【正文】 在同一稱重系統(tǒng)內(nèi)使用了 n只并聯(lián)使用的結(jié)構(gòu)相同、型式相同、額定負(fù)荷相同的稱重傳感器，則由誤差傳遞公式可得，其綜合誤差 r 為 :r=amp。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)使傳感器工作在 其 30%70%量程內(nèi)，但對(duì)于一些在使用過程中存在較大沖擊力的稱重系統(tǒng)，在選擇傳感器時(shí)，一般要擴(kuò)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(chǔ)備量，保證傳感器的使用安全和壽命。 選擇傳感器要考慮以下幾點(diǎn) : (l)數(shù)量的選擇 根據(jù)電子稱重系統(tǒng)的用途、秤體需要支撐點(diǎn)數(shù)而定，一般講秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選擇幾個(gè)傳感器，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際情況來確定。它將車重信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，其性能好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)量精度和穩(wěn)定性。對(duì)于本系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括傳感器的選擇及其信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)、電源電路的設(shè)計(jì)、單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 A/D 轉(zhuǎn)換接口電路的設(shè)計(jì)、顯示電路設(shè)計(jì)及鍵盤設(shè)計(jì)等。 3 靜態(tài)汽車衡系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 7 3 靜態(tài)汽車衡系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 對(duì)于靜態(tài)汽車衡系統(tǒng)來說，硬件系統(tǒng)是它的最基本的框架，是系統(tǒng)的所有功能的基礎(chǔ)。其次根據(jù)設(shè)計(jì)要求詳細(xì)分析了在靜態(tài)稱重過程中影響測(cè)量精度的各種因素 。本設(shè)計(jì)采用的是高速 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 AD976， AD976是一個(gè) +5V 單電源供電的高速、低功耗 16位的 A/D 轉(zhuǎn)換器 ， 轉(zhuǎn)換速度為 2020kSPS。因此差放電路的共模抑制比必須足夠大，才能把誤差減小到最小。 提高精度和抑制干擾因素的措施 （ 1）差動(dòng)運(yùn)放輸入端接傳感器，傳感器的等效電阻是變化的，即對(duì)于差動(dòng)放大器來說，信號(hào)源內(nèi)阻是變化的，若差動(dòng)放大器的輸入電阻比信號(hào)源內(nèi)阻大的越多，誤差越小，因此西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 差動(dòng)電路輸入電阻應(yīng)足夠大。 （ 2）有效的去除各種干擾信號(hào)。 (3)可靠性原則 保證在規(guī)定的條件下，系統(tǒng)能 正常的運(yùn)行，完成各項(xiàng)預(yù)定的功能。 (2)經(jīng)濟(jì)性原則 任何一項(xiàng)研究能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化， 經(jīng)濟(jì)條件都是重要的影響因素。系統(tǒng)硬件的選擇和設(shè)計(jì)按以下原則進(jìn)行 : (1)精確性原則 本次設(shè)計(jì)的目的是測(cè)量汽車重量，所以結(jié)果的精確性成為首要的原則。引起 很大誤差，如何減少或消除噪聲，減弱各種干擾的影響，提高靜態(tài)測(cè)量精度是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想。 對(duì)于傳感器的非線性誤差，我們采用數(shù)字非線性校正方法消除。 (3)傳感器本身的非線性問題。分辨率又稱精度，通常以數(shù)字信號(hào)的位數(shù)來表示。需要采用合適的硬件電路來克服零點(diǎn)漂移。引起漂移的原因很多，如 :應(yīng)變片的電阻溫度系數(shù)不同，電阻應(yīng)變片膠基厚度和固化程度不一致 ,彈性元件的線膨脹系數(shù)不均勻，連接導(dǎo)線長(zhǎng)度不同及焊點(diǎn)質(zhì)量影響等。 系統(tǒng)框圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)框圖 靜態(tài)稱重過程的測(cè)量精度影響因素分析稱重 傳感器 /4 前置放大電路/4 硬件加法器 A/D轉(zhuǎn)換 單 片 機(jī) LCD 顯 示 電源 鍵盤 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 稱重系統(tǒng)的靜態(tài)精度主要包括 : (l)溫度漂移的問題。單片機(jī)處理后送 LCD數(shù)碼管顯示相應(yīng)的重量信息，從而實(shí)現(xiàn)汽車的靜態(tài)稱重。為了得到精確的放大倍數(shù)及最低限度的零點(diǎn)漂移 , 放大器采用了高精度、超低漂移的四路差動(dòng)輸入前置放大電路，然后使四路信號(hào)進(jìn)入由運(yùn)放構(gòu)成的硬件加法器，將四路信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算輸出一路信號(hào)，進(jìn)行硬件濾波（若需要的話）。 2 靜態(tài)汽車衡系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì) 4 2 靜態(tài)汽車衡系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì) 靜態(tài)汽車衡系統(tǒng)的構(gòu)成和原理 靜態(tài)汽車衡系統(tǒng)一般由稱重平臺(tái)、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集電路、處理器以及 LCD 顯示、鍵盤電路等組成。利用 protel 軟件繪制 硬件電路原理圖及 PCB 圖。 (3)設(shè)計(jì)硬件電路及 PCB板。將系統(tǒng)按實(shí)現(xiàn)的功能劃分為不同的模塊。 近來年，隨著企業(yè)管理水平的不斷提高，無人值守的自動(dòng)電子汽車衡正成為未來汽車衡的發(fā)展方向。特別是最近幾 年來，國(guó)內(nèi)工業(yè)界對(duì)汽車衡稱重的需求有了很大的增長(zhǎng)，許多生產(chǎn)廠家和公司都相繼推出了自己的汽車衡產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)研究較早的是重慶公路科學(xué)研究所，可以應(yīng)用于公路自動(dòng)化交通調(diào)查、軸載檢測(cè)、限重執(zhí)法等領(lǐng)域。 我國(guó)，從八十年代開始引進(jìn)和消化吸收國(guó)外的稱重系統(tǒng)，同時(shí)也開始了對(duì)稱重系統(tǒng)的研究。 _這一階段由 40年代初期一直延續(xù)到 60年代的中期。第一臺(tái)帶有加載與卸載設(shè)備的機(jī)械稱重裝置是 1940 年由德國(guó)率先 研制定型的。就稱重裝置的結(jié)構(gòu)而言，車輛稱重系統(tǒng)可分機(jī)械式和機(jī)電式兩大類 .機(jī)械式的稱重系統(tǒng)是通過杠桿傳動(dòng)裝置把被測(cè)質(zhì)量和已知質(zhì)量相比較實(shí)現(xiàn)稱重的 .機(jī)電式的稱重系統(tǒng)是利用傳感器把被測(cè)質(zhì)量產(chǎn)生的作用力轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。但是由于超限超載現(xiàn)象涉及面廣，治理難度大，加之利益驅(qū)動(dòng)，使超限超載現(xiàn)象成為一個(gè)“頑癥”，有“愈 演愈烈”之勢(shì)，所以有效治理超限超載迫在眉睫。 對(duì)車輛本身造成巨大的損失 超限超載運(yùn)輸對(duì)車輛的損壞十分厲害，據(jù)一位從事超限超載運(yùn)輸?shù)能囍鹘榻B，由于超負(fù)荷運(yùn)行，汽車每?jī)蓚€(gè)月要換 10個(gè)輪胎，一個(gè)輪胎 1700 元左右，如果不超限超載、不出意外，輪胎每一年才一換一次。 造成汽車“大噸小標(biāo)”泛濫 為迎合車輛超限超載運(yùn)輸?shù)男枨?，一些汽車生產(chǎn)廠商競(jìng)相生產(chǎn)“大噸小標(biāo)”車，一些汽車改裝廠和修理廠也紛紛非法改裝車輛，影響了汽車工業(yè)的健康發(fā)展。由于過量超載運(yùn)輸?shù)哪雺海?2020 年 4 月才建成通車的京珠高速公路乳源段在短短的 8個(gè)月后即出現(xiàn)了路面車轍，京珠高速公路的大修被迫提早 8年進(jìn)行。一條設(shè)計(jì)使用 15 年的公路，如果行駛車輛超載 1 倍，其使用年限將縮短 90%，即只能使用一年半。超載 2倍，對(duì)公路的破壞力增加 80倍。通過水泥路面一次造成的破壞程度，相當(dāng)于核定載荷的標(biāo)準(zhǔn)車輛走 萬次。 嚴(yán)重?fù)p壞了路橋基礎(chǔ)設(shè)施 超限超載汽車的荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了公路和橋梁的設(shè)計(jì)承受荷載，致使路面損壞、橋梁斷裂，大大縮短公路的正常使用年限，使其不得不提前進(jìn)行大修。貨運(yùn)部門通過改裝車身、后橋和輪胎來大幅度提高貨車的裝載能力，使運(yùn)輸效率和經(jīng)濟(jì)效益得到很大的提高，但是超限超載卻帶來了一系列的重大危害。據(jù)調(diào)查，德國(guó)超限超載車輛達(dá) 50%，美國(guó) 40%60%的大型載貨汽車超限超載。為了有效治理公路及汽車超載，對(duì)車輛的重量進(jìn)行計(jì)量就顯得十分迫切和必要， 世界上有 75%的貨物需要經(jīng)過稱重這一環(huán)節(jié)。近幾年來，伴隨著交通運(yùn)輸業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車超限超載運(yùn)輸現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。 主 要 符 號(hào) 表 .................................................................................................. III 1 緒論 .................................................................................................................. 1 汽車稱重的意義 ................................................................................................................ 1 誘發(fā)了大量道路交通安全事故 ............................................................................. 1 嚴(yán)重?fù)p壞了路橋基礎(chǔ)設(shè)施 ..................................................................................... 1 導(dǎo)致了道路運(yùn)輸市場(chǎng)的惡性競(jìng)爭(zhēng) ......................................................................... 2 造成汽車“大噸小標(biāo)”泛濫 ................................................................................. 2 車輛尾氣嚴(yán)重超標(biāo)污染環(huán)境 ................................................................................. 2 對(duì)車輛本身造成巨大的損失 ................................................................................. 2 汽車靜態(tài)稱重系統(tǒng)的國(guó)外研究現(xiàn)狀 ................................................................................ 2 本課題 研究的主要內(nèi)容 .................................................................................................... 3 本章小結(jié) ............................................................................................................................ 3 2 靜態(tài)汽車衡系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì) ......................................................................... 4 靜態(tài)汽車衡系統(tǒng)的構(gòu)成和原理 ........................................................................................ 4 靜態(tài)稱重過程的測(cè)量精度影響因素分析 ....................................................................... 4 靜態(tài)汽車衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想 ............................................................................................ 5 提高精度的設(shè)計(jì)方法與干擾因素的抑制思路 ................................................................ 5 提高精度和抑制干擾因素的措施 ......................................................................... 5 本章小結(jié) ............................................................................................................................ 6 3 靜態(tài)汽車衡系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) .......................................................................... 7 目錄 V 稱重傳感器的選擇與性能分析 ........................................................................................ 7 電阻應(yīng)變式稱重傳感器的性能分析 ..................................................................... 8 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 9 信號(hào)放大電路 ......................................................................................................... 9 信號(hào)組合電路 ........................................................................................................11 電源電路的設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 13 單片機(jī)典型系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) .......................................................................................... 15 AT89C51 簡(jiǎn)介 .........................................................