【文章內(nèi)容簡介】 ％～ 70％的量程內(nèi)，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的動態(tài)稱重系統(tǒng)，在選擇傳感器時，一般要擴大其量程，使傳感器工作在其量程的 20％～ 30％之內(nèi)，以增大傳感器稱重儲備量，保證傳感器的使用安全和壽命。 計算機 控制技術(shù) 課程設(shè)計 9 (3)準(zhǔn)確度的選擇：稱重傳感器準(zhǔn)確度等級的選擇，以滿足稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確度要求為準(zhǔn)，切不可片面 追求高的準(zhǔn)確度等級。 (4)使用環(huán)境及介質(zhì)性能的考慮：根據(jù)環(huán)境條件和被測介質(zhì)的性能綜合選擇。 電阻應(yīng)變片式稱重傳感器包括兩個主要可在部分：一個是敏感彈性元件，利用它把被測的重量轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值。另一個是電阻應(yīng)變計，它作為傳感元件將一個彈性體的應(yīng)變同步地轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。其基本原理是在一個彈性體上成對地縱向和橫向貼上四個應(yīng)變片，當(dāng)彈性體受到重量 F作用時，應(yīng)變片將隨之改變電阻值。由于應(yīng)變計是連接成平衡電橋式的，應(yīng)變片電阻的變化將會引起電橋的平衡破壞，從而輸出信號。設(shè) K為電阻應(yīng)變計的靈敏系數(shù)， K=(Δ R/R)/(Δl/l)本設(shè)計采用傳感器，其主要技術(shù)參數(shù)如下： ① 非線性度 ％； ② 靈敏度 ／ V； ③ 重復(fù)性 ％ ； ④ 滯后效應(yīng) ％ ； ⑤ 絕緣電阻 380Ω177。 20Ω，輸出阻抗 350Ω177。 10Ω； ⑥ 工作溫度 10—— +5℃； ⑦ 供橋電壓： 4—— 24V。 放大電路設(shè)計 由于稱重傳感器轉(zhuǎn)換后的電壓信號是幅度很小的毫伏級差動信號，很難直接 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，因此需要對這一模擬電信號進(jìn)行放大處理。由于傳感器信號放大 電路的設(shè)計對系統(tǒng)的精度有很重要的影響，因此盡量選用高增益、高輸 入電阻、低失調(diào)和高共模抑制比的儀表放大器。在傳感器信號放大電路中采用放大 AD602。AD602電路不復(fù)雜，同時該放大器具有很好的特性，溫漂和電壓失調(diào)參數(shù)很小。AD602是一種只用一個外部電阻就能設(shè)置放大倍數(shù)為 l～ 1000的低功耗、高精度儀表放大器。其主要特性如下： ①供電電源范圍：士 —— 士 l8V； ②最大供電電流： 13mA； ③最大輸入失調(diào)電壓： 125uV； 計算機 控制技術(shù) 課程設(shè)計 10 ④最大輸入失調(diào)電壓漂移： 1uV/℃； ⑤最大輸入偏置電流： 2nA； ⑥最小共模抑制比： 93dB(G=10)； ⑦建立時間： 15us。 AD620在它的輸入端采用了超β處理，使其具有低輸入偏置電流和低噪音，因而是一個很好的前置放大器。低功耗的特性，使它非常適合于傳感器接口。其增益公式為： RG=(G1)KΩ。 其電路工作原理：傳感器電橋采用恒壓源供電，激勵電壓為 12V。本電壓由精密穩(wěn)壓電源提供。我們選用的稱重傳感器 (10Kg)靈敏度為 2mV／ V，由于前面的分析，取 5Kg作為最大稱量，傳感器輸出電壓范圍為 0～ 12mV。 AD的輸入電壓要求為 0～ l 0V，所以考慮把傳感器的輸出信號放大到 0～ l 0V范圍內(nèi)，放大倍數(shù)為 833倍，但考慮到動態(tài)稱量 時汽車的動態(tài)峰值可能會大于汽車靜態(tài)軸載，故放大倍數(shù)為 750倍，同時考慮到去零電路，故采用兩級放大電路?？紤]溫度漂移會給放大電路帶來影響，整個放大電路的電阻均采用低溫度系數(shù) (5ppm)的高精密電阻。 (1)第一級放大電路 第一級采用差動放大電路，為了減小可調(diào)電阻的值，使得調(diào)試時容易調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，采用兩個電阻 (一個阻值固定，一個阻值可調(diào) )來決定放大倍數(shù)。其中 RI=1 00 ， RPl為 200 的可調(diào)電阻。本級放大倍數(shù)為 (2)第二級放大電路 由于傳感器可變電阻的不平衡及稱重臺的重力，造成無汽車時傳感器仍有 輸出，由于輸出電壓非零值， A／ D轉(zhuǎn)換器的輸出顯示的是該電壓對應(yīng)的數(shù)字量。單片機把這一數(shù)字量作為零點，進(jìn)行零點標(biāo)定，這樣很大一部分?jǐn)?shù)據(jù)單元就被占據(jù)。如果進(jìn)行調(diào)零，使從零到最大運算數(shù)都可作為有效分辨單位，則單片機中被零點占據(jù)的大部分有效空間被釋放出來，從而提高稱量的精度。為了解決此問題，用RP來調(diào)零。即 RP4來調(diào)放大倍數(shù)， R5的作用是減小可調(diào)電阻的值，使得調(diào)試時容易調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，而且工作性能穩(wěn)定，本級放大倍數(shù)為 3倍。 計算機 控制技術(shù) 課程設(shè)計 11 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 8 J a n 2 0 1 0 S h e e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n g s \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \ 圖 \ M y D e s i g n 5 . d d bD r a w n B y :L P 2R 0 3R 0 4R P 1200ΩR2100ΩC 1 0 1C 1 0 212345678 U?S S M 2 0 1 7 P ( 8 )+ 1 2 1 212345678 U?S S M 2 0 1 7 P ( 8 )R?R E SR?R E SR?R E SR?R E SC?C A P 1 2+ 1 2G N DG N D傳感器輸出C O N 2 圖 放大電路圖 A/D轉(zhuǎn)換 電路設(shè)計 采集上來的模擬信號要進(jìn)入單片機進(jìn)行處 理前，需要轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。綜合 考慮系統(tǒng)對轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度的要求，選擇 AD574模數(shù)轉(zhuǎn)換器來完成模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作。 AD574A是美國模擬數(shù)字公司 (Analog)推出的單片高速 12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換芯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點。并且具有自動校零和自動極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的電阻電容元件即可構(gòu)成一個完整的 A/D轉(zhuǎn)換器。其主要功能特性如下： 非線性誤差：小于177。 l/2LBS或 +1LBS； 有參考電壓基準(zhǔn)和時鐘電路，不需外部時鐘就可以工作： 轉(zhuǎn)換速率高： l2位轉(zhuǎn)換 25us， 8位轉(zhuǎn)換 l6us； 模擬電壓輸入范圍為 O—— l0V和 0—— 20V， O—— 177。 5V和 O—— 177。 l0V兩檔四種； 數(shù)據(jù)輸出格式分為 12位和 8位兩種。 AD574 采用． 5V～ +5V 雙極性輸入方式， 2腳直接接地，轉(zhuǎn)換結(jié)果為 12位數(shù)據(jù)，分兩次輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果， 6 腳分別接至單片機 P2． P1． P1． P1． 5，用于控制 AD574A 的工作過程。 AD574 狀態(tài)腳 (STATUS)接單片機 P1． 0， 計算機 控制技術(shù) 課程設(shè)計 12 當(dāng)單片機 P1． O 查詢到 STS 端送出的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號后，先將轉(zhuǎn)換后的 l2 位 A/D數(shù)據(jù)的高 8位讀入單 片機，然后再將低 4位讀入單片機。與 AD574 的 12 腳和 lO腳相接的兩個 100 Q 的電位器分別用于零點調(diào)整和滿刻度調(diào)整 (增益調(diào)整 ) 。 P89C58X2是一款低功耗、高性能的 8位微處理器，采用先進(jìn)的 CMOS工藝制 造，指令系統(tǒng)與 805l完全相同。它包含 32K字節(jié)的 FLASH EPROM和 256字節(jié)的 RAM、 32條 I／ O口線、 3個 16位定時／計數(shù)器、 6輸入 4優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)、一個 串行 I／ O(可用于多機通信、 I／ O擴展或全雙 IUART)以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電 路。其特性如下： ① 采用靜態(tài)設(shè)計，可提供很寬的操作頻率范圍 (頻率可降至 0)； ② 片內(nèi)含 32K字節(jié) FLASH程序儲存器，可擦除和編程 1 0000次以上?？删幊碳用芪唬瑪?shù)據(jù)保存可達(dá) 10年以上； ③ 存儲器的尋址范圍可達(dá)到 64K字節(jié) RAM和 64K字節(jié) ROM； ④ 工作速度可達(dá)到 33MHz； ⑤ 電源控制模式：可實現(xiàn)兩個由軟件選擇的節(jié)電模式 (空閑模式以及掉電模式 )。 圖 微控制器電路圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 8 J a n 2 0 1 0 S h e e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n g s \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \ 圖 \ M y D e s i g n 5 . d d bD r a w n B y :P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7P 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7R X DT X DA L E / P R O GP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7I N T 1 / P 3 . 3I N T 0 / P 3 . 2T 1 / P 3 . 5T 0 / P 3 . 4E A / V P PX T A L 1X T A L 2P S E NV C CR E S E TR D / P 3 . 7W R / P 3 . 6G N D89C51A D 6 0 6 J N ( 1 6 )V C C H ZC6 22pFC7 22pFR710KC 2 1 100uFV C CD B 1 1D B 1 0D B 9D B 8D B 7D B 6D B 5D B 4D B 3D B 2D B 1D B 0D G N DCSS T SV C C1 2 / 8A0R / CCENCR E F O U TA G N DR E F I NV E EB I P O1 0 V i n2 0 V i nAD574C?C A PV C CL P 1L P 215VV I N15VU2D7D6D5D4D3D2D1D0 計算機 控制技術(shù) 課程設(shè)計 13 顯示電路的設(shè)計 動態(tài)稱重系統(tǒng)測最出汽車車重后，要在顯示器上將 卡 車重顯示出來。本設(shè)計選用適合 LED數(shù)碼管顯示器來完成顯示。 LED(Light Emitting Diode) 數(shù)碼管顯示器與其他顯示器相比，有工作電壓低、多色、壽命長、發(fā)光控制簡單的特點。我們用無片共陽極發(fā)光二極管顯示器來顯示汽車重量，其中三位整數(shù)、兩位小數(shù)。用一片 74LS373鎖存器完成 LED數(shù)碼數(shù)碼管字形碼的鎖仔和驅(qū)動。單片機的 P2 0～P2 4作為位選端，通過反相器 7106與各位數(shù)碼管的共陽極連接，控制某一位數(shù)碼點亮。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o