【正文】 DOUT 鎖存， SCLK 時(shí)鐘為上升沿時(shí)，鎖存在 DOUT 的數(shù)據(jù)按位讀入到單片機(jī)中。 AD7730 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 42 AD7730內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 AD7730 內(nèi)部包含 24 位∑ △模數(shù)轉(zhuǎn)換器、雙路差分模擬輸入通道、校正微型處理器、雙向串行輸入輸出端口、兩級(jí)可編程控制的數(shù)字濾波器和十三個(gè)功能控制寄存器。 系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 本系統(tǒng)稱重傳感器輸出的信號(hào)為模擬量，需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行記錄和處理，所以模數(shù)轉(zhuǎn)換部件為本系統(tǒng)的重要部分，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)量精度都會(huì)產(chǎn)生影響。對(duì) P1 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。 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。 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。故光 電轉(zhuǎn)換式測(cè)速傳感器又稱為光 電編碼器。 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?；菟诡D橋式測(cè)量電路要求四個(gè)組成電阻的阻值相差量很小。 (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。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)。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。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。 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)。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。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。 (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。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。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。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。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。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，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 。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。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。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。 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)。 (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。 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。 ％ ／ 10℃ 密封等級(jí) Lp66 輸出溫度影響 177。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。 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)。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)。 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)。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）。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 的讀寫(xiě)周期時(shí)序圖如圖 43 所示。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。 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)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。 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。 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。 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)。 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。 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(jiǎn)單、廉價(jià)、需快速鋪設(shè)的場(chǎng)合。 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。對(duì)于各種 EIA232E 和 ，轉(zhuǎn)變?yōu)?RS232C 數(shù)據(jù)電平需要177。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。 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?！?△類型數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置還同時(shí)具有雙積分式模數(shù)轉(zhuǎn)換器抑制串摸干擾的功能。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 19 MOVX DPTR） 時(shí)， P2 口送出高八位地址。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 45℃（ 1/4177。基于這種設(shè)計(jì)原理，絕對(duì)式光 電測(cè)速傳感器有固定零點(diǎn)、無(wú)誤差的累積、中斷后不會(huì)造成數(shù)據(jù)損失、輸出量與角度符合一定函數(shù)關(guān)系和測(cè)量穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)導(dǎo)致絕對(duì)式光 電測(cè)速傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大和安裝繁瑣。但依靠摩擦力的原理限制了速度的測(cè)量精度。 其技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表 31。通常情況下，傳感器的使用數(shù)量等于秤架支點(diǎn)的數(shù)量，但也存在特殊情況，如存在吊梁結(jié)構(gòu)的秤架只能在吊梁連接點(diǎn)處使用一個(gè)傳感器。 (4)密封性好。 (2)壓力 電阻式稱重傳感器 壓力 電阻式稱重傳感器的基本工作原理是基于一種具有壓阻效應(yīng)的材料，這種材料在收到外力后會(huì)產(chǎn)生形變，并且它的電阻會(huì)隨之產(chǎn)生變化。物料流過(guò)傳輸帶時(shí)，秤架上的稱重傳感器和測(cè)速傳感器將秤架瞬時(shí)重量和傳輸帶瞬時(shí)速度值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并由數(shù)據(jù)采集裝置采集。 圖 21 傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 物料在傳輸狀態(tài)下，稱重傳感器和測(cè)速傳感器將傳輸帶上物料的瞬時(shí)重量和瞬時(shí)速度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，數(shù)據(jù)采集電路采集該電信號(hào)并進(jìn)行適當(dāng)處理，然后送入工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行量化和計(jì)算，最后顯示流量累計(jì)結(jié)果。這方面提高就是智能化稱重裝置的顯示與控制器與目前普遍使用的微機(jī)控制顯示與控制器的主要區(qū)別所在。傳輸帶稱重方式由靜態(tài)發(fā)展到動(dòng)態(tài)，計(jì)量方式由模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，測(cè)量參數(shù)由單個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)參數(shù)測(cè)量。從使用的稱重傳感器類型分有：電阻應(yīng)變片式傳感器、磁壓式傳感器、差動(dòng)變壓式傳感器和核子式傳感器等，其中電阻應(yīng)變片式傳感器應(yīng)用最為廣泛。但是，目前國(guó)內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)品品種少，且功能單一，不能滿足企業(yè)的迫切需要，所以改進(jìn)傳統(tǒng)設(shè)備，研究開(kāi)發(fā)性能好功能完善的傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)是勢(shì)在必行的。選擇系統(tǒng)所用微處理器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器等。說(shuō)明系統(tǒng)所應(yīng)用的稱架和傳感器的類型。隨著目前企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化和管理自動(dòng)化程度的不斷提高，迫切需要提高自身的生產(chǎn)效率，這就需要性能更好更完善的傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備。從秤架結(jié)構(gòu)類型分有：?jiǎn)瓮休伋蛹?、多托輥雙 杠桿秤架、懸臂式秤架、懸浮式秤架等結(jié)構(gòu)，其中單托輥秤架由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝便捷等特點(diǎn)，市場(chǎng)占有率較高。 傳輸帶稱重技術(shù)最早傳入我國(guó)是在本世紀(jì) 60 年代，經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)不斷的發(fā)展與完善，品種不斷增多，在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中發(fā)揮了巨大作用。使得稱重裝置在保留原有功能基礎(chǔ)上增加了自適應(yīng)、自診斷、自組織、推理和判斷等智能功能。采用單托輥秤架、梁式稱重傳感器和接觸式測(cè)速傳感器的傳 輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖 21所示。秤架安裝在傳輸帶輸送機(jī)上，在完成輸送功能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)傳輸帶上物料的動(dòng)態(tài)稱重。 壓力 電荷式稱重傳感器的基本工作原理就是采用這種材料研制而成的，壓力 電荷式稱重傳感器的固有頻率較高，所以在適用高頻響應(yīng)的場(chǎng)合要優(yōu)于其他種類的稱重傳感器。傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備一般在大量散狀物料輸送過(guò)程中使用，不能允許整個(gè)進(jìn)度停滯過(guò)長(zhǎng)時(shí)間。 (3)傳感器使用數(shù)量 在選擇傳感器的使用數(shù)量時(shí)，主要考慮電子稱重裝置的實(shí)際受力結(jié)構(gòu)、秤架支撐點(diǎn)的數(shù)量和稱重裝置的用途等因素，其中秤架支點(diǎn)個(gè)數(shù)應(yīng)由秤架實(shí)際重心和秤架幾何重心重合的原理而定。 )mV。接觸式測(cè)速傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、造價(jià)低廉，所以目前被廣為采用。 絕對(duì)式光 電測(cè)速傳感器內(nèi)部圓盤(pán)上的光柵是按二進(jìn)制碼規(guī)律排列的，由于為每一個(gè)分辨區(qū)間設(shè)計(jì)了不同的二進(jìn)制碼，所以碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的位置不 同，編碼輸出的值也不同。 表 32歐姆龍 E6B2CWZ6C增量型旋轉(zhuǎn)編碼器技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 技術(shù)參數(shù) 電源電壓 5V～ 24V DC 耗費(fèi)電流 *1 70mA以下 辨率（脈沖 /旋轉(zhuǎn)） 2020 輸出項(xiàng) A、 B、 Z、相 輸出方式 NPN集電極開(kāi)路輸出 輸出相位差 A、 B相位差 90177。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。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）。∑ △類型數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置同時(shí)具備反饋比較和雙積分式兩種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)，以電荷平衡式數(shù)模轉(zhuǎn)換器改良而成，∑ △類型數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置去掉了在電荷平衡式模數(shù)轉(zhuǎn)換器中使用的復(fù)雜的穩(wěn)定式電路，取而代之為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的 D 觸發(fā)器，這種設(shè)計(jì)使∑ △類型模數(shù)轉(zhuǎn)換器件自身的電路組成對(duì)元件的精度要求降到了一個(gè) 很低的層面。 80mV，而且可以根據(jù)實(shí)際輸入的傳感器模擬信號(hào)電壓幅度的不同改變量程。 數(shù)據(jù)采集電路通信接口設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)采集和計(jì)算數(shù)據(jù)實(shí) 時(shí)顯示、數(shù)據(jù)保存等功能。 MAX232 芯片簡(jiǎn)介 MAX232是美國(guó) MAXIM公司專為 RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的低功耗、單電源發(fā)送接收器。 傳感器接口設(shè)計(jì) 懸梁 式稱重傳感器有四條接線，紅色為激勵(lì)正（ EXC+），接 10V電源，黑色為激勵(lì)負(fù)（ EXC）接地，綠色為信號(hào)正（ SIG+）接入 AD7730 的 ANI