【正文】 樣頻率，從而做出最優(yōu)選擇。 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。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。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。 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。對(duì)于各種 EIA232E 和 ，轉(zhuǎn)變?yōu)?RS232C 數(shù)據(jù)電平需要177。與之對(duì)應(yīng)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 24 T1OUT、 T2OUT 和 R1IN、 R2IN 通過(guò) 9針標(biāo)準(zhǔn)插頭分別于 PC 機(jī)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(jì)電路原理圖。 ProfibusDP 接口擴(kuò)展 PROFIBUS 是由西門(mén)子等公司組織開(kāi)發(fā)的一種面向工廠自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化的國(guó)際性河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 26 現(xiàn)場(chǎng)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)?系統(tǒng)，也適合于簡(jiǎn)單、廉價(jià)、需快速鋪設(shè)的場(chǎng)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(jiàn)的 MCS51 系列單片機(jī)編程語(yǔ)言有 4種，即匯編語(yǔ)言、 C51 語(yǔ)言、 BASIC 語(yǔ)言和PL/M 語(yǔ)言。 Keil C51 軟件提供功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具和豐富的庫(kù)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(jì)說(shuō)明書(shū) 29 29 主程序模塊流程框圖 圖 41 主程序模塊流程框圖 開(kāi)始 初始化可編程芯片 開(kāi)機(jī)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(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)在我國(guó)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(mén)都需要在未來(lái)發(fā)展中裝備大量的傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)。 單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)主要功能，將系統(tǒng)軟件分為 4 個(gè)主要功能模塊：主程序模塊、 AD7730 轉(zhuǎn)換模塊、 脈沖計(jì)數(shù)模塊及串行通信模塊。 C語(yǔ)言在功能上、可讀性、可維護(hù)性、結(jié)構(gòu)性上都明顯優(yōu)于匯編語(yǔ)言，因而易學(xué)易用。單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)將在下一章中詳細(xì)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(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線接口擴(kuò)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(chǎng)總線網(wǎng)關(guān)設(shè)備。目前已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化、過(guò)程工業(yè)自動(dòng)化、樓宇和交通電力等領(lǐng)域。本系統(tǒng)中，因?yàn)閭鬏斊д９ぷ鲿r(shí)方向不會(huì)改變，所以 不存在鑒相問(wèn)題。 ISP通過(guò)單片機(jī)上引出的編程線、串行數(shù)據(jù)、時(shí)鐘線對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的 Flash 存儲(chǔ)器進(jìn)行編程，編程線與 I/O線共用，不額外增加單片機(jī)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(shí)，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(yàn)位（可選）和停止位。也可采用將 RDY 引腳連接單片機(jī)的 INT0 或 INT1 引 腳，使用中斷方式控制 AD7730，還可以通過(guò)直接訪問(wèn)內(nèi)部寄存器的 RDY 位數(shù)據(jù)，從而節(jié)省一個(gè)引腳。 AD7730 的讀寫(xiě)周期時(shí)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(lái)濾除頻帶無(wú)用信號(hào)和量化信噪，提取期望信號(hào)，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(shí)，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(duì) P2 端口寫(xiě) “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí) 可以作為輸入 口使用。 在 flash 編程時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指 令字節(jié)。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)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(jì)。 其技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)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(diǎn)，包括單托輥稱架、稱重河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 16 傳感器、測(cè)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(cè)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(shí)，依靠于傳輸帶之間的摩擦帶動(dòng)自身運(yùn)動(dòng)，熱按通過(guò)光 電或磁 電式將速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。增量式光 電測(cè)速傳感器具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是中途中斷計(jì)數(shù)會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)的缺失，而且會(huì)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(cè)速傳感器和磁 電轉(zhuǎn)換式測(cè)速傳感器。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 14 接觸式測(cè)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(shí)，依靠于傳輸帶之間的摩擦帶動(dòng)自身運(yùn)動(dòng)，熱按通過(guò)光 電或磁 電式將速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 ％ ／ 10℃ 密封等級(jí) Lp66 輸出溫度影響 177。 本系統(tǒng)實(shí)際采用激勵(lì)電壓為 10V時(shí)，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(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。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(dòng)態(tài)振動(dòng)、下料沖擊等因素也會(huì)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(shí)首先要了解傳感器各項(xiàng)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(jiǎn)便。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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(shí)會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)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(jì)說(shuō)明書(shū) 9 9 3 系統(tǒng)器件簡(jiǎn)介 秤架和傳感器 傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的載重部分稱為秤架。瞬時(shí)重量為某一瞬間傳輸帶上的物料重量，累計(jì)流量為某一段時(shí)間內(nèi)傳輸帶上所通過(guò)的物料總重量。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 6 2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述 傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)由五部分構(gòu)成：秤架、稱重傳感器、測(cè)速傳感器、數(shù)據(jù)采 集電路和工控計(jì)算機(jī)。如機(jī)械部分根據(jù)實(shí)際場(chǎng)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(jì)量范圍和精度，通過(guò)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(jì)量顯示與控 制部分與微型計(jì)算機(jī)相連，通過(guò)微型計(jì)算機(jī)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(shì)為以下幾個(gè)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(duì)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(qiáng)度一定時(shí)，射線穿過(guò)物料的衰減強(qiáng)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(dòng)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(dòng)態(tài)稱重技術(shù)定義和動(dòng)態(tài)稱重裝置，拉開(kāi)了動(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)稱重計(jì)量工具，起到了提高計(jì)量精度、縮短作業(yè)時(shí)間、提高管理效率、節(jié)約資源和改善經(jīng)營(yíng)等多方面作用。首先 對(duì)硬件電路所需的器件 進(jìn)行介紹。動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)在數(shù)字化，智能化等方面有長(zhǎng)足的進(jìn)步，稱重系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)也進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。 具體提出了系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)方法，給出了數(shù)據(jù)處理算法和其編程的設(shè)計(jì)。隨著近幾十年計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的崛起，動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)在智能化、數(shù)字化和計(jì)量迅速化方面都有了長(zhǎng)足進(jìn)步。 本課題正是針對(duì)這一問(wèn)題，開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)具有計(jì)量精度高，穩(wěn)定性好，并且系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)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(shí)計(jì)量現(xiàn)象，維護(hù)了企業(yè)和客戶的利益，方便了計(jì)量工作。 (3)傳感器和儀表結(jié)合式動(dòng)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(dòng)態(tài)稱重裝置。 目前使 用的動(dòng)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(qiáng)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(jì)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(guó)傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)的研究得到了進(jìn)一步發(fā)展。秤架的鋁板或鋼板就是稱重平臺(tái)，稱重傳感器既作為計(jì)量裝置，又作為秤架支點(diǎn)存在，這種設(shè)計(jì)極大地精簡(jiǎn)了裝置結(jié)構(gòu)，減少了機(jī)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(lái)的發(fā)展方向是在加強(qiáng)基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)上擴(kuò)大應(yīng)用范圍，擴(kuò)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(gè)學(xué)科的技術(shù)綜合化的解決計(jì)量稱重、信息處理、自動(dòng)控制等問(wèn)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(kuò)展功能通常是靠開(kāi)發(fā)軟件完成的，如監(jiān)控功能、報(bào)警功能以及數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)功能。然后通過(guò)近幾次的瞬時(shí)總量采樣計(jì)算出 S段的瞬時(shí)重量值 qi。 稱架介紹 在系統(tǒng)計(jì)量過(guò)程中，由于運(yùn)行中的傳輸帶的張力，抖動(dòng)和跑偏等因素對(duì)流量計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)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(hào)。防潮防粉塵，能夠適應(yīng)較惡劣的工作場(chǎng)合。 (2)傳感器的精度和量程 選擇傳感器的精度指標(biāo)時(shí)不能盲目尋求高精度的傳感器，要綜合考慮實(shí)際稱重場(chǎng)合的需求和成本等問(wèn)題。 (4)傳感器使用環(huán)境 傳感器的使用環(huán)境是一項(xiàng)重要的考慮因素，實(shí)際環(huán)境中的溫濕度、粉塵、振動(dòng)等要素對(duì)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(cè)量精度。惠斯頓橋式測(cè)量電路要求四個(gè)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(xiàng)目性能 測(cè)試參數(shù) 項(xiàng)目性能 測(cè)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(cè)速傳感器介紹 與分析 傳輸帶運(yùn)行速度是計(jì)算動(dòng)態(tài)稱重結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵指標(biāo)，所以測(cè)速傳感器是傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的重要組成部分。 非接觸式測(cè)速傳感器沒(méi)有與傳輸帶接觸的機(jī)械裝置。故光 電轉(zhuǎn)換式測(cè)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(cè)速傳感器光 電轉(zhuǎn)換式測(cè)速傳感器的計(jì)量原理是由 機(jī)械傳動(dòng)裝置將傳輸帶運(yùn)行時(shí)的速度轉(zhuǎn)換為光柵編碼圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，光柵圓盤(pán)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(shí)間 1us以下 啟動(dòng)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(chǔ)空間（ RAM）和程序存儲(chǔ)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(jì)說(shuō)明書(shū) 18 18 引腳功能描述 圖 41AT89S52引腳圖 AT89S52 VCC : 電源 GND: 地