【正文】 除此之外，趙奇老師極為耐心，不僅指導(dǎo)我們解決各種設(shè)計(jì)難題，還熱情指導(dǎo)我們的就業(yè)等，這些不僅使我在設(shè)計(jì)過(guò)程中受益匪淺，而且對(duì)我以后將要走上工作崗位，步入社會(huì)也有很大的幫助。在此，我向他們致以誠(chéng)摯的感謝!本設(shè)計(jì)和論文的全部工作是在趙奇老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。隨著微型計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)的不斷發(fā)展和大量復(fù)合型人才的介入，傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的研究會(huì)取得更大的突破。但由于時(shí)間及能力的現(xiàn)實(shí)，本系統(tǒng)雖然較傳統(tǒng)系統(tǒng)有了很大的改進(jìn)和完善，但僅實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的計(jì)量，沒(méi)有考慮到對(duì)傳輸帶的控制，不能實(shí)現(xiàn)流量的自動(dòng)調(diào)整。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)不但實(shí)現(xiàn)了基本數(shù)據(jù)采集功能，而且實(shí)現(xiàn)了與上位機(jī)的通信，可以將計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送上位機(jī)進(jìn)行顯示和處理，另外擴(kuò)展了ProfibusDP接口，很好的滿足了應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的大型廠礦企業(yè)的需要。該軟件完成的任務(wù)是：通過(guò)AD7730轉(zhuǎn)換模塊采集稱重傳感器電橋輸出的電壓信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換得到的24位數(shù)據(jù)信號(hào)，同時(shí)由脈沖計(jì)數(shù)模塊完成對(duì)測(cè)速傳感器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，單片機(jī)通過(guò)串行通信模塊將24位A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和脈沖計(jì)數(shù)值發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行最終處理。Keil C51能夠?qū)?1系列單片機(jī)以及51系列兼容的絕大部分類型的單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。Keil C51目前已經(jīng)達(dá)到uVision3版本。本系統(tǒng)由于涉及的功能模塊較多，所以單片機(jī)軟件主要采用C51語(yǔ)言編寫。5 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)前面章節(jié)已經(jīng)介紹了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集硬件電路的設(shè)計(jì)，本章開(kāi)始介紹系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)與編寫。該系列的產(chǎn)品具有獨(dú)特的設(shè)備數(shù)據(jù)綜合描述軟件，使用戶利用PC就能輕松設(shè)置從站地址、識(shí)別碼、輸入輸出長(zhǎng)度等信息，還可讀取相關(guān)信息，并能自動(dòng)生成GSD文件，使設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中更加智能化，增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)信息集成能力，更突出本產(chǎn)品的可維護(hù)性、高集成性、互操作性和開(kāi)放性。它可以采用標(biāo)準(zhǔn)的DIN軌道安裝方式，采用直流24V電源供電，符合工業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)要求。各個(gè)設(shè)備均連在具有線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的總線上。PROFIBUS由三種兼容的通信協(xié)議類型組成，即PROFIBUSDP、PROFIBUSPA和PROFIBUSFMS（Fieldbus Message Specification，現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范）。PROFIBUS的用戶組織PI（PROFIBUS INTERNATIONAL）成立于1995年，在30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都有地區(qū)性的PROFIBUS用戶組織，會(huì)員眾多。使用單片機(jī)的外部中斷INT0，以邊沿觸發(fā)方式對(duì)A相輸出的脈沖計(jì)數(shù)。E6B2CWZ6C編碼器有6條接線，褐色為VCC，黑色為A相輸出，白色為B相輸出，橙色為Z相輸出，藍(lán)色為0V，最后一條為屏蔽線GND。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（+）引腳，白色為信號(hào)負(fù)（SIG）接入ANI（－）引腳，之間串聯(lián)10K限流電阻。ISP是最先由Lattiee公司提出的一種技術(shù)，是通過(guò)同步串行方式實(shí)現(xiàn)對(duì)其可編程邏輯器件的重配置，它的實(shí)現(xiàn)一般只需要少量的外部電路輔助。因此單片機(jī)的串行口接收引腳RXD應(yīng)接MAX232的R1OUT、R2OUT引腳，單片機(jī)的串行口發(fā)送引腳TXD應(yīng)接MAX232芯片的的T1IN、T2IN引腳。 本系統(tǒng)的串口通信接口電路原理圖如圖45所示。 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。雖然RS232C設(shè)計(jì)了25個(gè)引腳，但對(duì)于一般的串行雙向通信，只用到串行口輸入引腳TXD、串行口輸出引腳RXD和接地引腳GND。比較兩種串行通信方式，由于本系統(tǒng)對(duì)通信速度要求不高，所以選擇異步通信方式。本系統(tǒng)對(duì)傳輸?shù)乃俣纫蟛桓撸以趯?shí)際環(huán)境中可能需要傳輸較遠(yuǎn)距離，綜合功能和成本考慮使用串行通信方式。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。單片機(jī)使用查詢方式來(lái)控制AD7730芯片，、CS、DOUT、DIN引腳。圖43 AD7730的讀寫時(shí)序圖通過(guò)串行口讀AD7730的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)或寄存器值時(shí)，片內(nèi)相應(yīng)寄存器的內(nèi)容會(huì)先寫入到輸出移位寄存器。通過(guò)串行口寫AD7730的功能寄存器時(shí)，首先要寫輸入移位寄存器。40mV、177。AD7730內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖42所示。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?！啤黝愋湍?shù)轉(zhuǎn)換裝置由于使用了數(shù)字式反饋比較方式，從而使用量化噪音大大降低、提高了轉(zhuǎn)換精度、增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力、加快了相應(yīng)速度、優(yōu)化了線性度。AD7730是∑△類型數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置。由于懸梁式電阻應(yīng)變稱重傳感器輸出為頻率較低的模擬量，所以需要模數(shù)轉(zhuǎn)換部件具有精確的計(jì)量精度，但對(duì)響應(yīng)速度沒(méi)有過(guò)高要求。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）。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口輸出 P2 鎖 存器的內(nèi)容。對(duì) P2 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。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）。 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)。作為輸出口，每位能 驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏 輯電平。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。AT89S52是Atmel公司推出的與MCS51兼容系列單片機(jī)。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)。m以下慣性力矩1106kg其技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表32 小結(jié)本部分主要介紹了系統(tǒng)所使用的主要器件及其性能參數(shù)及特點(diǎn)，包括單托輥稱架、稱重傳感器、測(cè)速傳感器、系統(tǒng)為處理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的類型等。當(dāng)傳輸帶帶動(dòng)光柵圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度轉(zhuǎn)換為光柵對(duì)光線的遮擋頻率，并通過(guò)光電轉(zhuǎn)化生成脈沖信號(hào)或具體數(shù)字編碼。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)。(2)磁電式測(cè)速傳感器 磁電式測(cè)速傳感器的工作原理與光電式測(cè)速傳感器相同，也分為增量式和絕對(duì)式。增量式光電測(cè)速傳感器具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是中途中斷計(jì)數(shù)會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)的缺失，而且會(huì)造成誤差積累。光電轉(zhuǎn)換式測(cè)速傳感器體積小、安裝簡(jiǎn)便、精度高、應(yīng)用范圍廣，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字測(cè)量和數(shù)字控制，連接計(jì)算機(jī)和相應(yīng)顯示設(shè)備后可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)測(cè)量角位置。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。非接觸式測(cè)速傳感器理論上是可以消除接觸打滑、速度損耗等接觸式傳感器不能解決的問(wèn)題，并且實(shí)現(xiàn)直接獲得傳輸帶速度的結(jié)果。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)。測(cè)速傳感器按轉(zhuǎn)換原理可分為數(shù)字方式和模擬方式，數(shù)字測(cè)速傳感器目前國(guó)內(nèi)外使用廣泛，使用模擬測(cè)速傳感器來(lái)檢測(cè)傳輸帶運(yùn)行速度的方式基本不再使用。％／10℃密封等級(jí)Lp66輸出溫度影響177。安全過(guò)載120%綜合誤差177。本系統(tǒng)實(shí)際采用激勵(lì)電壓為10V時(shí)，額定載荷為2t，則在2t滿量程下，輸出電壓為10(177?；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(wèn)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(lái)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。過(guò)渡托輥稱重托輥傳輸稱重傳感器支撐架配置平衡重物 ，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(guò)渡托輥和稱架支撐結(jié)構(gòu)共同組成。在系統(tǒng)計(jì)量過(guò)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(shuō)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(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。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(kāi)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(guò)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(lái)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(wèn)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(wèn)題，開(kāi)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；IIAbstractAbstractWith 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