【正文】 996)， Kyouritushuppan附錄:include include define uchar unsigned chardefine uint unsigned intuchar flag1，flag2，flag，key。我會盡可能地改正并加以豐富其內(nèi)容。其次是加深了對如《傳感器與測試技術(shù)》、《測控電路》、《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》等專業(yè)課的理解，以及提高了對AutoCAD、Protel DXP 軟件的應(yīng)用水平。具體內(nèi)容總結(jié)如下: 了解國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及趨勢； 由已知條件確定方案選擇；分析測量原理及裝置設(shè)計；掌握各種電子皮帶秤優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；進(jìn)行電路設(shè)計。電子皮帶秤作為一種用于動態(tài)檢測物料重量的稱量設(shè)備，廣泛用于冶金、礦山、化工、建材等領(lǐng)域，有著廣大市場。圖52 數(shù)據(jù)處理子程序框圖將M送入數(shù)據(jù)存儲區(qū)滑動平均濾波扣除零點(diǎn)計數(shù)值確定值所屬的校正段，并取出該段的校正系數(shù)、計算校正的測量值歸一運(yùn)算子程序入口返回主程序總結(jié)電子皮帶秤是在皮帶傳送裝置中安裝的自動稱重裝置，它不但能稱出某一瞬間傳送帶所輸送的物料的重量，而且可以稱出某段時間內(nèi)輸送物料的總和，廣泛應(yīng)用于礦山、礦井、碼頭及料場等。此外，為使測量顯示值與實際值相同需進(jìn)行歸一運(yùn)算。 數(shù)字濾波程序在稱重系統(tǒng)中，由于有一個機(jī)械預(yù)緊力作用于傳感器，因空載時拉力傳感器有一“零點(diǎn)”電壓輸出。即在單片機(jī)內(nèi)RAM中開辟一個數(shù)據(jù)暫存區(qū)，待濾波數(shù)據(jù)順序存入該數(shù)據(jù)區(qū)，每采集一個新數(shù)據(jù)便存于該暫存區(qū)，同時去掉前面一個數(shù)據(jù)，然后對暫存區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均。分段的原則是：每段內(nèi)的曲線只允許有一個拐點(diǎn)，同時記錄每段兩端的測量值和(j為分段號)，然后求出各段的最小二乘擬合多項式： ( 52 )儀器在工作時，根據(jù)測量值M的大小，自動取出對應(yīng)的擬合系數(shù)即可方便地算出校正后的測量結(jié)果。可通過對系統(tǒng)進(jìn)行校正來消除系統(tǒng)的非線性誤差?，F(xiàn)重點(diǎn)介紹非線性擬合、數(shù)字濾波子程序。圖46 液晶顯示和鍵盤電路 第5章 皮帶秤的軟件設(shè)計系統(tǒng)監(jiān)控軟件如圖51 所示。液晶顯示和鍵盤電路原理如圖46所示。提供多功能指令：畫面清除（Display clear）、光標(biāo)歸位（Return home）、顯示打開/關(guān)閉（Display on/off）、光標(biāo)顯示/隱藏（Cursor on/off）、顯示字符閃爍（Display character blink）、光標(biāo)移位（Cursor shift）、顯示移位（Display shift）、垂直畫面旋轉(zhuǎn)（Vertical line scroll）、反白顯示（By_line_reverse display）、待命模式（Standby mode）。其可以顯示字母、數(shù)字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。該款液晶采用臺灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的ST7920中文圖形控制芯片。因此，此V/F型的模/數(shù)轉(zhuǎn)換可達(dá)到很高的分辨率。根據(jù)T0的計數(shù)值，經(jīng)線性校正、數(shù)字濾波、歸一運(yùn)算后，便可得到測量結(jié)果。 圖45 256倍的鎖相倍頻電路圖 頻率的測量由單片機(jī)內(nèi)部計數(shù)器T0完成。組成的低通濾波器，將高頻噪聲濾除后，再進(jìn)入74HC4046的內(nèi)部壓控振蕩器，作為其控制信號，從上述過程可以看到這是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)過不斷的調(diào)節(jié)，使輸出信號頻率為輸入信號頻率的256倍，并且使輸入信號與比較信號的頻差為零。、此鎖相倍頻電路采用了一片鎖相環(huán)芯片74HC404一片累加計數(shù)器CD4040和低通濾波器。當(dāng)選擇輸入電壓范圍在010V時，滿量程輸出可達(dá)100kHz。 特點(diǎn)： ?保證線性：％（最大） ?低功耗：15mW 5V ?廣泛的全面頻率：1Hz to 100kHz ?脈沖輸出兼容所有的邏輯形式 ?寬動態(tài)范圍：100db且還可得到只有昂貴的電壓/頻率轉(zhuǎn)換模塊才能得到的新的高水平的精度溫度特性。LM331的輸出驅(qū)動器采用集電極開路形式，因此可通過選擇邏輯電流和外接電阻來靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配TTL、DTL和CMOS等不同邏輯電路。LM331為一電壓/頻率轉(zhuǎn)換器，由于其輸出電壓為頻率精確地正比于輸入電壓的脈沖鏈。本系統(tǒng)采用集成芯片LM331來實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)圖44 稱重傳感器信號V/F的轉(zhuǎn)換電路換。由于該芯片具有看門狗功能，就能在CPU死機(jī)、程序飛跳時，輸出復(fù)位信號，使系統(tǒng)復(fù)位。此外，AT89C51的穩(wěn)態(tài)邏輯設(shè)計使工作頻率可以降為零，并支持兩種軟件可選的省電模式，在閑置模式下，CPU停止工作，但RAM、計時器/計數(shù)器、串行口與中斷系統(tǒng)仍然起作用；在掉電模式下，只保存RAM 的內(nèi)容，振蕩器停振，關(guān)閉芯片的其他功能，直到下一次硬件復(fù)位到來。該系統(tǒng)具有先進(jìn)的電源管理系統(tǒng)，保證單片機(jī)系統(tǒng)在惡劣工作環(huán)境中長期穩(wěn)定運(yùn)行，不需電池支持， 420mA標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，可方便地與其他控制設(shè)備連接；標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口；具有公斤累加和噸累加功能，并進(jìn)行顯示；可鍵盤編程設(shè)定參數(shù)；可通過鍵盤設(shè)定上（下）限報警。 皮帶秤的硬件設(shè)計 硬件結(jié)構(gòu)及工作原理該電子皮帶秤的硬件結(jié)構(gòu)如圖43所示，稱量傳感器輸出信號（05V）經(jīng)V/F轉(zhuǎn)換后，再進(jìn)行鎖相倍頻，以提高分辨率。此計數(shù)結(jié)果在數(shù)字顯示器上顯示出來，因此顯示數(shù)字的重量單位即N=1所代表的重量為 ( 413 )通常重量顯示單位習(xí)慣采用噸或公斤。則電壓/頻率轉(zhuǎn)換器輸出脈沖經(jīng)過256倍的鎖相倍頻變?yōu)轭l率為f的計數(shù)脈沖 ( 48 )本次設(shè)計的電子皮帶秤稱重稱量范圍為1278 t/h 。由于考慮頻率信號抗干擾性好，便于隔離、遠(yuǎn)距離傳輸，也可以調(diào)制，故使用電壓/頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成脈沖頻率為 ( 47 )式中為電壓/頻率轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換系數(shù)。由已知條件V=，代入式45，得： 由上式可以確定與V的關(guān)系。設(shè)有效長度L的單位長度的料重為G（t），圖41 新型電子皮帶秤測量系統(tǒng)簡化框圖即 ( 41 )此時皮帶運(yùn)行速度為V（t），則二者的乘積即為單位時間皮帶傳送的料重W(t) ( 42 )在T時間內(nèi)，皮帶傳送的物料總重量為 ( 43 ) 速度傳感器的頻率確定 設(shè)齒輪盤的齒數(shù)為B，皮帶傳送輪每轉(zhuǎn)一周，磁電式速度傳感器將產(chǎn)生B個脈沖，脈沖頻率為fv，皮帶傳送皮帶輪的直徑為D，則皮帶運(yùn)行速度V為 ( 44 )則 ( 45 )圖42 速度傳感器測量的示意圖 ，又因速度滾筒直徑設(shè)計越大，其慣性越大，跟隨性也越大，故D設(shè)計的越小就有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在傳送帶中間的適當(dāng)部位，有一個專門用做自動稱量的框架，這一段的長度L稱為有效稱量段，下面裝有應(yīng)變式稱重傳感器。其特性參數(shù)為：型號：6012C 檢測范圍：20～2000轉(zhuǎn)/min 頻率范圍：～ 測速范圍： ～ 外形尺寸：297160350mm (高寬深)工作電壓：20～264V AC/DC　　開關(guān)容量：5～200 mA DC 5～350mA AC 輸出電壓：≤環(huán)境溫度：－25～＋70℃　　檢測距離：4～6mm　　響應(yīng)時間：10～（6～150脈沖/min）輸出信號：數(shù)字型防護(hù)等級：IP67第4章 皮帶秤的電路設(shè)計 皮帶秤的基本原理 新型電子皮帶秤測量系統(tǒng)簡化框圖如圖41所示，其皮帶驅(qū)動傳送的機(jī)械部分仍然與傳統(tǒng)電子皮帶秤相同。最新軟連接技術(shù)，可有效提高安裝過程中因偏心導(dǎo)致測速傳感器受額外力的影響，大大提高測速傳感器的使用壽命。皮帶運(yùn)行時，測速傳感器發(fā)出一系列速度脈沖，每一個脈沖代表皮帶行程的一個單位長度，脈沖頻率和皮帶速度成正比。第一種方式是測速脈沖信號經(jīng)整形、放大后轉(zhuǎn)換成0～10VDC模擬信號，并作為稱重傳感器的供橋電壓，在稱重傳感器內(nèi)實現(xiàn)乘法運(yùn)算；第二種方式是測速脈沖信號經(jīng)整形、放大后轉(zhuǎn)換成模擬(或數(shù)字)信號，與稱重傳感器放大后的模擬(或數(shù)字)信號在專用的乘法器里進(jìn)行乘法運(yùn)算；第三種方式是測速脈沖信號整形后直接作為顯示儀表中累加器的觸發(fā)信號，每接受一個測速脈沖信號，累加器就對稱重傳感器的輸入信號進(jìn)行一次采樣，皮帶速度越快，累加器采樣的次數(shù)越多，采樣值不斷累加，因而以數(shù)字方式實行了乘法運(yùn)算。目前稱重傳感器的精確度普遍提高到萬分之幾，而測速傳感器的精確度大多在千分之幾，所以提高測速傳感器精確度是提高電子皮帶秤系統(tǒng)精確度有效的途徑之一。這種測寬法的測速傳感器，%%。所以，%，可見要提高測速準(zhǔn)確度是十分困難的。當(dāng)運(yùn)輸帶線速度越高，圓盤旋轉(zhuǎn)也越快，光敏元件輸出端的脈沖寬度變的越窄，換言之，單位時間內(nèi)脈沖個數(shù)也越多，反之就越少。① 測頻法運(yùn)行中的輸送帶通過和測速傳感器的磨擦轉(zhuǎn)輪之間的磨擦作用，使其磨擦旋轉(zhuǎn)，磨擦輪的旋轉(zhuǎn)又拖動一個帶有小孔的圓盤同步轉(zhuǎn)動。一種是檢測單位時間內(nèi)脈沖個數(shù)，稱測頻式。所以到目前為止，在國內(nèi)、外非接觸式測速傳感器尚未廣泛應(yīng)用。能達(dá)到直接檢測運(yùn)輸帶線速度的目的。圓盤上的孔可以是1個或多個，取決于設(shè)備要求的脈沖數(shù)。 光電脈沖式測速傳感器(見圖34)由裝在輸入軸上的開孔圓盤、光源、光敏元件等組成。只能應(yīng)用在特定的環(huán)境條件下，使用的局限性很小，所以在普通的皮帶秤上很少采用。圖33 閉磁路磁阻式測速傳感器光電式測速傳感器光電式的基本方法是在運(yùn)輸帶表面嵌入許多光亮的金屬薄片，當(dāng)該金屬薄片通過光源時，產(chǎn)生一個光的反射信號給光敏管或光電池，通過檢測單位時間內(nèi)反射信號的個數(shù)，或者測量兩個信號之間的時間間隔，便求得運(yùn)輸帶的實際線速度?！　￠]磁路測速傳感器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但密封性能好，輸出信號幅值大。圖32 開磁路磁阻式測速傳感器　　閉磁路結(jié)構(gòu)見圖33，當(dāng)皮帶運(yùn)行時，通過摩擦使?jié)L輪旋轉(zhuǎn)，并帶動轉(zhuǎn)子磁杯轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子磁杯及定子磁杯相對安裝，其圓周端面上都均勻地銑出多個齒槽。感應(yīng)電壓變化的頻率f與皮帶速度v成正比。開磁路結(jié)構(gòu)如圖32 所示，在一個П型永久磁鐵上裝有兩個相互串聯(lián)的感應(yīng)線圈，滾輪與皮帶直接摩擦旋轉(zhuǎn)并帶動等分齒輪旋轉(zhuǎn)。磁阻脈沖式測速傳感器中，線圈和磁鐵部分都是靜止的，與被測件連接而運(yùn)動的部分是用導(dǎo)磁材料制成的，當(dāng)轉(zhuǎn)動件轉(zhuǎn)動時，改變了磁路的磁阻，因而改變了貫通線圈的磁通，在線圈中產(chǎn)生了感生電勢。磁電式測速傳感器非接觸傳感器中的磁電式測速原理和光電式測速傳感器的測量原理相同 ，在理論上可以直接測出運(yùn)輸帶的線速度，而且，相對光電式非接觸測速傳感器具有一定的實用性。② 非接觸式測速傳感器非接觸式測速傳感器，無機(jī)械裝置和運(yùn)輸帶接觸。缺點(diǎn)是磨擦輪不能準(zhǔn)確地反映皮帶線速度。基本方法是由一磨擦輪接觸運(yùn)輸帶，當(dāng)運(yùn)輸帶運(yùn)動時，測速傳感器的轉(zhuǎn)輪依靠和運(yùn)輸帶之問磨擦力轉(zhuǎn)動，帶動測速發(fā)電機(jī)或光電轉(zhuǎn)換裝置，進(jìn)行測速。我們已經(jīng)在開發(fā)“多譜勒”原理的測速裝置。接觸式測速傳感器的磨擦輪又分窄式和寬式，從測量磨擦輪的寬、窄的種種組合，形成了各式各樣的測速傳感器。從測量原理上來講又分:測脈沖頻率式(測頻式)和測脈沖周期式(測寬式)。在此不作討論。當(dāng)前國內(nèi)外普遍使用數(shù)字式測速傳感器。速度檢測的準(zhǔn)確程度，直接影響到皮帶秤的準(zhǔn)確度。3Ω、　≤9KΩ　 絕緣電阻：≥3000　MΩ、≥1000　MΩ　　供橋電壓：　9～15　VDC、10～36　VDC 　　允許溫度范圍：?。?0～＋70℃／＋85℃　　允許過負(fù)荷：150％FS 　　防護(hù)等級：IP67 速度傳感器的分類及選型 測速傳感器也是皮帶秤稱重系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。％FS／℃、177。％FS／℃、177。％FS、％FS、％FS （線性＋滯后＋重復(fù)性） 　　　蠕變 ：177。％FS、177?！v／v 、4～20mA　、0～5VDC、15VDC 　　準(zhǔn)確度 ：177。應(yīng)用于吊勾稱、配料秤、皮帶稱、電子磅稱中，以及各種工業(yè)系統(tǒng)中做力的分析和測量。皮帶秤是一動態(tài)計量器具，在運(yùn)行中受皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中多種因素的影響，所以在選用稱重傳感器時比其它種類的電子秤對稱重傳感器有更多的考慮。因此，當(dāng)我們設(shè)計電子皮帶秤時，應(yīng)對稱重傳感器的基本特性有充分的認(rèn)識。本節(jié)以電阻應(yīng)變片式傳感器為代表來論述其特性參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及秤架的聯(lián)接方式。主要有:電阻應(yīng)變片式、差動變壓器式、電容式、壓磁式、壓電式等。 ( 32 ) （2） 稱重特點(diǎn)實際物料稱重過程有以下6個特點(diǎn)：① 物料對秤架施加了實際荷重；② 物料加在皮帶上方，物料的重力通過皮帶作用在秤架上；③ 不僅稱量段有物料，鄰近稱量段的區(qū)域也有物料；④ 物料是施加在整條皮帶的承載段上；⑤ 物料在皮帶上是連續(xù)的；⑥ 物料是隨皮帶同步移動的。u(t)— 物料在皮帶上的運(yùn)行速度m/s.(注:按習(xí)慣將重量稱為“Kg，而未用“Kgf)② 累加法輸送機(jī)輸送物料時，我們約定每當(dāng)皮帶運(yùn)行一段距離t時，累加器作一次稱料重量的累加q，在一段時間內(nèi)，皮帶運(yùn)行了n倍1的距離，累加器則有n次被稱物料重量的累加w。T— 一物料通過秤的時間s或h。因物料輸送的不均勻性和皮帶速度隨時間變化，所以在T時間間隔的累計流量可以用以下積分式表示。這些量在理論上的計算，可用積分法和累加法兩種數(shù)學(xué)模式來演算。連續(xù)、自動稱重是皮帶秤的主要特點(diǎn)?？傊?，依秤架結(jié)構(gòu)分析，本文設(shè)計選擇多托輥式秤架結(jié)