、成本降低，具有明的優(yōu)越性。當(dāng)貨車 行駛到稱重平臺(tái)上時(shí)，傳感器把感受到的壓力轉(zhuǎn)換并輸出電壓模擬信號(hào)，經(jīng)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換（ A/D變換）后就得到數(shù)字量的信號(hào)。 學(xué) 號(hào)： 2020202216 課 程 設(shè) 計(jì) 題 目 基于單片機(jī)的貨車智能稱重儀設(shè)計(jì) —— 硬件設(shè)計(jì) 學(xué) 院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程 專 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 08 級(jí)電子 2 班 學(xué)生姓名 果佳 指導(dǎo)教師 代光輝 2020 年 12 月 14 日 基于單片機(jī)的貨車智能稱重儀設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘 要 ............................................................... 2 第一章 緒 論 ........................................................ 3 貨車智能稱重儀 設(shè)計(jì)的意義 ..................................... 3 國(guó)內(nèi)外 貨車智能 稱重技術(shù)現(xiàn)狀 ................................... 3 貨車智能稱重儀 的發(fā)展趨勢(shì) ..................................... 4 本課題研究的主要內(nèi)容 ......................................... 4 第二章 貨車智能稱重儀 的分析與設(shè)計(jì) .................................. 5 貨車智能稱重儀 的構(gòu)成與原理 ................................... 5 貨車智能稱重儀 的設(shè)計(jì)要求 ..................................... 5 貨車智能 稱重過程中的測(cè)量精度影響因素分析 ..................... 6 貨車智能稱重儀 的設(shè)計(jì)原則 ..................................... 6 第三章 貨車 智能 稱重儀的 總體方案 設(shè)計(jì) ................................ 7 貨車智能 稱重儀的系統(tǒng)總體框圖 ................................. 7 貨車智能 稱重儀的主控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .............................. 7 貨車智能 稱重儀各模塊的方案選型 .............................. 8 第 四 章 貨車 智能 稱重儀 的 硬件結(jié)構(gòu)及電路設(shè)計(jì) ......................... 10 貨車智能稱重儀 的稱重平臺(tái)設(shè)計(jì) ................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 貨車 稱重系統(tǒng)實(shí)際上就是一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換和顯示的系統(tǒng)。近年來，隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，單片機(jī)更加廣泛的應(yīng)用在各種 智能化表中。超限超載造成了路面、橋梁等設(shè)施的破壞， 從而惡化了道路服務(wù)水平和行車安全狀況。近年來，我國(guó)道路運(yùn)輸貨車超限超載現(xiàn)象也極為普遍，在嚴(yán)重地區(qū)，幾乎所有的貨運(yùn)貨車都存在不同程度的超限超載行為。目前對(duì)貨車的超限超載監(jiān)測(cè)有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法：動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)雖能實(shí)現(xiàn)超載治理和不停車計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)的完美結(jié)合，但是由于影響動(dòng)態(tài)稱重精度的因素較多，例如，貨車的振動(dòng)、路面的不平度、貨車的速度等等。 國(guó)內(nèi)外貨車 智能 稱重技術(shù)現(xiàn)狀 貨車稱重衡器分為：靜態(tài)稱重和動(dòng)態(tài)稱重。 20 世紀(jì) 90 年代末至 21 世紀(jì)初已研制開發(fā)出微機(jī)式產(chǎn)品 。發(fā)達(dá)國(guó)家在電子稱重方面 ,無論從技術(shù)水平、品種和規(guī)模等方面都達(dá)到了較高水平 ,特別是在準(zhǔn)確度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性等方面都有了很大的提高。同時(shí)，動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外都處于比較前沿的位置，技術(shù)都還沒有完全成熟，特別是測(cè)量的精度、貨車的通行速度、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三方面都需要很大的改進(jìn)。 (2)貨車的通行速度。所以國(guó)內(nèi)的科研人員也可以在引進(jìn)的技術(shù)中加以突破或者研制出具有自我知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)。這就需要不斷的改進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即 在不影響測(cè)量速度和精度的前提下，要盡量減小占地面積工程造價(jià)和安裝要求、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短工期、最好能不影響公路的正常運(yùn)行。為 了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，本章對(duì) 貨車 稱重系統(tǒng)的構(gòu)成、基本原理以及設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析，有助于 方案的設(shè)計(jì)成功實(shí)施。模擬信號(hào)首先進(jìn)行放大處理并通過 A／ D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)， A／ D 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)送給單片 機(jī)數(shù)據(jù)處理得出真實(shí)的車重值，然后通過 LCD 屏幕進(jìn)行顯示。并且應(yīng)變片的輸出信號(hào)很小、線性范圍窄。系統(tǒng)由于工作在不同的溫度下，所以溫漂是我們必須要考慮的首要問題。本設(shè)計(jì)根據(jù)精度的需要選擇合適的 A/D 轉(zhuǎn)換器。由于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)測(cè)重范圍為 0— 10t，故采用 精確到小數(shù)點(diǎn)后一位顯示，滿足稱重要求。若檢測(cè)結(jié)果與真實(shí)值偏差過大，就達(dá)不到稱重的最初目的，失去了稱重的意義。 基于單片機(jī)的貨車智能稱重儀設(shè)計(jì) 7 第 三 章 稱重儀的總體方案 設(shè)計(jì) 稱重儀的系統(tǒng)總體框圖 按照本設(shè)計(jì)功能的要