【正文】 注：V+ ——輸入電壓的正端，V——輸入電壓的負(fù)端。1LSB。在實(shí)際運(yùn)用中我們選用的是TL0838I 型號，滿足了實(shí)際需要。其種類有貿(mào)易級別，工作環(huán)境為 0℃～+70℃，_T 業(yè)級別，工作環(huán)境為－40℃～+85 ℃。存全 8 位分辨率下，它答應(yīng)任意小的模擬電壓編碼間隔。這些接口在與微控制器連接時可以配置成移位寄存器，其多路器可由軟件配置為單端或差分輸進(jìn)，也可以配置為偽差分輸進(jìn)。 的主要特點(diǎn)TLC0838 是美國德州儀器公司生產(chǎn)的 8 位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。圖 OP07 的差分減法電路 TLC0838 芯片A／D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，根據(jù)輸出的信號格式，可分為并行 A／D 和串行 A／D 。3V 至177。2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A 為 300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得 OP07 特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。由于 OP07 具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于 OP07A 最大為 25μV） ，所以 OP07 在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施?！?％F?S/10℃輸出溫度影響 177。適用于汽車衡、軌道衡以及各類電子衡器等。橋式稱重傳感器、抗偏載，組合壓頭具有自動復(fù)位與調(diào)心功能。4 稱重傳感器的基本應(yīng)用稱重傳感器主要應(yīng)用在各種電子衡器、工業(yè)控制領(lǐng)域、在線控制、安全過載報警、材料試驗(yàn)機(jī)等領(lǐng)域如電子汽車衡、電子臺秤、電子叉車、動態(tài)軸重秤、電子吊鉤秤、電子計(jì)價秤、電子鋼材秤、電子軌道衡、料斗秤、配料秤、罐裝秤等。滿足整臺電子秤準(zhǔn)確度的要求。廠家一般會根據(jù)傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)型式、彈性體的材質(zhì)等特點(diǎn)規(guī)定傳感器的適用范圍，譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計(jì)價秤、平臺秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等；鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡、天車秤等；柱式傳感器適用于汽車衡、動態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。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)，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器，如動態(tài)軌道衡、動態(tài)汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時，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)，使傳感器的稱量儲備蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書10量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對正確選用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。2 檢測電路檢測電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵觥椥泽w是一個有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。 稱重傳感器 WPL1101 電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流） ，從而完成了將外力變換為電信號的過程。輸出電壓即為電橋輸出端的開路電壓，其表達(dá)式為： (131)對于等臂電橋 R1=R2=R3=R4=R ，當(dāng) R1 的電阻增量 ΔR1=ΔR 時，可得輸出電壓為： (132) 在實(shí)際使用中為了進(jìn)一步提高靈敏度，常采用等臂電橋，四個被測信號接成兩個差動對稱的全橋工作形式，R1=R+ΔR,R2=RΔR,R3=R+ΔR,R4=RΔR，將上述條件代入式(131)得 (133) 由式(133)看出，由于充分利用了雙差動作用，它的輸出電壓為單臂工作時的 4倍，所以大大提高了測量的靈敏度。本設(shè)計(jì)采用的是電壓輸出型，故只介紹電壓輸出型。本設(shè)計(jì)采用全橋方式?！賀 時，稱為電源對稱電橋，本設(shè)計(jì)采用等臂電橋。當(dāng)四臂電阻R1=R2=R3=R4=R 時，稱為等臂電橋；當(dāng) R1=R2=R,R3=R4=R39。 電橋根據(jù)電源的性質(zhì)分直流電橋和交流電橋兩種，當(dāng) Ui 為直流時該電橋?yàn)橹绷麟姌颉?采集模塊 惠斯登電橋1 橋路形式在應(yīng)變計(jì)的電測技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛的測量電路是惠斯通電橋電路。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89C51 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書7 單片機(jī)AT89C51 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 存儲器。第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要由看門狗模塊、通訊模塊、鍵盤模塊、采集模塊和顯示模塊組成，硬件框圖如圖 所示。+5V 為單片機(jī)、TLC083顯示、鍵盤、蜂鳴器、MAX813L 及 MAX485 的模擬電源與數(shù)字電源； +12V 的電源是供給運(yùn)算放大器、傳感器和看門狗芯片的。利用高阻抗接受器，一個 RS485 連接可以最多有 256 個接點(diǎn)，最長可以達(dá)到 4000ft,比特率可以高達(dá) 10Mbps。一般來說 LED 的工作電壓是 2，工作電流是 ；e) 通訊模塊的選擇：本設(shè)計(jì)采用 RS485 通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，R S485 驅(qū)動器和接收器價格便宜，并且只需要單一的一個+5V（或者更低）的電源來產(chǎn)生差動輸出需要的最小 的壓差。 LED 的 心 臟 是 一 個 半 導(dǎo)蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書6體 的 晶 片 ， 晶 片 的 一 端 附 著 在 一 個 支 架 上 ， 一 端 是 負(fù) 極 ， 另 一 端 連 接 電 源 的 正 極 ，使 整 個 晶 片 被 環(huán) 氧 樹 脂 封 裝 起 來 。1LSB。具有輸進(jìn)可配置的多通道多路器和串形輸進(jìn)輸出方式。故本設(shè)計(jì)采用串行A／DTLC0838。c) A/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的選擇：A/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，根據(jù)輸出的信號格式，可分為并行A／D 和串行 A／D。高精度、低功效、全密封，適用于各類惡劣環(huán)境。 b) 傳感器的選擇：橋式稱重傳感器有 WPL1CL110 等, CL110 的額定載荷是10～30t，而 WPL110 的額定載荷 是 10～50t ，故本設(shè)計(jì)選擇 WPL110。X25045 內(nèi)部沒有故障檢測，而 MAX813L 內(nèi)部自帶了看門狗躍遷檢測器，故選用 MAX813L。 與系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)方案包括：看門狗的選擇、傳感器的選擇、A/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的選擇、顯示器的選擇、通訊模塊的選擇及電源方案等。作輸出腳使用，欲進(jìn)行高電平驅(qū)動時，得利用外電路來實(shí)現(xiàn)，I/O 腳不通，電流經(jīng) R 驅(qū)動 LED 發(fā)光；低電平時，I/O 腳導(dǎo)通，電流由該腳入地，LED 滅（I/O 腳導(dǎo)通時對地的電壓降小于 1V，LED 的域值 ～） 。低電平時，吸入電流可達(dá) 20mA，具有一定的驅(qū)動能力；而為高電平時，輸出電流僅數(shù)十 μA 甚至更?。娏鲗?shí)際上是由腳的上拉電流形成的） ，基本上沒有驅(qū)動能力。51 系列的 I/O 腳的設(shè)置和使用非常簡單，當(dāng)該腳作輸入腳使用時，只須將該腳設(shè)蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書5置為高電平（復(fù)位時，各 I/O 口均置高電平） 。51 系列在片內(nèi) RAM 區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(qū)間，十六個字節(jié)，單元地址 20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理，使用極為靈活。它的處理對象不是字或字節(jié)而是位。在 AVR 中，沒有像 51 系列的數(shù)據(jù)指針 DPTR，而是由 X（由 R2R27 組成） 、Y（由 R2R29 組成） 、Z（由 RR31 組成）三個 16 位的寄存器來完成數(shù)據(jù)指針的功能(相當(dāng)于有三組 DPTR)，而且還能作后增量或先減量等的運(yùn)行?！? 通用寄存器一共 32 個（R0～R31） ，前 16 個寄存器（R0～R15）都不能直接與立即數(shù)打交道，因而通用性有所下降。 方案的論證 AVR 系列AVR 單片機(jī)是 Atmel 公司推出的較為新穎的單片機(jī)，其顯著的特點(diǎn)為高性能、高速度、低功耗。 方案二處理器基于 51 系列單片機(jī)的機(jī)動車超載檢測系統(tǒng)。AVR 單片機(jī)主要實(shí)現(xiàn)控制功能，CPLD 主要實(shí)現(xiàn) I/O 口擴(kuò)展、邏輯判斷等功能。本檢測系統(tǒng)主要由主控制板、顯示部分、鍵盤部分、采集部分、串行通信部分和報警部分構(gòu)成。本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)作為系統(tǒng)處理的核心，利用橋式稱重傳感器 WPL110 將機(jī)動車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓信號放大后送到 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 TLC0838 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計(jì)算出載重量；所得的載重量將通過 RS485 接口電路送到上位機(jī)，上位機(jī)與設(shè)定的載重量作比較并判斷是否超載，若超載顯示超載的重量并報警；參數(shù)可通過鍵盤設(shè)定，鍵盤還可解除報警。第二章 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及其功能設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)如圖 所示。在一些測控系統(tǒng)中，存在電源開斷、瞬時電壓不穩(wěn)等不安全因素，將會造成系統(tǒng)死機(jī)、信息丟失、運(yùn)行不穩(wěn)定等故障，這就需要掉電保護(hù)。鍵盤用來設(shè)定上限值和解除報警。若測量數(shù)據(jù)處理不當(dāng)，系統(tǒng)就會做出錯誤的判斷。傳感器的靈敏度、測量范圍都會影響所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。1%；（2）實(shí)時采集周期＜＝1 次/1 分鐘，發(fā)送周期＝1 次/1 小時；（3）監(jiān)控數(shù)量：32 臺；（4）數(shù)據(jù)輸出：所有表格數(shù)據(jù)，查詢結(jié)果均可輸出為 Excel 文件。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要功能：（1）該系統(tǒng)有 32 個傳感器，每個收費(fèi)路口用 4 個傳感器組成一個稱，可同時檢測8 個收費(fèi)口；（2）一臺計(jì)算機(jī)控制 32 個變送器工作，采用多點(diǎn)通訊形式；（3）計(jì)算機(jī)通過發(fā)送命令字控制相應(yīng)的變送器進(jìn)行校正、故障診斷、數(shù)據(jù)采集等工作，；（4）具備掉電參數(shù)保護(hù)功能，上電后參數(shù)恢復(fù)功能；（5）能夠遵循 RS485 通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，生成標(biāo)準(zhǔn) MODBUS 通信數(shù)據(jù)包。利用電子技術(shù)判斷汽車是否超載的基本的原理是：利用傳感器將汽車的載重量轉(zhuǎn)化為電壓信號，然后通過放大電路將這個微弱的電壓信號按比例放大后送 A/D 轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過接口電路將這個數(shù)字信號傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，計(jì)算出汽車的載重量并判斷是否超載，如果超載了要顯示超載的重量并報警。本設(shè)計(jì)就是基于這種需求，設(shè)計(jì)一基于單片機(jī)的機(jī)車超載檢測系統(tǒng)，對過往機(jī)動車輛進(jìn)行稱重，判斷是否超載，若超載顯示超載重量并進(jìn)行報警。目前，為有效治理機(jī)動車嚴(yán)重違章超載、超限運(yùn)輸現(xiàn)象，預(yù)防道路交通事故，維護(hù)良好的道路交通秩序，許多交通管理部門專門成立了“治超”機(jī)構(gòu)，“治超”人員日夜上路查堵，往往造成交通堵塞，查一漏百，而人工判斷又缺乏準(zhǔn)確性，查堵中的不正之風(fēng)時有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)載重貨車道路交通事故中有 80%以上是由于超載運(yùn)輸所造成的。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書V目 錄摘 要 ................................................................................................................................................................IABSTRACT ..............................................................................................................................................................II第一章 緒 論 ............................................................................................................................................1 選題背景 .............................................................1 主要設(shè)計(jì)（研究）內(nèi) 容 ................................................2 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) .....................................................2 解決的關(guān)鍵問題 .......................................................2第二章 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)................................................................................................................3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及其功能 .................................................3 方案設(shè)計(jì) .............................................................3 方案一 .............................................................3 方案二 ............................................................