【正文】 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。 多路轉(zhuǎn)換器（ MUX）的輸出信號先與片內(nèi) 6為 DAC 的輸出信號相加，從而使輸入信號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。在加在 POL 上的電壓為高電平時，可以執(zhí)行單片機對 AD7730 的讀操作。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機來實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和儲存等功能。 系統(tǒng)采用 RS232C 串口標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)單片機的全雙工串行端口與 PC 機 COM串行接口的鏈接，并編程實現(xiàn)上下位機的數(shù)據(jù)通信。對于各種 EIA232E 和 ，轉(zhuǎn)變?yōu)?RS232C 數(shù)據(jù)電平需要177。與之對應(yīng)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 24 24 T1OUT、 T2OUT 和 R1IN、 R2IN 通過 9 針標(biāo)準(zhǔn)插頭分別于 PC機的接收端 RXD 和發(fā)送端 TXD相連。 圖 47 為懸梁式稱重傳感器和 E6B2CWZ6C 編碼器接口設(shè)計電路原理圖。 ProfibusDP 接口擴展 PROFIBUS 是由西門子等公司組織 開發(fā)的一種面向工廠自動化、過程自動化的國際性河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 26 26 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。 RS485 傳輸是 PROFIBUS 最常用的一種傳輸技術(shù)其應(yīng)用既適用于需高速傳輸?shù)南到y(tǒng)，也適合于簡單、廉價、需快速鋪設(shè)的場合。它完全兼容 ProfibusDP 總線協(xié)議，可以自由設(shè)定 3～ 126 的ProfibusDP從站地址。 常見的 MCS51系列單片機編程語言有 4 種，即匯編語言、 C51 語言、 BASIC 語言和PL/M 語言。 Keil C51 軟件提供功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具和豐富的庫函數(shù)，全部是 Windows風(fēng)格界面。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 29 29 主程序模塊流程框圖 圖 41 主程序模塊流程框圖 開始 初始 化可編程芯片 開機自檢 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)處理 串口通信 循環(huán)采樣？ 結(jié)束 Y N 結(jié)論 30 結(jié)論 傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)在我國有廣闊的發(fā)展前景，港口、冶金、建材、鐵道、飼料、煤炭、煙草、化工等部門都需要在未來發(fā)展中裝備大量的傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)。 單片機系統(tǒng)軟件設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)主要功能，將系統(tǒng)軟件分為 4個主要功能模塊：主程序模塊、 AD7730 轉(zhuǎn)換模塊、脈沖計數(shù)模塊及串行通信模塊。 C 語言在功能上、可讀性、可維護性、結(jié)構(gòu)性上都明顯優(yōu)于匯編語言，因而易學(xué)易用。單片機的程序設(shè)計將在下一章中詳細闡述 。 本系統(tǒng)采用創(chuàng)捷 PQ20 系列外置式 ProfibusDP從站橋接模塊實現(xiàn)現(xiàn)場總線接口擴展，該模塊提供用戶利用 RS232/RS485 串行通訊端口和 Profibus 總線系統(tǒng)通訊 功能的現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)設(shè)備。目 前已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化、過程工業(yè)自動化、樓宇和交通電力等領(lǐng)域。本系統(tǒng)中，因為傳輸皮帶正常工作時方向不會改變，所以不存在鑒相問題。 ISP 通過單片機上引出的編程線、串行數(shù)據(jù)、時鐘線對單片機內(nèi)部的 Flash 存儲器進行編程，編程線與 I/O線共用，不額外增加單片機的引腳。 MAX232 的 R1IN、 T1OUT、R2IN、 T2OUT 引腳需要接 RS232C標(biāo)準(zhǔn)電平，而 T1IN、 R1OUT、 T2IN、 R2OUT 引腳則需要 接 TTL/CMOS 標(biāo)準(zhǔn)電平。本系統(tǒng)電平轉(zhuǎn)換工作交由 MAX232 芯片完成。在異步通信時，發(fā)送和接收方要確定具體的發(fā)送波特率和數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)是以幀為單位傳送的，每一幀數(shù)據(jù)由四部分組成：起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位（可選）和停止位。也可采用將 RDY 引腳連接單片機的 INT0 或 INT1 引腳，使用中斷方式控制 AD7730，還可以通過直接訪問內(nèi)部寄存器的 RDY 位數(shù)據(jù)，從而節(jié)省一個引腳。 AD7730 的讀寫周期時序圖如圖 43 所示。 40mV、177。由于模擬低通濾波器只能濾除大于 kfs/2 頻帶寬度的信噪，所以需要利用采樣抽取電路和數(shù)字濾波器來濾除頻帶無用信號和量化信噪，提取期望信號，提高轉(zhuǎn)換分辨率和信噪比。 AD7730 是∑ △類型數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。對 P2 端口寫 “1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時 可以作為輸入 口使用。 在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指 令字節(jié)。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。使用 Altium Designer summer 08 工具完成系統(tǒng)硬件的原理圖和 PCB 板圖設(shè)計。 其技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見表 32 小結(jié) 本部分主要介紹了系統(tǒng)所使用的主要器件及其性能參數(shù)及特點，包括單托輥稱架、稱重河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 16 16 傳感器、測速傳感器、系統(tǒng)為處理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的類型等。 外形如圖 33所示 圖 33 歐姆龍 E6B2CWZ6C增量型旋轉(zhuǎn)編碼器 接觸式測速方式的基本原理是基于接觸傳輸帶的摩擦輪，當(dāng)傳輸帶行駛時，依靠于傳輸帶之間的摩擦帶動自身運動，熱按通過光 電或磁 電式將速度信號轉(zhuǎn)換成電信號。增量式光 電測速傳感器具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，但是中途中斷計數(shù)會造成測量數(shù)據(jù)的缺失，而且會造成誤差積累。目前比較普遍的分類方式是分為光 電轉(zhuǎn)換式測速傳感器和磁 電轉(zhuǎn)換式測速傳感器。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 14 14 接觸式測速方式的基本原理是基于接觸傳輸帶的摩擦輪，當(dāng)傳輸帶行駛時，依靠于傳輸帶之間的摩擦 帶動自身運動，熱按通過光 電或磁 電式將速度信號轉(zhuǎn)換成電信號。 ％ ／ 10℃ 密封等級 Lp66 輸出溫度影響 177。 本系統(tǒng)實際采用激勵電壓為 10V 時，額定載荷為 2t，則在 2t滿量程下，輸出電壓為 10 (177。 圖 32 柯力電氣制造公 司的懸梁式傳感器 電阻應(yīng)變式稱重傳感器 的基本功能是基于電阻應(yīng)變計實現(xiàn)的，電阻應(yīng)變計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度都會發(fā)生細微的變化，導(dǎo)致所在的應(yīng)變基片的電阻阻值產(chǎn)生變化。在現(xiàn)場實際條件下，除了考慮分配到傳感器的載荷量之外，秤架重量、傳輸帶自重、動態(tài)振動、下料沖擊等因素也會影響傳感器的量程選擇。 (1)傳感器的類型 傳感器類型的選擇時首先要了解傳感器各項信息，如性能指標(biāo)、安裝方法、原理結(jié)構(gòu)、受力方式、材料材質(zhì)等，這些一般由制造廠商提供。 (3)裝卸簡便。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 11 11 (3)壓力 電磁式稱重傳感器 壓力 電磁式稱重傳感器的基本工作原理是基于一種具有壓磁效應(yīng)的材料，這種材料在受外力時會 在內(nèi)部產(chǎn)生機械應(yīng)力，改變材料的磁導(dǎo)系數(shù)。這種特性稱為材料的壓電效應(yīng)，這種材料稱為壓電材料。其中稱架支撐結(jié)構(gòu)分為平衡杠杠支撐和直接支撐，平衡杠杠 支撐結(jié)構(gòu)還可以選擇是否配置平衡重物。 nS S 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 9 9 3 系統(tǒng)器件簡介 秤架和傳感器 傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)的載重部分稱為秤架。瞬時重量為某一瞬間傳輸帶上的物料重量，累計流量為某一段時間內(nèi)傳輸帶上所通過的物料總重量。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 6 6 2 系統(tǒng)整體設(shè)計 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述 傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)由五部分構(gòu)成：秤架、稱重傳感器 、測速傳感器、數(shù)據(jù)采 集電路和工控計算機。如機械部分根據(jù)實際場合的調(diào)整，與外圍設(shè)備的組合，系統(tǒng)硬件與外圍設(shè)備的連接，調(diào)節(jié)計量范圍和精度，通過軟件設(shè)置調(diào)整輸入輸出方式、通信方式等功能。 (3)智能化 稱重裝置的計量顯示與控制部分與微型計算機相連，通過微型計算機的智能化處理增加稱重裝置的顯示和控制功能。 目前，稱重技術(shù)的主要發(fā)展趨勢為以下幾個方面： (1)小型化 體積小、重量輕、便于安裝調(diào)試 。但是，這種裝置的成本較高，而且伽馬射線的輻射對物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 性和工作人員的身體健康都是不利的，所以激光 核子傳輸帶稱重裝置應(yīng)用并不普遍。當(dāng)伽馬射線強度一定時，射線穿過物料的衰減強度與物料的成分、密度、厚度等參數(shù)呈指數(shù)關(guān)系。 目前正在使用的傳輸帶動態(tài)稱重裝置種類繁多，結(jié)構(gòu)形式不同，分類依據(jù)多種多樣。自此，形成了較完整的動態(tài)稱重技術(shù)定義和動態(tài)稱重裝置，拉開了動態(tài)稱重技術(shù)發(fā)展的序幕。從使用目的方面而言，可以精確監(jiān)管生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高結(jié)算精度，還可用于組成各種自動化配料系統(tǒng)和工業(yè)控制系 統(tǒng)。在各種大宗散裝物料的傳輸帶上，都廣泛應(yīng)用動態(tài)稱重計量工具，起到了提高計量精度、縮短作業(yè)時間、提高管理效率、節(jié)約資源和改善經(jīng)營等多方面作用。首先 對硬件電路所需的器件進行介紹。動態(tài)稱重系統(tǒng)在數(shù)字化，智能化等方面有長足的進步，稱重系統(tǒng)的研究與開發(fā)也進入了一個嶄新的階段。 具體提出了系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計方法，給出了數(shù)據(jù)處理算法和其編程的設(shè)計。隨著近幾十年計算機技術(shù)、微電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的崛起，動態(tài)稱重技術(shù)在智能化、數(shù)字化和計量迅速化方面都有了長足進步。 本課題正是針對這一問題，開發(fā)的動態(tài)稱重系統(tǒng)具有計量精度高，穩(wěn)定性好，并且系統(tǒng)還實現(xiàn)了上位機實時計量數(shù)據(jù)可視化和數(shù)保存打印功能，其界面直觀，便于使用，從而杜絕不真實計量現(xiàn)象，維護了企業(yè)和客戶的利益，方便了計量工作。 (3)傳感器和儀表結(jié)合式動態(tài)稱重裝置 二戰(zhàn)后，隨著傳感器技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了傳感器和電子儀表結(jié)合的第二代動態(tài)稱重裝置。 目前使用的動態(tài)稱重裝置較為成熟的有：電子傳輸帶稱重裝置、核子傳輸帶稱重裝置和激光 核子傳輸帶稱重裝置。但是，伽馬射線的衰減強度與射線方向上的物料厚度有直接關(guān)系，這使得核子傳輸帶稱重裝置的計量結(jié)果受物料形狀影響很大。隨著傳感器工藝的提高和微電子技術(shù)的崛起，我國傳輸帶動態(tài)稱重技術(shù)的研究得到了進一步發(fā)展。秤架的鋁板或鋼板就是稱重平臺，稱重傳感器既作為計量裝置，又作為秤架支點存在，這種設(shè)計極大地精簡了裝置結(jié)構(gòu)，減少了機械連接環(huán)節(jié)，不但縮減了制作成本，而且提高了裝置的可靠性和穩(wěn)定性。 (4)綜合化 稱重技術(shù)未來的發(fā)展方向是在加強基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)上擴大應(yīng)用范圍，擴展應(yīng)用領(lǐng)域，向相關(guān)行業(yè)和學(xué)科滲透，應(yīng)用各個學(xué)科的技術(shù)綜合化的解決計量稱重、信息處理、自動控制等問題。 本論文結(jié)構(gòu)如下： 1 緒論 闡述了本課題的研究背景及意義，介紹內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn) 狀，最后總結(jié)了自己所做的工作，并且給出了論文 結(jié)構(gòu)。擴展功能通常是靠開發(fā)軟件完成的，如監(jiān)控功能、報警功能以及數(shù)據(jù)庫相關(guān)功能。然后通過近幾次的瞬時總量采樣計算出 S段的瞬時重量值 qi。 稱架介紹 在系統(tǒng)計量過程中，由于運行中的傳輸帶的張力，抖動和跑偏等因素對流量計量結(jié)果的影響甚大，這種影響又稱“皮帶效應(yīng)”。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，稱重裝置因其能實現(xiàn)對被測對象的迅速、精確稱量，在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用，而稱重傳感器正是稱重裝置的核心部件。利用帶有壓阻效應(yīng)的材料制成的傳感器就稱為壓力 電阻式稱重傳感器。根據(jù)此原理，電阻應(yīng)變式稱重傳感器可以將受力量轉(zhuǎn)換為電信號。防潮防粉塵，能夠適應(yīng)較惡劣的工作場合。 (2)傳感器的精度和量程 選擇傳感器的精度指標(biāo)時不能盲目尋求高精度的傳感器，要綜合考慮實際稱重場合的需求和成本等問題。 (4)傳感器使用環(huán)境 傳感器的使用環(huán)境是一項重要的考慮因素，實際 環(huán)境中的溫濕度、粉塵、振動等要素對于正確選擇傳感器至關(guān)重要，而且關(guān)系到傳感器的使用壽命、安全穩(wěn)定性和測量精度?；菟诡D橋式測量電路要求四個組成電阻的阻值相差量很小。 表 31稱重傳感器性能參數(shù) 項目性能 測試參數(shù) 項目性能 測試參數(shù) 額定載荷 2t 工作溫度范圍 30~+70℃ 靈敏度 177。 3Ω — Length:4m 絕緣電阻 ≥ 5000MΩ — Diameter:φ 5mm 測速傳感器介紹 與分析 傳輸帶運行速度是計算動態(tài)稱重結(jié)構(gòu) 的關(guān)鍵指標(biāo)，所以測速傳感器是傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)的重要組成部分。 非接觸式測速傳感器沒有與傳輸帶接觸的機械裝置。故光 電轉(zhuǎn)換式測速傳感器又稱為光 電編碼器。目前使用并不廣泛。 光 電轉(zhuǎn)換式測速傳感器光 電轉(zhuǎn)換式測速傳 感器的計量原理是由機械傳動裝置將傳輸帶運行時的速度轉(zhuǎn)換為光柵編碼圓盤的轉(zhuǎn)動速度，光柵圓盤的一邊放置光源，另一邊放置光感元件。 1/8T） 高響應(yīng)頻率 *3 100kHz 輸出上升下降時間 1us以下 啟動 力矩 系 統(tǒng)微處理器 由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求的芯片數(shù)據(jù)存儲空間（ RAM）和程序存儲空間（ ROM）都較小，固微處理器選擇 AT89S52 芯片。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 18 18 引腳功能描述 圖 41AT89S5