【正文】 ： （ 1） 上電、掉電狀態(tài)下的復(fù)位功能； （ 2） MAX813 L 還有 WATCHDOG 輸出功能； （ 3） 內(nèi)有一個(gè) 掉電告警門限檢測(cè)器； （ 4） 手動(dòng)復(fù)位輸入。為解決這些問題， 可 利用 MAX813L 芯片，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)系統(tǒng)的看門狗電路、電源故障監(jiān)視電路和手動(dòng)、自動(dòng)復(fù)位電路，可有效地解決程序運(yùn)行中出現(xiàn)的 “ 死機(jī) ” 現(xiàn)象和電源故障帶來的不利影響。 MAX485是為半雙工 bnm,./而設(shè)計(jì)的。電纜長 度和比特率是有關(guān)的，較低的比特率允許較長的電纜。（ 2）通過 PCI 多串口卡 ，可以直接選用輸出信號(hào) 為RS485 類型的擴(kuò)展卡。 RS485 有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn) 點(diǎn)對(duì) 點(diǎn)的通信 方式， 現(xiàn)很少 采用 ，現(xiàn)在 多采用 的是 兩線制 接線 方式， 這種接 線方式為 總線 式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在同一 總線上最 多可以掛接 32 個(gè)結(jié)點(diǎn)。將數(shù)字 0～ F(也可以是 0～ 9)所對(duì)應(yīng)的七段 代碼組成一個(gè)表 ，進(jìn)行查表，就可求得 各數(shù)字 對(duì)應(yīng) 的七段 代碼 值。 判斷閉 合鍵所 在的 位置 ： 在確 認(rèn)有鍵 按下 后，依 次將 行線置 為低電平，即 在置某 根行線 為低 電平時(shí) ，其它 線為 高電平 。矩陣式 結(jié)構(gòu)的 鍵盤顯 然比 直接法 要復(fù)雜 一些 ，識(shí)別 也要 復(fù)雜一 些，上 圖中，列線通過電阻接正電源，行線所接的 8255 PC 口（ PC7— PC4） 作為輸出端，列線所接的 8255 PC 口（ PC3— PC0） 作為輸入。圖中，單片機(jī)的 接 TLC0838 的片選信號(hào)， 用于產(chǎn)生 A／ D轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘， 為一個(gè)雙 向 I／ O 口，可 用于對(duì)模擬輸進(jìn)進(jìn)行配置及 輸出轉(zhuǎn)換所得的數(shù)據(jù)。更高 的可達(dá)－ 40℃～ +125℃。并行方式一般在轉(zhuǎn)換后可直接讀取 數(shù)據(jù)，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少、封裝小，在 PCB 板上占用的空間也小，但需要通過軟件處理才能得到所需要的數(shù)據(jù)，故本設(shè)計(jì)采用 TLC0838。由于 OP07 具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于 OP07A 最大為 25μV ），所以 OP07 在很多應(yīng)用場(chǎng)合 不需要額外的調(diào)零措施。適用于車載專用秤、天車秤及車輛輪、軸力的測(cè)量。 一臺(tái) 電子秤 主要 是由秤 體、傳 感器、儀 表三部 分組成 ，在 對(duì)傳感 器準(zhǔn)確 度選 擇的時(shí) 候， 應(yīng)使傳 感器的 準(zhǔn)確度略 高于理 論計(jì)算 值， 因?yàn)槔?論往往 受到 客觀條 件的 限制， 如秤體 的強(qiáng)度差 一點(diǎn)， 儀表的 性能 不是很 好、秤 的工 作環(huán)境 比較 惡劣等 因素都 直接影響 到秤的 準(zhǔn)確度 要求 ，因此 要從各 方面 提高要 求， 又要考 慮經(jīng)濟(jì) 效益，確保達(dá)到目的。 傳感器 量程的 選擇 可依據(jù) 秤的 最大稱 量值 、選用 傳感 器的個(gè) 數(shù)、秤體的自 重、可 能產(chǎn)生 的最 大偏載 及動(dòng)載 等因 素綜合 評(píng)價(jià) 來確定 。 由此可 見，電 阻應(yīng) 變片、 彈性 體和檢 測(cè)電 路是電 阻應(yīng) 變式稱 重傳感器中不 可缺少 的幾個(gè) 主要 部分。 24 圖 電橋電路 2 工 作 方 式： 單臂工 作：電 橋中 只有一 個(gè)臂 接入被 測(cè)量 ，其它 三個(gè) 臂采用 固定電阻； 雙臂工 作：如 果電 橋兩個(gè) 臂接 入被測(cè) 量， 另兩個(gè) 為固 定電阻 就稱為雙臂工作電橋，又稱為半橋形式； 全橋方式：如果四個(gè)橋臂都接入被測(cè)量則稱為全橋形式。 芯片圖如圖 所示。 +5V 為單片機(jī)、 TLC083顯示、鍵盤、蜂鳴器、 MAX813L 及 MAX485 的模擬電 源與數(shù)字電源； +12V 的電源是供給運(yùn)算放大器、傳感器和看門狗芯片的。 1LSB。高精度、 低功效、全密封，適用于各類惡劣環(huán)境。 作輸出 腳使 用，欲 進(jìn)行 高電平 驅(qū)動(dòng)時(shí) ，得利用外電路來實(shí)現(xiàn)， I/O 腳不通，電 流經(jīng) R 驅(qū)動(dòng) LED 發(fā)光；低電 平時(shí)，I/O 腳導(dǎo)通，電流由該腳入地， LED 滅（ I/O 腳導(dǎo)通時(shí)對(duì)地的電壓降小于 19 1V， LED 的域值 ～ ）。 51 系列 51 系列內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或 布爾處 理器。系統(tǒng) 經(jīng)過初始化之后，先用鍵盤 設(shè)定載重上限值，然后采集數(shù)據(jù)，由 AVR 單 片機(jī)判斷是否超載，超載要 發(fā)出報(bào)警。 （ 5）與上位機(jī)的通信（標(biāo)準(zhǔn) MODBUS 通信）。 解 決的 關(guān)鍵 問題 本系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵問題如下： （ 1）尋 找適合現(xiàn)場(chǎng)條件的稱重傳感器。 D)低速 WIM 系統(tǒng)的造價(jià)和維 護(hù)費(fèi)用都要低于高速 WIM 系統(tǒng)。 這是 由于采 用微控 制器 后，對(duì) 動(dòng)態(tài) 稱重信 號(hào)的實(shí) 時(shí)分析成 為可能 ，如機(jī) 械阻 抗分析 、數(shù)字 濾波 、傅立 葉分 析等， 這樣使 電子衡器 儀表的 數(shù)據(jù)處 理能 力有很 大的提 高， 使車輛 動(dòng)態(tài) 稱重技 術(shù)的國 內(nèi)發(fā)展展望。6% 不等 [13]，但在 16km/h 以上更快速度下，會(huì)產(chǎn)生非真實(shí)的 車重值 甚至?xí)?由于 檢測(cè)速 度不夠 快而 導(dǎo)致丟 軸重 的情 況 發(fā)生。尤其是運(yùn)用技術(shù)手段對(duì)車輛超載行為進(jìn)行“主動(dòng)”治理。為 了避 免超限 超載 車輛引 發(fā)的一 系列危害，歐共體成員國和美 國、加拿大等國 在上世紀(jì) 50 年代就開始對(duì) 汽車動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng) (weigh— in— motion． 簡稱 WIM)進(jìn)行研究并取得了相應(yīng) 11 的成果。 要判斷 汽車是 否超 載首先 要知道 車輛 所裝載 的貨 物質(zhì)量 ，隨著 傳感器技 術(shù)和微 處理器 技術(shù) 的發(fā)展 ，利用 電子 技術(shù)也 可以 測(cè)量出 物體的 質(zhì)量進(jìn)而 實(shí)現(xiàn)對(duì) 汽車超 載的 監(jiān)控， 而且精 度可 以做的 很高 。 傳統(tǒng)的 稱重方 法是 采用基 于電量 學(xué)的 汽車衡 (地秤 )， 然而 這種傳統(tǒng)的電量 學(xué)汽車 衡在耐 久性 指標(biāo)上 難以滿 足實(shí) 際工程 需要 ，因?yàn)?它具有 成本高、 精度低 、功能 簡單 、穩(wěn)定 性重復(fù) 性差 、靈敏 度低 和零點(diǎn) 漂移大 以及維修 復(fù)雜等 缺陷， 這樣 就給計(jì) 量工作 帶來 了的誤 差， 從而使 國家稅 費(fèi)流失。例如， 2020 年，由于國際油價(jià)的飆長，國內(nèi)成品油價(jià)格也相繼提高，某 些未進(jìn) 行超限 超載 試定的 省份或 地區(qū) ，運(yùn)輸 公司 或承運(yùn) 者惡意 違反道路交通規(guī)定，使車輛嚴(yán)重超限超載上路運(yùn)輸。 由于超 載車輛 行駛 速度難 以提 高，形 成移動(dòng) 瓶頸，影 響鄰車 司機(jī)的 視野 ，造成 車輛行 駛緩 慢，漫 漫車 龍前后 綿延數(shù) 十公里。車輛超載必然使發(fā) 動(dòng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，從而排出的濃 煙和噪 聲是正 常情 況下的 幾倍， 對(duì)自 然和社 會(huì)環(huán) 境的危 害是顯 而易見的。 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。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。針對(duì)超載車輛，主要有以下幾個(gè)不良影響： （ 1）加速公路路面損壞和大大縮短了公 路使用年限。 例如 ，京滬 高速 公路江 蘇沂淮 段在一年時(shí)間內(nèi)因車輛超限所造成的交通事故共 46 起，死亡 61 人，傷 123人。 目前， 我國 公路的 養(yǎng)護(hù)費(fèi) 、管 理費(fèi)、 通行 費(fèi)都是 按車管 部門核定 的噸位 來收的 ，超 載就必 然導(dǎo)致 這部 分費(fèi)用 的流 失。 超重對(duì) 路面的 破壞 非常嚴(yán) 重， 給路上 行人及 車輛帶來 非常大 的安全 隱患 。動(dòng)態(tài) 稱重是 測(cè)量 行駛中 汽車重 量的 一種技 術(shù)， 利用動(dòng) 態(tài)稱重 技術(shù)，增 加對(duì)超 載汽車 的監(jiān) 控，配 合處罰 可以 迫使車 輛不 敢超載 ，保護(hù) 道 10 路的同 時(shí)還降 低了交 通事 故的發(fā) 生。但是 在汽車 運(yùn)輸 中，由 于受經(jīng) 濟(jì)利 益的驅(qū) 動(dòng)。按照歐盟運(yùn)輸委員 會(huì)(ECTD)的程序框架制定了 COST323 計(jì)劃． 該計(jì)劃主要內(nèi)容就是研究對(duì) 公路行駛車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)載 荷監(jiān)控的相關(guān)問題，其中最重要的一項(xiàng)測(cè)試是在瑞士進(jìn)行為期 30 個(gè)月的 WIM 系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用測(cè)試。本 文將從 技術(shù)層面 出發(fā)， 從“源 頭” 對(duì)車輛 超載的 行為 進(jìn)行限 制， 最大限 度扼制 超載違法 行為， 凈化公 路通 行 環(huán)境 ，提升 公路 安全通 行效 率和運(yùn) 輸車輛 合法轉(zhuǎn)載率，減少道路交通事故。車輛 是稱重本體，是稱重系 統(tǒng)的對(duì)象，車輛在秤臺(tái)上 運(yùn)動(dòng)時(shí) ，秤臺(tái) 的受 力情況 的與車 輛的 運(yùn)動(dòng)情 況有 著密切 的聯(lián)系 ，對(duì)它們 的研究 分析和 對(duì)其 之間的 關(guān)系進(jìn) 行深 入的研 究有 利于幫 助提高 系統(tǒng)的測(cè)量精度。 國內(nèi)較 為普 遍地運(yùn) 用壓 電陶瓷 式、電 阻應(yīng)變片 式等形 式稱重 傳感 器，國 外則較 多地 運(yùn)用了 壓電 薄膜、 液壓管 、共聚物 壓電軸 等形式 的稱 重傳感 器，大 大提 高了使 用壽 命，對(duì) 于便攜 式WIM 系統(tǒng)還能方便現(xiàn)場(chǎng)使用。用于執(zhí)法臨檢的場(chǎng)合， 便攜式 WIM 系統(tǒng)一般安裝于輔道或路側(cè)，車速一般不會(huì)高于 5km/h。若測(cè)量數(shù)據(jù)處理不 當(dāng)，系統(tǒng)就會(huì)做出錯(cuò)誤的判斷，在數(shù)據(jù)處理不當(dāng)?shù)臅r(shí)候，進(jìn)行合理的判斷處理。本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)作為核心處理器，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 報(bào)警。 方 案的 論證 AVR 系列 AVR 單片機(jī)是 Atmel 公司推出的較為新穎的單片機(jī)，其顯著 的特點(diǎn)為高性能 、高速 度、低 功耗 。 51 系列在片內(nèi) RAM 區(qū)間 還特別開辟了一個(gè)雙重功 能的地址區(qū)間，十六個(gè)字節(jié) ，單元地址 20H～ 2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理，使用極為靈活 。 1）看門狗的選擇：看門狗芯片可以選擇 X25045 和 MAX813L 等。并行方 式一般在轉(zhuǎn)換后可直接讀取 數(shù)據(jù)，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少、封裝小，在 PCB 板上 20 占用的空間也 小。 LED 體積小，耗電相當(dāng)?shù)?，直流?qū)動(dòng)，超低功耗（單管 瓦），電光 功率轉(zhuǎn)換接近 100%。 圖 系統(tǒng)硬件框圖 下面將具體介紹各個(gè)主要組成部分的功能、選型以及具體連接方式。 電橋根據(jù)電源的性質(zhì)分直流電橋和交流電橋兩種，當(dāng) Ui 為直流時(shí)該電橋?yàn)橹绷麟姌?。本設(shè)計(jì)采用的是電壓輸出型，故只介紹電壓輸出型。 2 檢測(cè)電路 檢測(cè)電 路的功 能是 把電阻 應(yīng)變 片的電 阻變 化轉(zhuǎn)變 為電 壓輸出 。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)使傳感器工作在其 30%～ 70%量程內(nèi)，但對(duì)于一些在使用 過程中 存在較 大沖 擊力的 衡器， 如動(dòng) 態(tài)軌道 衡、 動(dòng)態(tài)汽 車衡、 鋼材秤等 ，在選 用傳感 器時(shí) ，一般 要擴(kuò)大 其量 程，使 傳感 器工作 在其量 程的 20%～ 30%之內(nèi)，使傳感器的稱量儲(chǔ)備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽 命。稱 重模塊 是一 種用于 傳感器 的實(shí)用性 結(jié)構(gòu)部 件。高精度 、低功 效、全 密封 適用于 各類惡 劣環(huán) 境。 特點(diǎn) OP07 有許多特點(diǎn)，如不超 過 150μ V 的超低偏移 ； 的低輸入偏置電流； V/℃的低失 調(diào)電壓漂移；177。 這些 接口在 與微控 制器連接 時(shí)可以 配置成 移位 寄存器 ，其多 路器 可由軟 件配 置為單 端或差 分輸進(jìn)，也可以配置為 偽差分輸進(jìn)。 1LSB。四個(gè) 被測(cè) 信號(hào)接 成兩個(gè) 差動(dòng) 對(duì)稱的 全橋 工作形 式，測(cè) 得的信號(hào)經(jīng)計(jì)算輸出范圍是 01V,而 TLC0838 的輸 入電壓范圍是 05V，故信號(hào)需放大 5 倍。具體的識(shí)別如下所述。 顯 示模 塊 如圖 是一種由 8255A 接口芯 片、驅(qū)動(dòng)器和共 陰 極 LED 顯示器 構(gòu)成的數(shù)字顯示電路。 通 訊模 塊 在電參數(shù)儀的設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)采集由單片機(jī) AT89C51 負(fù)責(zé) ，上位 PC 機(jī)主要負(fù) 責(zé)通信 （包括 與單 片機(jī)之 間的串 行通 信和數(shù) 據(jù)的 遠(yuǎn)程通 信）， 以及數(shù)據(jù)處理等工作。而 忽略 了信號(hào) 地的 連接 ，這種 連接 方法在 許多場(chǎng)合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個(gè)原因： (1)共模 干擾問題： RS485 接口 采用差分方式傳輸信號(hào)方式 ，并不需要相對(duì) 于某個(gè)參 照點(diǎn)來 檢測(cè)信 號(hào)， 系統(tǒng)只 需檢測(cè) 兩線 之間的 電位 差就可 以了。與之相 對(duì)應(yīng)，RS232 的最小 +5V 與 5V 輸出需要雙電 源或者一個(gè)價(jià)格昂貴的接口 芯片，這個(gè)接口芯片可以生成這些電源。驅(qū)動(dòng)器不是限斜率的，允許它們以每秒 的速度發(fā) 送數(shù)據(jù)。若 A 大于 B200mVRO 為高，若相反 RO 為低 2 /RE 接收器輸出使能端。 MAX813L 當(dāng)供電電壓降至 以下將會(huì) 產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖，它 有 DIP、 SO 封裝。目前，在一些測(cè)控 系統(tǒng)中，存在電源 開斷 、瞬時(shí)電壓不穩(wěn)等不安全因素，將會(huì)造成系統(tǒng)死機(jī)、信息丟失、運(yùn)行不穩(wěn)定等故障。 接收器 輸入端 具有 自動(dòng) 防止故 障的 特