【正文】 但是，目前國(guó)內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)數(shù)量少，精度低，功能單一 且缺乏對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的支持，不能滿足工業(yè)一體化的需求，給廠礦企業(yè)的稱重管理帶來了極大的不便，同時(shí)也帶來了很大的經(jīng)濟(jì)損失。 Keil C51 是一個(gè)非常優(yōu)秀的集成開發(fā)環(huán)境，受到廣大單片機(jī)設(shè)計(jì)者的青睞。值得一提的是，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 Keil C51 開發(fā) 工具介紹 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司推出的 51系列兼容單片機(jī) C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。目前使用最多的單片機(jī)開發(fā)語言是匯編語言和 C51 語言，這兩種語言都有良好的編譯器支持，使用廣泛。著重闡述了基于AD7730 芯片的稱重傳感器數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，這是硬件設(shè)計(jì)的核心功能部分。是為滿足國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)工控產(chǎn)品制造商在 PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域的推廣需求而專門設(shè)計(jì)開發(fā)的。當(dāng)設(shè)備數(shù)目多于 32 時(shí)，或擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)范圍時(shí)，可以使用中繼器連接各個(gè)不同的網(wǎng)段。 RS485 采用平衡差分傳輸方式，在一個(gè)兩芯卷繞且有屏蔽層的雙絞電纜上傳輸大小相同而方向相反的電流，以削弱工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)噪聲，且避免多個(gè)節(jié)點(diǎn)間接地電平差異的影響?？傊?， PROFIBUS 是一種具有廣泛應(yīng)用范圍的、開放的數(shù)字通信系統(tǒng)，適合于快速、時(shí)間要求嚴(yán)格和可靠性要求高的各種通信任務(wù)。 PROFIBUS 的開發(fā)始于 1987 年， 1989 年立項(xiàng)為德國(guó)標(biāo)準(zhǔn) DIN19245（ Deutsche industrial Norman）， 1996 年 3 月被批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN50170（ European Standard），并于 2020 年成為 IEC61158（ International Electro technical Commission）。 Z 相為零脈沖信號(hào)，碼盤每轉(zhuǎn)一周變化一次。 圖 47編碼器與和稱重傳感器的接口電路 E6B2CWZ6C 編碼器正常工作的激勵(lì)電壓為 5~24V DC，激勵(lì)電壓的選擇直接關(guān)系到數(shù)據(jù)脈沖的電壓值。已經(jīng)編程的器件也可以用 ISP方式擦除或再編程。 圖 45通信接口電路原理圖 程序下載線連接 AT89S52 的 ISP接口設(shè)計(jì)如圖 46所示。圖中 C C C C9 為 MAX232 芯片內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需要的 4個(gè)電解電容，最好選用鉭電容，盡量靠近芯片焊接，取值大小均為 1uF/25V。 10V 電源，所以 MAX232 芯片完成 RS232C 與 CMOS 和 TTL 的電平轉(zhuǎn)換只需要 +5V 電源即可，從而打破了177。由于計(jì)算機(jī)接口芯片和接口電路大部分采用 CMOS 和 TTL 電平，所以在串行通信之前，必須先轉(zhuǎn)換電平，使之與 CMOS 和 TTL 電平相匹配。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn) RS232C是在串行異步通信方式中使用最為廣泛的總線標(biāo)準(zhǔn)，是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）公布的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。同步通信傳輸速率高，硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜，異步通信方式使用普遍，傳輸速率在 50 到 19200 波特之間。 串口通信 CPU 采用兩種基本方式與外部通信，一種是一位一位順序傳輸?shù)拇型ㄐ?，一種是數(shù)據(jù)各位同時(shí)傳輸?shù)牟⑿型ㄐ拧．?dāng)加在 RDY引腳上的電壓為高電平時(shí)， AD7730 進(jìn)行數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)更新，禁止傳輸數(shù)據(jù)。 SCLK 時(shí)鐘為下降沿時(shí)，輸出數(shù)據(jù)由輸出移位寄存器轉(zhuǎn)移到 AD7730 的串行口輸出引腳 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。直到輸入移位寄存器鎖存的位數(shù)等于要寫入的功能寄存器所規(guī)定的位數(shù)時(shí)，寄存器值才 從輸入移位寄存器移入相應(yīng)的片內(nèi)功能寄存器。 AD7730 的 DAC的失調(diào)值較大，對(duì)于輸出信號(hào)的抵消電壓范圍可達(dá)177。 20mV、177。 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。 AD7730 的工作原理 設(shè) fs 為采樣頻率，該芯片采集稱重傳感器的模擬信號(hào)時(shí)采用 k倍過采樣頻率 kfs，河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 20 內(nèi)部通過信噪整形電路將 fs/2信帶寬度內(nèi)的大量量化信噪移除模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換頻帶，即移至 fs/2 至 kfs/2 之間的頻帶，從而使得系統(tǒng)量化信噪降低到之前的 1 k?！?△類型是一個(gè)閉環(huán)的連續(xù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所以對(duì)自身電路元器件的精度要求低于雙積分式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，漂移與失調(diào)不會(huì)影響轉(zhuǎn)換的精度。 %。 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) P3 端口寫 “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。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上 拉發(fā)送 1。 引腳號(hào)第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的 捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩 沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫 “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。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 18 引腳功能描述 圖 41AT89S52引腳圖 AT89S52 VCC : 電源 GND: 地 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。 功能特 性描述 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 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。數(shù)據(jù)采集工作完成后，由通信接口將 24位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和脈沖計(jì)數(shù)值送入上位機(jī)，在上位機(jī)中完成數(shù)據(jù)的量化和最終計(jì)算， 實(shí)時(shí)顯示計(jì)算結(jié)果，并且存入數(shù)據(jù)庫(kù)。 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 與其它種類測(cè)速傳感器相比，有性價(jià)比高、可靠性好、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。 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)換為光柵編碼圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，光柵圓盤的一邊放置光源，另一邊放置光感元件。 歐姆龍 E6B2CWZ6C 光電編碼器。目前使用并不廣泛。 增量式光 電測(cè)速傳感器內(nèi)部圓盤上的光柵是等間距的，每道光柵為一個(gè)分辨區(qū)，產(chǎn)生一個(gè)周期脈沖信號(hào)，采集電路使用計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖進(jìn)行累加運(yùn)算，以零點(diǎn)為基準(zhǔn)位置，正轉(zhuǎn)累加，反轉(zhuǎn)遞減。故光 電轉(zhuǎn)換式測(cè)速傳感器又稱為光 電編碼器?，F(xiàn)在國(guó)外甚至出現(xiàn)了“多普勒”測(cè)量原理的測(cè)速傳感器，國(guó)內(nèi)也已經(jīng)開發(fā)了相同原理測(cè)速傳感器。 非接觸式測(cè)速傳感器沒有與傳輸帶接觸的機(jī)械裝置。其中按接觸式測(cè)速傳感器的接觸輪的大小又可分為寬式接觸傳感器和窄式測(cè)速傳感器。 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。 1％ 最大激勵(lì)電壓 15V DC 零點(diǎn)溫度影響 177。 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。 輸出電壓?；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。 其外形如圖 32所示。 (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。在傳輸帶動(dòng)態(tài)計(jì)量時(shí)，秤架分配到各個(gè)傳感器的載荷量越接近傳感器量程，計(jì)量精度和穩(wěn)定性 越高。 (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題。如傳感器的類型、傳感器的精度指標(biāo)、傳感器的使用數(shù)量和傳感器的使用環(huán)境等諸多因素。防潮防粉塵，能夠適應(yīng)較惡劣的工作場(chǎng)合。 (2)零點(diǎn)漂移和溫漂系數(shù)較小，可以在不同溫度環(huán)境下使用。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)。由于單晶硅材料各項(xiàng)極性相異，所以要根據(jù)實(shí)際受力形變情況來加工特定的應(yīng)變基片，因而測(cè)量精度穩(wěn)定性較差。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。下面分別介紹： (1)壓力 電荷式稱重傳感器 壓力 電荷式稱重傳感器的工作原理是基于一種離子電材料，當(dāng)這種材料受到外力時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化效應(yīng)，獲得或失去一定量的電荷，從而帶電，當(dāng)加在其上的外力去掉時(shí)，材料恢復(fù)為不帶電 狀態(tài)。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。 稱重傳感器只安裝在一組托輥上的稱架結(jié)構(gòu)稱為單托輥稱架 .如圖 31所示，單托輥稱架由安裝了稱重傳感器的稱重托輥，稱重托輥相鄰的兩組過渡托輥和稱架支撐結(jié)構(gòu)共同組成。 稱架介紹 在系統(tǒng)計(jì)量過程中，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)”。詳細(xì)說明了本系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)的功能，介紹兩種基本計(jì)量算法，對(duì)優(yōu)缺點(diǎn) 進(jìn)行了對(duì)比，選擇累加法作為系統(tǒng)的基本計(jì)量算法。然后通過近幾次的瞬時(shí)總量采樣計(jì)算出 S段的瞬時(shí)重量值 qi。物料的瞬時(shí)重量和傳輸帶的瞬時(shí)速度進(jìn)行運(yùn)算，可得傳輸帶上物料的瞬時(shí)重量和累計(jì)流量。擴(kuò)展功能通常是靠開發(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。 4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 詳細(xì)介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)， 數(shù)據(jù)采集電路和通信接口的設(shè)計(jì)，傳感器接口設(shè)計(jì)， 現(xiàn)場(chǎng)總線接口的擴(kuò) 展，重點(diǎn)介紹 基于 AD7730 芯片的稱重傳感器數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 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)。 (5)組合化 在某些重量計(jì)量場(chǎng)合或過程中，為滿足實(shí)際需求，還需要電子 稱重裝置具備一定的組合能力。 (4)綜合化 稱重技術(shù)未來的發(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)控制等問題。從而使秤架與稱重傳感器高度集成化。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。國(guó)際上已經(jīng)取得了動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)的突破，稱重技術(shù)已經(jīng)跨入了高科技領(lǐng)域。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。而且激光圖像分析技術(shù)彌補(bǔ)了核子測(cè)量技術(shù)的缺陷，測(cè)量結(jié)果不受傳輸帶上物料擺放形狀的影響，使得這種裝置計(jì)量精度較好。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。 (2)核子傳輸帶稱重裝置 核子傳輸帶稱重裝置是利用伽馬射線對(duì)傳輸帶上的物料進(jìn)行計(jì)量。 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。第四代動(dòng)態(tài)稱重裝置不但在計(jì)量精度上有了長(zhǎng)足進(jìn)步，而且在機(jī)構(gòu)集成化和功能完善化方面取得了進(jìn)步，可以根據(jù)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的需求研制不同類型的傳感器微機(jī)智能化動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)。 (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。 1908 年第一個(gè)動(dòng)態(tài)稱重專利在英國(guó)公布。 本課題正是針對(duì)這一問題，開發(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。廣泛應(yīng)用于大宗散狀固體物料或粉料的運(yùn)輸、加工、儲(chǔ)存行業(yè)，如港口、倉(cāng)庫(kù)、冶金、煤炭、電力、建筑和煙草等行業(yè)。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。 關(guān)鍵詞 ： 動(dòng)態(tài)稱重 傳輸帶 AD7730 現(xiàn)場(chǎng)總線；Abstract II Abstract With the development of technology of sensor ,electronic and puter ,the dynamic weighing technology is developing rapidly .Weighing system made significant progress in the digital and intelligent ,the research of Weighing syst