【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 MAX187 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì) ???????????????????? 23 顯示程序設(shè)計(jì) ???????????????????????? 24本章小結(jié) ???????????????????????????? 25第五章 稱重儀的安裝與調(diào)試 ???????????????????? 26本章小結(jié) ???????????????????????????? 26結(jié) 論 ?????????????????????????????? 27致 謝 ????????????????????????????? 28參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 29附錄 1 譯文 ??????????????????????????? 30附錄 2 英文參考資料 ??????????????????????? 34哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）XVII附錄 3 系統(tǒng)總圖 ????????????????????????? 39附錄 4 程序清單 ????????????????????????? 40哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1第 1 章 緒論 課題背景稱 重 技 術(shù) 自 古 以 來(lái) 就 被 人 們 所 重 視 ， 作 為 一 種 計(jì) 量 手 段 ， 廣 泛 應(yīng) 用 于 工農(nóng) 業(yè) 、 科 研 、 交 通 、 內(nèi) 外 貿(mào) 易 等 各 個(gè) 領(lǐng) 域 ， 與 人 民 的 生 活 緊 密 相 連 。 電 子 秤是 電 子 衡 器 中 的 一 種 ， 衡 器 是 國(guó) 家 法 定 計(jì) 量 器 具 ， 是 國(guó) 計(jì) 民 生 、 國(guó) 防 建 設(shè) 、科 學(xué) 研 究 、 內(nèi) 外 貿(mào) 易 不 可 缺 少 的 計(jì) 量 設(shè) 備 ， 衡 器 產(chǎn) 品 技 術(shù) 水 平 的 高 低 ， 將 直接 影 響 各 行 各 業(yè) 的 現(xiàn) 代 化 水 平 和 社 會(huì) 經(jīng) 濟(jì) 效 益 的 提 高 。 稱 重 裝 置 不 僅 是 提 供重 量 數(shù) 據(jù) 的 單 體 儀 表 ， 而 且 作 為 工 業(yè) 控 制 系 統(tǒng) 和 商 業(yè) 管 理 系 統(tǒng) 的 一 個(gè) 組 成 部分 ， 推 進(jìn) 了 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 自 動(dòng) 化 和 管 理 的 現(xiàn) 代 化 ， 它 起 到 了 縮 短 作 業(yè) 時(shí) 間 、 改善 操 作 條 件 、 降 低 能 源 和 材 料 的 消 耗 、 提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 以 及 加 強(qiáng) 企 業(yè) 管 理 、 改善 經(jīng) 營(yíng) 管 理 等 多 方 面 的 作 用 。 稱 重 裝 置 的 應(yīng) 用 已 遍 及 到 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 各 領(lǐng) 域 ， 取得 了 顯 著 的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 。 因 此 ， 稱 重 技 術(shù) 的 研 究 和 衡 器 工 業(yè) 的 發(fā) 展 各 國(guó) 都 非 常重 視 。 50 年 代 中 期 電 子 技 術(shù) 的 滲 入 推 動(dòng) 了 衡 器 制 造 業(yè) 的 發(fā) 展 。 60 年 代 初 期出 現(xiàn) 機(jī) 電 結(jié) 合 式 電 子 衡 器 以 來(lái) ， 經(jīng) 過(guò) 40 多 年 的 不 斷 改 進(jìn) 與 完 善 ， 我 國(guó) 電 子 衡器 從 最 初 的 機(jī) 電 結(jié) 合 型 發(fā) 展 到 現(xiàn) 在 的 全 電 子 型 和 數(shù) 字 智 能 型 。 現(xiàn) 今 電 子 衡 器制 造 技 術(shù) 及 應(yīng) 用 得 到 了 新 發(fā) 展 。 電 子 稱 重 技 術(shù) 從 靜 態(tài) 稱 重 向 動(dòng) 態(tài) 稱 重 發(fā) 展 ：計(jì) 量 方 法 從 模 擬 測(cè) 量 向 數(shù) 字 測(cè) 量 發(fā) 展 ； 測(cè) 量 特 點(diǎn) 從 單 參 數(shù) 測(cè) 量 向 多 參 數(shù) 測(cè) 量發(fā) 展 ， 特 別 是 對(duì) 快 速 稱 重 和 動(dòng) 態(tài) 稱 重 的 研 究 與 應(yīng) 用 。 通 過(guò) 分 析 近 年 來(lái) 電 子 衡器 產(chǎn) 品 的 發(fā) 展 情 況 及 國(guó) 內(nèi) 外 市 場(chǎng) 的 需 求 ， 電 子 衡 器 總 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 是 小 型 化 、模 塊 化 、 集 成 化 、 智 能 化 ； 其 技 術(shù) 性 能 趨 向 是 速 率 高 、 準(zhǔn) 確 度 高 、 穩(wěn) 定 性 高 、可 靠 性 高 ； 其 功 能 趨 向 是 稱 重 計(jì) 量 的 控 制 信 息 和 非 控 制 信 息 并 重 的 “智 能 化 ”功 能 ； 其 應(yīng) 用 性 能 趨 向 于 綜 合 性 和 組 合 性 。 電 子 秤 是 電 子 衡 器 中 的 一 種 ， 衡器 是 國(guó) 家 法 定 計(jì) 量 器 具 ， 是 國(guó) 計(jì) 民 生 、 國(guó) 防 建 設(shè) 、 科 學(xué) 研 究 、 內(nèi) 外 貿(mào) 易 不 可缺 少 的 計(jì) 量 設(shè) 備 ， 衡 器 產(chǎn) 品 技 術(shù) 水 平 的 高 低 ， 將 直 接 影 響 各 行 各 業(yè) 的 現(xiàn) 代 化水 平 和 社 會(huì) 經(jīng) 濟(jì) 效 益 的 提 高 。 課 題 研 究 目 的 與 意 義隨著自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)在功能、精度、性價(jià)比等方面已難以滿足人們的需要，尤其在智能化、便捷式、對(duì)微小質(zhì)量的測(cè)量方面更顯得力不從心。筆者采用以 AT89S51 單片機(jī)為控制核心，結(jié)合高敏度的電阻式應(yīng)變式壓力傳感器和高精度的 A/D 轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)稱重系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及軟件、哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2硬件。實(shí)現(xiàn)物體質(zhì)量、控制及顯示報(bào)告的電氣化與智能化。稱 重 儀 是 電 子 衡 器 的 一 種 ， 電 子 衡 器 是 自 動(dòng) 化 稱 重 控 制 和 貿(mào) 易 計(jì) 量 的 重要 手 段 ,對(duì) 加 強(qiáng) 企 業(yè) 管 理 、 嚴(yán) 格 生 產(chǎn) 、 貿(mào) 易 結(jié) 算 、 交 通 運(yùn) 輸 、 港 口 計(jì) 量 和 科 學(xué)研 究 都 起 到 了 重 要 作 用 。 電 子 衡 器 具 有 反 應(yīng) 速 度 快 、 測(cè) 量 范 圍 廣 、 應(yīng) 用 面 廣 、結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 使 用 操 作 方 便 、 信 號(hào) 遠(yuǎn) 傳 便 于 計(jì) 算 機(jī) 控 制 等 特 點(diǎn) ， 被 廣 泛 應(yīng) 用 于煤 炭 、 石 油 、 化 工 、 電 力 、 輕 工 、 冶 金 、 礦 山 、 交 通 運(yùn) 輸 、 港 口 建 筑 機(jī) 械 制造 和 國(guó) 防 等 各 個(gè) 領(lǐng) 域 。在 工 業(yè) 現(xiàn) 場(chǎng) 和 環(huán) 境 中 干 擾 源 是 各 種 各 樣 的 ， 如 噪 音 干 擾 、 工 頻 干 擾 等 ，抗 工 頻 干 擾 能 力 成 為 衡 量 電 子 衡 器 性 能 的 重 要 指 標(biāo) 。 為 了 具 備 這 一 性 能 ， 市場(chǎng) 上 的 電 子 衡 器 的 電 路 普 遍 較 復(fù) 雜 ， 相 對(duì) 地 ， 成 本 也 較 高 。 而 本 產(chǎn) 品 電 路 簡(jiǎn)單 ， 成 本 低 ， 抗 工 頻 干 擾 強(qiáng) ， 具 有 很 好 的 推 廣 價(jià) 值 。 稱重儀的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó) 內(nèi) 外 稱 重 儀 現(xiàn) 狀50 年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60 年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來(lái)，經(jīng)過(guò) 40 多年的不斷改進(jìn)與完善，我國(guó)電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。我國(guó)電子衡器的技術(shù)裝備和檢測(cè)試驗(yàn)手段基本達(dá)到國(guó)際 90 年代中期的水平,少數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)已處于國(guó)際領(lǐng)先水平。國(guó)內(nèi)的電子秤市場(chǎng)中,1009 左右量程的電子秤精度一般為 即 10mg。在研究方法上,電子稱重系統(tǒng)的工作原理一般是將作用在承載器上的質(zhì)量或力的大小,通過(guò)壓力傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào),并通過(guò)控制電路來(lái)處理該電信號(hào)。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展：計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。在國(guó)際上,一些發(fā)達(dá)國(guó)家在電子稱重力一面已經(jīng)達(dá)到了較高的水平。特別是在準(zhǔn)確度和可靠性等方面有了很大的提高。在稱重傳感器方面,國(guó)外電子秤產(chǎn)品的品種和結(jié)構(gòu)又有創(chuàng)新,技術(shù)功能和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,成果舉例如下:(l)美國(guó) Revere 公司研制出 PUS 型具有大氣壓力補(bǔ)償功能的拉壓兩用的稱重傳感器,用于高準(zhǔn)確度檢驗(yàn)平臺(tái),稱重平臺(tái),準(zhǔn)確度可達(dá) 5000d。(2)德國(guó) HBM 公司研制成功 C2A、 C16A 兩種不同結(jié)構(gòu)的 1100t 具有耐壓外殼保護(hù)的防爆稱重傳感器,其防爆性能符合歐洲 EN50014 和 EN50018d 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3(3)美國(guó)斯凱梅公司研制出新一代高準(zhǔn)確度不銹鋼 F6Ox 系列 55000kg 稱重傳感器,準(zhǔn)確度 6000d。用于濕度大,腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境中,而且防水。(4)德國(guó)塞特內(nèi)爾公司研制出以被青銅為彈性體材料,快速稱重用 200 型稱重傳感器。其特點(diǎn)是線性好,固有頻率高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。獨(dú)創(chuàng)油阻尼裝置與過(guò)載保護(hù)裝置一體化,保證稱量時(shí)速度快,工作壽命長(zhǎng)。組裝 3 一 30kg 電子平臺(tái)秤,準(zhǔn)確度可達(dá) 4000d。但就總體而言，我國(guó)電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距，其主要差距是技術(shù)與工藝不夠先進(jìn)、工藝裝備與測(cè)試儀表老化、開發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差等。 稱 重 儀 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 臺(tái)式電子計(jì)價(jià)秤具在商業(yè)貿(mào)易中的使相當(dāng)普遍,但應(yīng)用場(chǎng)所受到制約。電子秤產(chǎn)品的應(yīng)用性能趨向上更綜合性和組合性。(1)小型化新研制的電子平臺(tái)秤結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了體積小、高度低、重量輕(即小、薄、輕)的發(fā)展方向。對(duì)于低容量的電子平臺(tái)秤和電子輪軸秤,可采用薄型或超薄型的圓形稱重傳感器,這樣不但降低了成本,而且提高了穩(wěn)定性和可靠性[4]。對(duì)中等或較大容量的電子平臺(tái)秤、電子地上衡,已經(jīng)出現(xiàn)了采用方形或長(zhǎng)方形閉合截面的薄壁型鋼焊接成秤體,這是一種很有發(fā)展一前途的秤體結(jié)構(gòu)。對(duì)于大型電子平臺(tái)秤,可利用有限單元法進(jìn)行等強(qiáng)度和剛度計(jì)算,采用抗彎剛度大的型材和輕型波紋夾心鋼板等。(2)模塊化對(duì)于大型或超大型的承載器結(jié)構(gòu),如大型靜動(dòng)態(tài)電子汽車衡等,己開始采用幾種長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的模塊,經(jīng)過(guò)分體組合,而產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。這種結(jié)構(gòu),不僅提高了產(chǎn)品的通用性、互換性和可靠性,而且也大大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)還降低了成本,增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。(3)集成化小型電子平臺(tái)秤、專用秤、便攜式靜動(dòng)態(tài)電子輪軸秤、靜動(dòng)態(tài)電子軌道衡等,都可以實(shí)現(xiàn)秤體與稱重傳感器,鋼軌與稱重傳感器,軌道衡秤體與鐵路線路一體化。(4)智能化電子秤的稱重顯示控制器與電子計(jì)算機(jī)組合,利用電子計(jì)算機(jī)的智能來(lái)增加稱重顯示控制器的功能。使電子秤在原有功能的基礎(chǔ)上,增加推理、判斷、自診哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4斷、自適應(yīng)、自組織等功能,這就是當(dāng)今市場(chǎng)上采用微機(jī)化稱重顯示控制器的電子秤與采用智能化稱重顯示控制器的電子秤的根本區(qū)別[5]。(5)綜合性電子稱重技術(shù)的發(fā)展規(guī)律是不斷的加強(qiáng)基礎(chǔ)研究并擴(kuò)大應(yīng)用,擴(kuò)展新技術(shù)領(lǐng)域,向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透,綜合各種技術(shù)去解決稱重計(jì)量、自動(dòng)控制、信息處理等問(wèn)題。例如在流量計(jì)量專業(yè),如果采用稱重法即質(zhì)量流量法,只要將重量和時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確,大流量的測(cè)量問(wèn)題就迎刃而解了?，F(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)還要求商用電子計(jì)價(jià)秤能提供各種銷售信息,把稱重與管理自動(dòng)化緊密結(jié)合,實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化。這就要求電子計(jì)價(jià)秤能與電子計(jì)一算機(jī)聯(lián)網(wǎng),把稱重系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的綜合控制系統(tǒng)。(6)組合性在工業(yè)稱重計(jì)量過(guò)程或工藝流程中,不少稱重計(jì)量系統(tǒng)還要求具有可組合性,即測(cè)量范圍等可以任意設(shè)定。硬件功能向軟件方向發(fā)展 。軟件能按一定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展。輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語(yǔ)一言和條形碼 ,并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行通信。我國(guó)衡器行業(yè)使用面最廣、產(chǎn)銷量最大的計(jì)量產(chǎn)品是非自動(dòng)衡器。國(guó)際法制計(jì)量組織 76 號(hào)國(guó)際建議 OIMLR76 一非自動(dòng)衡器 (它是目前國(guó)際上唯一的非自動(dòng)衡器通用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn))中,明確規(guī)定非自動(dòng)衡器按大類分為非自動(dòng)天平與非自動(dòng)秤。目前我國(guó)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中列入的十大類衡器已實(shí)現(xiàn)了電子化 題 設(shè) 計(jì) 要 求設(shè)計(jì)出硬件電路。稱量范圍 0~5kg,精度為177。1%。LED 顯示要顯示的內(nèi)容。本章小結(jié)本章主要是介紹現(xiàn)在生活中的稱重儀的歷史和國(guó)際現(xiàn)狀，以及本設(shè)計(jì)的稱重儀與過(guò)去的先進(jìn)之處與它的應(yīng)用領(lǐng)域，并提出了設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5第 2 章 稱重儀的總體方案設(shè)計(jì) 稱 重 儀 的 基 本 工 作 原 理電子秤的工作原理以電子元件:稱重傳感器，放大電路,AD 轉(zhuǎn)換電路，單片哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6機(jī)電路，顯示電路，通訊接口電路，穩(wěn)壓電源電路等電路組成。當(dāng)物體放在秤盤上時(shí)，壓力施給傳感器，該傳感器發(fā)生形變，從而使阻抗發(fā)生變化，同時(shí)使用激勵(lì)電壓發(fā)生變化，輸出一個(gè)變化的模擬信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大電路放大輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號(hào)輸出到 CPU 運(yùn)算控制。CPU 根據(jù)程序?qū)⑦@種結(jié)果輸出到顯示器，直至顯示這種結(jié)果。 稱 重 儀 的 系 統(tǒng) 總 體 框 圖按 照 本 設(shè) 計(jì) 功 能 的 要 求 ， 系 統(tǒng) 由 5 個(gè) 部 分 組 成 ： 控 制 器 部 分 、 信 號(hào) 采 集部 分 、 報(bào) 警 部 分 、 數(shù) 據(jù) 顯 示 部 分 、 和 電 路 電 源 部 分 ， 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 總 體 方 案 框 圖如 圖 所 示 。 圖 總系統(tǒng)體框圖 信號(hào)采集部分是利用稱重傳感器檢測(cè)壓力信號(hào)，得到微弱的電信號(hào)（本設(shè)計(jì)為電壓信號(hào)） ，而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動(dòng)放大電路， ）處理后，送A/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出?？刂破鞑糠纸邮軄?lái)自 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號(hào)，并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中。控制器還可以通過(guò)對(duì)擴(kuò)展 I/O 的控制，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，而后通過(guò)鍵盤散轉(zhuǎn)程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能。電路電源部分主要是為電路提供穩(wěn)定方便的電源，將工頻電壓直接轉(zhuǎn)換成所需的177。5 伏電壓。報(bào)警部分只要是在超重時(shí)對(duì)使用者發(fā)出警告聲。壓力傳感器中央處理單元模/數(shù)轉(zhuǎn)換LED 顯示電源電路信號(hào)放大調(diào)理電路超重報(bào)警哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7 稱 重 儀 的 主 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 稱 重 儀 的 主 控 制 系 統(tǒng) 工 作 原 理 該系統(tǒng)選用AT89S51單片機(jī)為主控制器，主要是先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集由前級(jí)放大器把壓力傳感器獲取的電壓信號(hào)放大的模擬信號(hào)，在經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)。此信號(hào)在單片機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理及各種運(yùn)算把所感知的二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，并送進(jìn)顯示模塊顯示出來(lái)。此外，當(dāng)單片機(jī)感知測(cè)量對(duì)象超出系統(tǒng)測(cè)量范圍時(shí)，單片機(jī)會(huì)向報(bào)警模塊發(fā)出指令，啟動(dòng)聲光報(bào)警裝置，設(shè)計(jì)中為了安全起見，留有較大的過(guò)負(fù)載能力，因此系統(tǒng)報(bào)警時(shí)的負(fù)載并不會(huì)對(duì)測(cè)量器件造成損壞。 稱 重 儀 的 主控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（一）主控制系統(tǒng)具備的功能該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)，主要目的在于稱重之后的數(shù)字化顯示和實(shí)現(xiàn)精確的測(cè)量，故系統(tǒng)應(yīng)該具有單片機(jī)工作所需的穩(wěn)定的+5V直流電源，又考慮到數(shù)字化顯示所用到的數(shù)碼管中會(huì)出現(xiàn)某段被損壞而不被點(diǎn)亮的情況，系統(tǒng)應(yīng)該具有開機(jī)自檢功能，就是開機(jī)后自動(dòng)逐個(gè)掃描每一個(gè)晶體管，用來(lái)檢查數(shù)碼管各段是否完好，可以依靠軟件編程實(shí)現(xiàn)。除此之外還有超重報(bào)警功能，