【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ ） 其中， W 為稱重結(jié)果； Wx為未標(biāo)定時(shí)的稱重值； W0為皮重值； C1為標(biāo)定系數(shù)。其中需要標(biāo)定的兩個(gè)參數(shù)是 C1 和 W0，分別稱為校準(zhǔn)和去皮。當(dāng)數(shù)字稱重傳感器接收到主機(jī)發(fā)來的標(biāo)定命令時(shí)，對(duì)命令進(jìn)行解析，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，當(dāng)命令為校準(zhǔn)時(shí)，令 W 為法碼值，為去皮操作時(shí)，令 Wx=W0。 梁式稱重傳感器蠕變加載機(jī) 修改 蠕變加載機(jī)的工作原理 通過軟件驅(qū)動(dòng)載荷發(fā)生設(shè)備和數(shù)字模塊按規(guī)定的方法、時(shí)間，對(duì)稱重傳感器進(jìn)行加載、卸載和數(shù)據(jù)采集過程。操作者只需要將稱重傳感器的裝上工裝，放到載荷發(fā)生裝備的指定位置，并確定軟件開始運(yùn)行。由單片機(jī)對(duì)采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)稱重傳感器的蠕變和瞬時(shí)回零數(shù)據(jù)暗按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)判斷是否合格。 梁氏稱重傳感器蠕變加載機(jī)系統(tǒng)組成： （ 1） 采集與控制軟件：軟件啟動(dòng)后按照設(shè)定的步驟和時(shí)間運(yùn)行，通過單片機(jī)通訊接口采集數(shù)字模塊信息，通過控制硬件驅(qū)動(dòng)載荷發(fā)生設(shè)備給傳感器加載重量。 （ 2） 單片機(jī)和控制硬件：執(zhí)行軟件發(fā)出的命令采集模塊數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)加載設(shè)備。 （ 3） 數(shù)字采集模塊：給稱重傳感器提供電源并接受輸出信號(hào)。 （ 4） 載荷發(fā)生設(shè)備：給稱重傳感器施加與量程相同的載荷。 蠕變加載機(jī)的的測(cè)試過程 蠕變特性是應(yīng)變式力傳感器的主要特性參數(shù)，在傳感器生產(chǎn)中要對(duì)力傳感器的蠕變回零進(jìn)行測(cè)試。蠕變測(cè)試流程：測(cè)試零漂→預(yù)加載三次→預(yù)載恢復(fù)→加載→測(cè)試時(shí)間（記錄數(shù)據(jù)）→判斷測(cè)試數(shù)據(jù)是否合格，如果不合格，重復(fù)上述測(cè)試流程，如果重新測(cè)試仍不合格，則該傳感器就認(rèn)定蠕變特性不合格，屬于不合格產(chǎn)品。自動(dòng)控制的工藝流程為：操作人員將傳感器裝夾在測(cè)力機(jī)上，打開計(jì)算機(jī)測(cè)試軟 件并自檢通過，輸入每個(gè)傳感器的編號(hào)，點(diǎn)擊測(cè)試開始，系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)預(yù)載三次→預(yù)載恢復(fù)（ 1min）→各測(cè)力機(jī)加載（ 1min）→卸載恢復(fù)（ 1min）→判斷數(shù)據(jù)是否合格，如果不合格重復(fù)上述動(dòng)作。如果合格，記錄數(shù)據(jù)并打印。 蠕變加載機(jī)的模擬仿真圖 其蠕變加載機(jī)仿真圖如圖 所示。 圖 蠕變加載機(jī)仿真圖 第三章 蠕變加載機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案 傳感器的選擇 傳感器現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用在眾多領(lǐng)域中。其中壓力傳感器的應(yīng)用最為廣泛。目前市場(chǎng)上壓力傳感器種類很多，各種傳感器的規(guī)格和技術(shù)性能也不一樣。 分類如壓阻式壓力傳感器、電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、電感式壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器和電容式加速度傳感器等。其中應(yīng)用最廣泛的是電阻式壓力傳感器，電阻式壓力傳感器具有低價(jià)格和高的精度的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)課題的具體要求，我們這次選擇 L6N 傳感器作為研究對(duì)象。其實(shí)物圖如圖 所示。 產(chǎn)品示圖 圖 L6N 傳感器外 形 技術(shù)指標(biāo)與特性 外形尺寸 圖 傳感器外形尺寸 傳感器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 該傳感器具有剪應(yīng)力測(cè)量方式，可承受拉、壓力。輸出對(duì)稱性好，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，高精度、穩(wěn)定性好?？捎糜谥圃斓蹉^秤、料斗秤，機(jī)電結(jié)合秤等衡器。 具有以下特點(diǎn)： （ 1）可滿足 3kg100kg 量程范圍內(nèi)的測(cè)量。 （ 2）鋁合金材料，平行梁結(jié)構(gòu) （ 3）硅橡膠密封，表面陽極化，耐腐蝕性佳。 （ 4）整體結(jié)構(gòu)，安裝使用方便。 （ 5）適用于電子計(jì)價(jià)秤、電子平臺(tái)秤等各類電子稱重設(shè)備。 放大 模塊的選型 被測(cè)的非電量經(jīng)傳感器得到的電信號(hào)幅度很小，無法進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，必須對(duì)這些模擬電信號(hào)進(jìn)行放大處理。為使電路簡(jiǎn)單便于調(diào)試，本設(shè)計(jì)采用三級(jí)運(yùn)算放大器。當(dāng)共模電壓的很大時(shí)，儀表放大器可以放大很微弱的差分電壓信號(hào)，同時(shí)還具有很低的輸入阻抗。 前級(jí)放大器我們決定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器 :INA126。 隨著集成電路飛速發(fā)展， A/D 轉(zhuǎn)換器的新設(shè)計(jì)思想和制造技術(shù)有了很多大的變化。為滿足各種不同檢測(cè)和控制需要，設(shè)計(jì)出了許多結(jié)構(gòu)不同、性能各異的 A/D 轉(zhuǎn)換器。結(jié)合課題的需要和現(xiàn)有條件，我們這里選擇 PCF8591 A/D 轉(zhuǎn)換器。 主控制器模塊的選型 單片機(jī)是一種現(xiàn)場(chǎng)控制計(jì)算機(jī)，相比于家用計(jì)算機(jī)它具有價(jià)格便宜、具有較強(qiáng)的抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)。它擁有基于復(fù)雜指令集 (CISC)的單片機(jī)內(nèi)核，雖然其速度不快， 12 個(gè)振蕩周 期才執(zhí)行一個(gè)單周期指令，但其端口結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)雙向并行口，可兼有外部并行總線，故使其擴(kuò)展性能非常強(qiáng)大。 51 的內(nèi)部硬件頂設(shè)，可用特殊功能寄存器對(duì)其進(jìn)行編輯。結(jié)合上面所述與現(xiàn)有條件，我們選擇 STC90C516RD+單片機(jī)。 數(shù)據(jù)顯示模塊的選型 我們選擇 LCD1602 液晶顯示屏幕。 報(bào)警模塊的選型 當(dāng)測(cè)量值超過設(shè)定值時(shí)，就需要報(bào)警提醒，這里我們只需要普通的提示就可以。我們選用蜂鳴器和發(fā)光三極管來設(shè)計(jì)。 電源電路設(shè)計(jì) 該設(shè)計(jì)中的電源采用整流濾波電躋和三端穩(wěn)壓電路 LM17805 和 LM7905。 LM17805CT 芯片輸入端電壓約為 9V,輸出端電壓為 5V, LM7905 芯片輸入端電壓約為 9V,輸出端電壓為 5V,輸入端和輸出端的壓差絕對(duì)值都應(yīng)大于 ，否則會(huì)失去穩(wěn)壓能力。但是考慮到功耗得問題，這個(gè)壓差又不能過大，過大則會(huì)增加 7805 與 7905 的功率消耗，提升芯片的升溫，并不安全。據(jù)變壓器副邊電壓和經(jīng)濾波之后輸出電壓的關(guān)系可以知道，副邊電壓約為177。 9 V,根據(jù)這個(gè)來確定變壓器原副邊匝數(shù)比，這樣就可以得到系統(tǒng)所需的177。 5V 電源。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組成 其系統(tǒng)控制框圖如圖 所示。 傳感器 放大器 單片機(jī) 顯示器 報(bào)警器 圖 控制系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)原理 本次設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心的蠕變測(cè)試。通過螺栓連接，把傳感器固定在夾具體上，依次放下砝碼，在放下砝碼的同時(shí)，傳感器的應(yīng)變片會(huì)產(chǎn)生不同的形變，每個(gè)應(yīng)變片引出一個(gè)引腳，通過一個(gè)電橋測(cè)量電路，把電阻應(yīng)變片的應(yīng)變量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過一個(gè)放大電路，把電信號(hào)變成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，轉(zhuǎn)換器把放大器傳來的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，通過單片機(jī)處理，把數(shù)據(jù)通過顯示器顯示出來。 我們主要做的是放大電路、 A/D 轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)和顯示，選用的 A/D 轉(zhuǎn)換器是 PCF8591，單片機(jī)為 STC90C516RD+，顯示器為 LCD12864 顯示屏。 第四章 蠕變加載機(jī)的硬件設(shè)計(jì) STC90C516RD+單片機(jī)簡(jiǎn)介 STC90C516RD+系列單片機(jī)是 STC 推出的新一代單片機(jī)，具有超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，指令和代碼完全兼容傳統(tǒng)的 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以隨意選擇。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，當(dāng)時(shí)鐘頻率在 6MHz 時(shí)，該復(fù)位電路是可靠的；當(dāng)時(shí)鐘頻率在 12MHz 時(shí)勉強(qiáng)可用。在要求不高的情況下，可在復(fù)位腳外接電阻電容復(fù)位。STC90C516RD+是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 61k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器， 器件采用 ATMEL 公司的高電源 A/D 轉(zhuǎn)換 繼電器 電磁閥氣缸 密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī) STC90C516RD+可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 STC90C516RD+有以下特點(diǎn) :40 個(gè)引腳，61kBytes Flash 片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器， 128Bytes 隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出 (I/O)口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)以及 2 層中斷嵌套中斷， 2個(gè) 16 位可以編程的定時(shí)計(jì)數(shù)器， 2 個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。除此之外， STC90C516RD+設(shè)計(jì)并配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可以通過軟件設(shè)置省電模式。在空閑模式下， CPU 會(huì)暫停工作，但是 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行口以及外部中斷系統(tǒng)可以繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器并會(huì)保存 RAM 數(shù)據(jù)，還有停止芯片其它的功能直至外中斷激活或者硬件復(fù)位。同時(shí)這個(gè)芯片具有 TQFP 、 PLCC和 PDIP 等三種封裝形式，用來適應(yīng)不同產(chǎn)品需求。 STC90C516RD+單片機(jī)是 40 個(gè)引腳雙列直插芯片，有四個(gè) I/O 口， P0、 P P2 和 P3。 MCS51 單片機(jī)共有 4個(gè) 8位 I/O 口 (P0、 PP2 和 P3)。每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。 性能特點(diǎn) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以隨意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)。 ： （ 5V 單片機(jī)）、 （ 3V 單片機(jī)）。 ： 040MHz，等同于普通 8051 單片機(jī)的 080MHz，實(shí)際工作頻率可以達(dá)到 48MHz。 ： 4K/8K/13K/16K/32K/40K/48K/56K/61K 字節(jié)。 1280 字節(jié)或 512 字節(jié)或 256 字節(jié) RAM。 I/O 口（ 35/39 個(gè)）復(fù)位為： P1/P2/P3/P4 為準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051 的傳統(tǒng) I/O 口）； P0 口為開漏輸出，作為總線擴(kuò)展的時(shí)候用，不加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)得加上拉電阻。 （在系統(tǒng)可以編程） /IAP（在應(yīng)用可以編程），不需要專用編程器，不需要專用仿真器?？梢酝ㄟ^串 口（ RxD/,TxD/）直接去下載用戶程序，幾秒就可以完成一片。 EEPROM 功能。 。 12M 以下時(shí)，可以省去外部復(fù)位電路，其復(fù)位腳可直接接地，因其內(nèi)部集成了 MAX810 專用復(fù)位電路。 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器 0 還可以當(dāng)成 2 個(gè) 8位定時(shí)器使用。 4 路，下降沿中斷或者由低電平觸發(fā)中斷， Power Down 模式可以由外部中斷低電平來觸發(fā)中斷方式喚醒。 （ UART），還可以用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART。 ： 40~+85℃（工業(yè)級(jí)） /0~75℃（商業(yè)級(jí)） 管腳說明 圖 單片機(jī)的引腳 主要管腳說明： P0 口 ： P0 口是一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向的輸入輸出口，每個(gè)腳可吸收 8TTL 門的電流。當(dāng)P1 口管腳第一次寫入 1 時(shí)，就會(huì)定義其為 高阻 輸入。 P0 可以用于外部程序數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 ，它能被定義成數(shù)據(jù) /地址的低八位。在 FIASH 編程的時(shí)候， P0 口會(huì)作為原碼的輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)的時(shí)候， P0 會(huì)輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須要被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)由內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 輸入輸出 口， P1 口的緩沖器可以接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 之后，被內(nèi)部上拉成高，可以用來輸入， P1 口被外部下拉為低電平的時(shí)候，輸出電流，是由于內(nèi)部上拉緣故。在 FLASH 編程校驗(yàn)的時(shí)候， P1 口當(dāng)作低八位地址接收。 P2 口： P2 口是一個(gè)內(nèi)部上拉電阻 8 位雙向 輸入輸出 口， P2 口緩沖器可以接收，輸出 4TTL門電流，當(dāng) P2 口被寫 1 時(shí)，它的管腳被內(nèi)部上拉的電阻拉高，并且作為輸入。當(dāng)因此作為輸入的時(shí)候， P2 口的管腳會(huì)被外部拉低，將電流輸出。這是因?yàn)閮?nèi)部上拉緣故。當(dāng) P2 口用于外部 程序存儲(chǔ)器 或者 16位地址 外部的數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器來進(jìn)行存取時(shí)， P2口的輸出地址高八位。在給地址“ 1”時(shí)，它會(huì)利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，每當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 來 進(jìn)行讀寫的時(shí)候， P2 口會(huì)輸出其 特殊功能寄存器 當(dāng) 中的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程與校驗(yàn)時(shí)接收高八位控制信號(hào) 與 地址信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向輸入輸出口，可接收輸出 4TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”之后，它們被內(nèi)部上拉成為高電平，并且用作輸入。當(dāng)作為輸入時(shí)，因?yàn)橥獠肯吕瓰榈碗娖剑?P3 口將會(huì)輸出電流（ ILL）這是因?yàn)樯侠脑颉?P3 口除了作普通輸入輸出口還有第二功能： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部 中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（ T0 定時(shí)器 的外部計(jì)數(shù)輸入） T1（ T1 定時(shí)器 的外部計(jì)數(shù)輸入） /WR（ 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 寫選通） /RD（ 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 讀選通） P3 口同時(shí)為編程校驗(yàn)與閃爍編程接收一些 控制信號(hào) 。 I/O 口作為輸入口的時(shí)候會(huì)有兩種工作方 式，就是讀端口與讀引腳。讀端口的時(shí)候上并不會(huì)從外部讀入數(shù)據(jù)，只是將端口 鎖存器 內(nèi)容讀入到 內(nèi)部總線 中 ，經(jīng)過一些運(yùn)算或者變換之后再寫回端口 鎖存器 。只有在讀端口時(shí)才把外部的數(shù)據(jù)讀入到 內(nèi)部總線 中 。 89C51的 P0、 PP2 和 P3 口當(dāng)作輸入的時(shí)候都是 準(zhǔn)雙向口 。除了 P1 口以外 P0、 P P3 口都還有其他