【正文】 MAX813L 芯片 1 芯片特點(diǎn) MAX813L 監(jiān)控 電路 可用 于計(jì) 算機(jī)、 控制 器、 自動(dòng) 化設(shè)備 、智能設(shè)備及 微處理器 監(jiān)控中。 MAX485 有很多特點(diǎn)，如低靜態(tài)電流、三態(tài)輸出、半雙工工作方式、工作電源為單一 +5V、總線可 接 32 個(gè)收發(fā) 器以及限流和熱敏控制電路 為驅(qū)動(dòng)器提供過載保護(hù)等。 5）抗干擾 :通 常， 485 通訊具有較高的抗干擾能力，但是在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，難免會(huì)受到不同 程度 的干擾，為此，一般可使用 120歐線路匹配電阻提高抗干擾能力。 38 RS485 的優(yōu)點(diǎn) 我們可以用 RS232 接口連接兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，但是，當(dāng)你需要在一個(gè)更長的距離上或者比 RS232 更快的速度 下進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候， RS485 就是一個(gè)解決的辦法。在 RS485通信網(wǎng) 絡(luò) 中一 般采用 的是 主從通 信方式 ，即 一個(gè) 主機(jī) 帶 多個(gè)從 機(jī)。把 要顯 示的數(shù) 字的 七段代 碼從 8255A輸出，就可點(diǎn)亮相應(yīng) 的段，顯示這個(gè)數(shù)字。在 確定某 根行線 位置為低 電平后 ，再逐 行檢 測(cè)各列 線的電 平狀 態(tài)。這樣，當(dāng)按鍵沒有按 下時(shí)， 所有的 輸出 端都是 高電平 ，代 表無鍵 按下 。在這里，模擬信號(hào)以單端方式輸進(jìn)，參考電壓為 5V，即 A／ D 模 擬量的輸進(jìn)范圍為 0～ 5V。在 實(shí)際運(yùn)用中我們選用的是 TL0838I 型號(hào)，滿足了實(shí)際需要。 31 的主要 特點(diǎn) TLC0838 是美國德州儀器公司生產(chǎn)的 8 位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（ OP07A 為 177。 28 綜合考慮以上因素，本設(shè)計(jì)采用橋式稱重傳感器 WPL110。 4 稱 重 傳 感器的基本應(yīng) 用 稱重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變成電信號(hào)的力 電轉(zhuǎn)換裝置，是電子衡器 的關(guān)鍵 性部件 。一般 來說，傳 感器的 量程越 接近 分配到 每個(gè)傳 感器 的載荷 ，其 稱量的 準(zhǔn)確度 就越高。 彈性體 是一 個(gè)有特 殊形 狀的結(jié) 構(gòu)件。 本設(shè)計(jì)采用全橋方式。 采 集模 塊 惠斯登電橋 1 橋路形式 在應(yīng)變計(jì)的電測(cè)技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛的測(cè)量電路是惠斯通電橋電路。 綜上所述，我們本次設(shè)計(jì)采用 51 系列的 AT89C51 單片機(jī)作為系統(tǒng)處 21 理的核心，利用橋式稱重傳感 器 WPL110將機(jī) 動(dòng)車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào) ；然后通過放大電路將電壓信號(hào)放大后送到 A/D 轉(zhuǎn)換芯 片 TLC0838 轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號(hào)并計(jì)算出載重量；所得的載重量將通過 RS485 接口電路送到 上位機(jī)， 上位機(jī) 與設(shè)定 的載 重量作 比較并 判斷 是否超 載， 若超載 顯示超 載的重量并報(bào)警；參數(shù) 可通過鍵盤設(shè)定，鍵盤還可解除聲光報(bào)警。 4）顯示器的選擇：本設(shè)計(jì)采用 LED（ Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，它是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直 接把電轉(zhuǎn)化為光。量程是 10～ 50t ，綜合精度達(dá) 到0． 02（線性 +滯后 +重復(fù)性），靈 敏 度是 mV/V ，工作溫度在 20℃～+65℃ ，輸入阻抗是 700Ω ，輸出阻抗是 750 Ω ，安全過載： 150％ F?S ，供橋電壓為 12VDC 。 方 案的 確定 本次設(shè)計(jì)采用 51 系列 AT89C51 單片機(jī)， 選用它作為 核心控制新片，可使電路極大地簡化，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。 它的 處理對(duì) 象不是 字或 字節(jié)而 是位 。 方案二 處理器基于 51 系列單片機(jī)的機(jī)動(dòng)車超載檢測(cè)系統(tǒng)。 16 2 系 統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 系 統(tǒng)總 體結(jié) 構(gòu)及 其功 能 設(shè)計(jì)總體結(jié) 構(gòu)如圖 所示。傳感器的靈敏度、測(cè)量范圍、防止方式都會(huì)影響所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。以我國目前的道路運(yùn)輸水平，對(duì)應(yīng) WIM 系統(tǒng)的允 許通過車速并不需要太高。 A) 車輛動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)將融入ITS(Intellingent Transport Systems)，成為其組 成部分，因此作 為固定式的 WIM 系 統(tǒng)或裝置，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮 這一背景，在數(shù)據(jù)處理、信 號(hào)傳輸、上下位機(jī)的關(guān)系 、硬件配備等方面 ，均要考慮 ，以便于其“嵌入 ”ITS。 所以，在 過去幾 十年的 動(dòng)態(tài) 稱重技 術(shù)研究 中， 在如何 保持 檢測(cè)精 度的穩(wěn) 定性和減少車輛通過速度對(duì)檢測(cè)的影響，一直是致力解決的問題。 但是， 截止目 前為 止。 1974 年，美國首次在車輛載荷研究中使用 WIM 系統(tǒng)。利用 電子技 術(shù)判斷汽 車是否 超載的 基本 的原理 是：利 用傳 感器將 汽車 的載重 量轉(zhuǎn)化 為電壓信號(hào)，然后通過放大電路將這個(gè)微弱的 電壓信號(hào)按比例放大后送 A/D轉(zhuǎn)換芯 片轉(zhuǎn)換 為數(shù)字 信號(hào) ，通過 接口電 路將 這個(gè)數(shù) 字信 號(hào)傳送 給計(jì)算 機(jī)進(jìn)行處 理，計(jì) 算出汽 車的 載重量 并判斷 是否 超載， 如果 超載了 要顯示 超載的重量并報(bào)警。 因此， 當(dāng)前的 汽車 稱重傳 感檢測(cè) 技術(shù) 還不能 充分 滿足工 業(yè)和實(shí) 際工程的 需要， 急需研 制出 響應(yīng)快 、抗干 擾能 力強(qiáng)、 準(zhǔn)確 度高的 新型稱 重傳感器 ，這對(duì) 交通部 門有 效地實(shí) 施超限 管理 ，保證 行車 安全、 延長公 路的使用 壽命、 降低公 路養(yǎng) 護(hù)的成 本、減 少環(huán) 境污染 等方 面有著 顯著的 社會(huì)效益 和經(jīng)濟(jì) 效益。 （ 7）對(duì)橋梁的安全構(gòu)成重大 威脅。例如， 2020 年 9 月 110 國道與八達(dá)嶺高速公路上大量的超載車輛 8 導(dǎo)致八達(dá)嶺高速公路遭遇到歷史上最嚴(yán)重堵車，連續(xù) 7 天道路不暢， 上千輛載重貨車蝸行。 （ 3）嚴(yán)重影響公路交通安 全。本設(shè)計(jì)采用AT89C51 單片機(jī)作為研究系 統(tǒng)處理的核心，利用橋式稱重傳感器 WPL110將車輛載重量等量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；然后通過放大電路將電壓信號(hào)調(diào)理后送到 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 TLC0838 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并計(jì)算出載重量； 所得的載重量將通過 RS485 接口電路送到上位機(jī)，上位機(jī) 與設(shè)定的載重量作比較并判斷是否超載，若超載顯示超載的重量并報(bào)警。 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 題目 車輛超載檢測(cè)系統(tǒng)研究 1 題目：車輛超載檢測(cè)系統(tǒng)研究 摘要 ： 本設(shè)計(jì)是 車輛超載與檢測(cè)系統(tǒng)研究 ，這 項(xiàng)研究可以判斷機(jī)動(dòng)車是否超載而求在車輛超載時(shí)能夠提供報(bào)警和顯示車輛超載的重量。 選 題背 景 隨著 我 國 經(jīng) 濟(jì) 和 交 通事 業(yè) 的 發(fā) 展 全 國 公 路 總里 程 不 斷 增 長路 網(wǎng) 條件不斷 改善公 路運(yùn)輸 獲得 了快速 發(fā)展公 路貨 運(yùn)量己 成為 各種運(yùn) 輸方式 貨運(yùn)量之 首貨物 周轉(zhuǎn)量 也逐 年增加 然而長 期以 來公路 貨運(yùn) 卻出現(xiàn) 了一種 非法超限 運(yùn)輸?shù)?怪現(xiàn)象 即超 高超寬 超長超 重運(yùn) 輸據(jù)不 完全 統(tǒng)計(jì)超 限運(yùn)輸 的比率占貨運(yùn)車輛的 50%以上 超載量平均為 倍車輛超載大大縮短了交通基 礎(chǔ)設(shè)施 的使用 壽命 給國家 造成巨 大的 經(jīng)濟(jì)損 失同 時(shí)因超 載超限 運(yùn)輸引發(fā) 的交通 事故也 日益 增多威 脅著人 民的 生命安 全嚴(yán) 重影響 了公路 的正常運(yùn)行。近 年來我國 發(fā)生的車輛連環(huán)相撞特大交通事 故，許 多均與 車輛 的超載 有關(guān)。 （ 5）擾亂國家養(yǎng)路費(fèi)和路橋收費(fèi)政策，使 國家稅費(fèi)大量流失，導(dǎo)致不公平 競(jìng)爭(zhēng)。如果車輛 經(jīng)常嚴(yán)重超載通過橋梁，即使設(shè) 計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 較高的 水泥 混凝土 橋梁也 會(huì)產(chǎn) 生橋梁 撓度 增大， 水泥混 凝土過早 開裂， 逐步引 起鋼 筋銹蝕 ，而在 橋梁 的薄弱 環(huán)節(jié) ，則會(huì) 出現(xiàn)伸 縮縫接口 出現(xiàn)鋼 材焊口 開焊 、橋頭 填土下 沉， 甚至還 可能 由于我 國公路 超重運(yùn)輸 現(xiàn)象也 十分普 遍和 嚴(yán)重， 車主通 過改 裝車身 、后 橋和輪 胎來大 幅 9 度提高 貨車的 裝載能 力。 若能 實(shí)現(xiàn)對(duì) 汽車的 動(dòng)態(tài) 稱重， 則可 以很好 的解決 這些問題 。 國 內(nèi)外 汽車 動(dòng)態(tài) 稱重 系統(tǒng) 研究 現(xiàn)狀 公路的 快速發(fā) 展對(duì) 國民經(jīng) 濟(jì)的 促進(jìn)作 用已 為多年 來持 續(xù)發(fā)展 的經(jīng)濟(jì)所證明 。 1992 年，由歐洲高速公路系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟 (FEHRI)發(fā)起。純 技術(shù)手 段的 研究仍 較少 見。 國 內(nèi)外 汽車 動(dòng)態(tài) 稱重 系統(tǒng) 發(fā)展 動(dòng)向 盡管對(duì) 車輛動(dòng) 態(tài)稱 重系統(tǒng) 的研 究己經(jīng) 有了 很大進(jìn) 展， 但在研 究過程中還存在許多問題需要解決： 13 （ 1）研究稱重本體。 B) 稱 重傳感 器的 壽命 將制 約車 輛動(dòng) 態(tài)稱 重系 統(tǒng)的 廣泛 使用 ，這是國內(nèi)業(yè) 界應(yīng)當(dāng) 認(rèn)真面 對(duì)的 問題。 用于計(jì)重收費(fèi)的場(chǎng)合，固定式 WIM 系統(tǒng)一般 安裝在收費(fèi)口或匝道口，在 與ITS 系統(tǒng)相配的情形下，車速一般不會(huì)高于 40km/h。 （ 2）測(cè)量數(shù)據(jù)的處理。 圖 以單片機(jī)為處理器的系統(tǒng) 本設(shè)計(jì) 為車輛 超載 檢測(cè)系 統(tǒng)的 設(shè)計(jì)， 要求 能夠判 斷車 輛是否 超載并且在超載時(shí)能夠提供報(bào)警和顯示超載的重量。 系統(tǒng)硬件框圖如下所示 : 圖 基于 51 系列單片機(jī)的系統(tǒng)硬件框圖 本次設(shè)計(jì)采用 51 系列的 AT89C51 單片機(jī) 作為系統(tǒng)處理的核心，利用橋式稱重傳感器 WPL110 將機(jī)動(dòng)車載重量 轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；然后通過放 大電路將電壓調(diào)理后送到 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 TLC0838 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并計(jì)算出載重量；所得的載重量將通過 RS485 接口 電路送到上位機(jī)，上位機(jī)與 設(shè)定的載 重量作 比較并 判斷 是否超 載，若 超載 顯示超 載的 重量并 報(bào)警； 參數(shù)可通過鍵盤設(shè)定，鍵盤還可解除報(bào)警。雖然 其他種 類的單片機(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)屬少見。 與系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)方案包括：看門狗的選擇、傳感器的選擇、 A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的選擇、顯示器的選擇、通訊模塊的選擇及電源方案等。 3） A/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的選擇： A/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 器，根據(jù)輸出的信號(hào)格式，可分為并行 A／ D 和串行 A／ D。 LED的心臟 是一個(gè) 半導(dǎo)體 的晶 片，晶 片的一 端附 著在一 個(gè)支 架上， 一端是 負(fù)極，另一端連接電源的 正極 ，使整個(gè)晶片 被 環(huán)氧樹脂 封裝起來。 22 3 系 統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng) 主要由 看門 狗模塊 、通 訊模塊 、鍵 盤模塊 、采 集模塊 和顯示模塊組成，硬件框圖如圖 所示。測(cè)量電 橋由于 具有靈 敏度 高、測(cè) 量范圍 寬、 電路結(jié) 構(gòu)簡 單、精 度高、 容易實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)，因此能很好地滿足應(yīng)變測(cè)量的要求。 出 方式 電橋的 輸出方 式有 電流型 和電 壓型兩 種， 主要根 據(jù)負(fù) 載情況 而定。 它的功能 有兩個(gè) ，首先 是它 承受稱 重傳感 器所 受的外 力， 對(duì)外力 產(chǎn)生反 作用力， 達(dá)到相 對(duì)靜平 衡； 其次， 它要產(chǎn) 生一 個(gè)高品 質(zhì)的 應(yīng)變場(chǎng) （區(qū)） ，使粘貼在此區(qū)的電阻 應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變棗電信號(hào)的轉(zhuǎn)換任務(wù)。 但在實(shí) 際使用 時(shí)， 由于加 在傳感 器上 的載荷 除被 稱物體 外，還 存在秤體 自重、 皮重、 偏載 及振動(dòng) 沖擊等 載荷 ，因此 選用 傳感器 量程時(shí) ，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。能 夠?qū)崿F(xiàn) 力電轉(zhuǎn) 換的 傳感器 有很 多種類 ，最常 見的有電 阻應(yīng)變 式、電 磁力 式和電 容式等 。橋式稱重傳感器 、抗偏載，組合壓 頭具有自動(dòng)復(fù)位與調(diào)心功能 。2nA ）和開環(huán)增益 高（對(duì)于 OP07A為 300V/mV）的特點(diǎn)， 這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得 OP07 特別 適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放 大傳感器的微弱信號(hào)等方面。具有輸進(jìn)可 配置的 多通道 多路 器和串 形輸進(jìn) 輸出 方式。 TLc0838 具有 8 位分辨率；易于和微處理器接口或獨(dú)立 使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通 8 輸進(jìn)通道；單 5V 供電，范圍為 0～5V：輸進(jìn)和輸出與 TTL、 CMOS 電平兼容；時(shí)鐘頻 率為 250kHz 時(shí)，其轉(zhuǎn) 換時(shí)間為 32μ s；總調(diào)整誤差為177。 小結(jié) 將惠斯登電橋、放大器、 TLC0838 與單片機(jī)連接起來，就組成了本系統(tǒng)的采 集模塊 。行線 輸出是 低電平， 一旦有 鍵按下 ，則 輸入線 就會(huì)被 拉低 ，這樣 ，通 過讀入 輸入線 的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。若 某列 為低， 則該列 線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 依次循環(huán)點(diǎn)亮 4 個(gè)數(shù)碼管。很 多情況下，連接 RS485 通信鏈路時(shí)只是簡單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A” 、 “B” 端連 接起 來。 RS485 與 RS232 相比有很多優(yōu)點(diǎn)： 1)成本低 :驅(qū)動(dòng)器和接收器價(jià)格便宜，并且只需要單一的一個(gè) +5V（或者更低）的電源來產(chǎn)生差動(dòng)輸出需要的最小 的壓差。 MAX485 芯片 MAX485 是用于 RS— 485 通信的小功率收發(fā)器，含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器。 芯片 引腳 及功能 MAX485 芯片引腳圖如圖 所示，引腳說明如表 4 所示 圖 MAX485 芯片 表 4 MAX485 引腳說明 MAX485 引腳 名稱 功能 1 RO 接收器輸 出端。它們有以下四方 面的功能