【正文】 過(guò)程應(yīng)用中，既提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)效率。 Singlechip STC89C52。 the arm and so the whole resistance strain sensor bridge circuits, the three op amp instrumentation amplifier circuit and A/D conversion circuit system data sampling circuit are pleted。s market requirements of the weighing technology, the design with microputer and weighing technology is a kind of new multifunctional digital load meter. It not only has features of setting system parameters, automatically clearing, data processing, fault selfdiagnosising,automatically correctting errors,etc,but also gets simple structure, small size, low cost,onsite adaptability, weighing accuracy,high reliability and good dynamic response. In this paper, indepth on the design of digital weighing instrument on the basis of the methods, a new type of digital weighing instrument of the overall program design is pleted primarily。 本論文在深入對(duì)數(shù)字化稱重儀表設(shè)計(jì)方法研究的 基礎(chǔ)上，主要完成了新型數(shù)字化稱重儀表的總體方案設(shè)計(jì)；完成了數(shù)字化 稱重系統(tǒng)的主控硬件流程圖；完成了由等臂全橋電阻應(yīng)變式傳感器電路、三運(yùn)放儀表放大電路和 A/D轉(zhuǎn)換電路組成的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣電路；完成了系統(tǒng)主控程序的軟件程序設(shè)計(jì)及系統(tǒng)初始化、參數(shù)設(shè)定、 A/D轉(zhuǎn)換和故障報(bào)警處理等模塊的程序軟件設(shè)計(jì)。當(dāng)今，由于微計(jì)算機(jī)與嵌入式系統(tǒng)在稱重領(lǐng)域中的局限應(yīng)用，使稱重儀表在集成化、數(shù)字化上沒(méi)有實(shí)現(xiàn)其要求。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 數(shù)字化稱重儀表 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 摘 要 早期的稱重儀表由于數(shù)字電路和模擬技術(shù)的發(fā)展水平較低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且操作繁瑣，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)稱重系統(tǒng)的要求，稱重的功能、速度及精度對(duì)于飛速發(fā)展的數(shù)字化稱重行業(yè)已經(jīng)相對(duì)落后。 數(shù)字化稱重儀表是在模擬式稱重儀表的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。因此，為了滿足當(dāng)今市場(chǎng)對(duì)稱重技術(shù)的要求，本設(shè)計(jì)結(jié)合微計(jì)算機(jī)技術(shù)與稱重技術(shù)提出了一種不僅具有系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、自動(dòng)清零、數(shù)據(jù)處理、故障自我診斷 、自動(dòng)修正誤差功能等特點(diǎn)，而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)、 稱重準(zhǔn)確 、可靠性高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等多功能新型數(shù)字化稱重儀表。 關(guān)鍵詞： 電阻應(yīng)變式傳感器 ； STC89C52 單片機(jī)； A/D 轉(zhuǎn)換； LED 顯示 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） Digital Weighing Instrument Abstract As a result of the early digital circuits and analog technology, the lower level of development, the plex structure and cumbersome operation,weighing instruments have been unable to meet current market requirements for the weighing features of weighing, weighing speed and weighing accuracy for the rapid development of digital weighing industry have been lagging behind. Digital Weighing Instruments are developed on the basis of analogue weighing instrument. Today, as a result of limitated usness of microputers and embedded systems in the weighing field, so that weighing instrument does not achieve its demands in the aspects of integration and digital. Therefore, in order to meet today39。 hardware control system flow chart is pleted。 the system of control procedures, system design software program initialization,parameter settings, A/D conversion and failure alarm processing software module design is pleted. Key words: resistance strain sensor。 A/D conversion。 早期的稱重 儀表基于早期單片機(jī)技術(shù)，對(duì)稱重信號(hào)的放大和轉(zhuǎn)換處理， 但 由于數(shù)字電路和模擬技術(shù)的發(fā)展水平較低，導(dǎo)致儀表 結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且操作繁瑣， 參數(shù)設(shè)置依靠數(shù)十個(gè) DIP 開(kāi)關(guān)的位置來(lái)確定 ， 多只傳感器需要串連接入儀表，以補(bǔ)償放大電路的不足， 而由此帶來(lái)的角差調(diào)整問(wèn)題一直無(wú)法解決。上世紀(jì)九十年代末的時(shí)候 ，數(shù)字式稱重傳感器開(kāi)始逐漸在國(guó)外應(yīng)用，出現(xiàn)了相應(yīng)的數(shù)字化稱重儀表；可將多路數(shù)字傳感器的信號(hào)同時(shí)輸入儀表，在檢測(cè)總重量的同時(shí)可分別看到各傳感器的資料，帶來(lái)了更換傳感器免標(biāo)定、總量數(shù)據(jù)更穩(wěn)定、傳輸距離更遠(yuǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。 目前國(guó)內(nèi)外稱重技術(shù)已經(jīng)較初期有了很大的發(fā)展， 但主要發(fā)展趨勢(shì)可以概括為功能多樣，體積減小和使用方便等三個(gè)方面。然而今天的稱重技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到我們理想所要求的狀態(tài)， 所以在過(guò)去稱重儀表發(fā)展的基礎(chǔ)上，利用新技術(shù)設(shè)計(jì)一種新型的數(shù)字化儀表來(lái)滿足當(dāng)今市場(chǎng)需求已是我們專業(yè)人員不得不面對(duì)的重大責(zé)任。 本設(shè)計(jì)主要任務(wù) ，概括系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。 完成系統(tǒng)微處理器的選用，稱重傳感器的選用，儀表放大器的選用， A/D 轉(zhuǎn)換器的選用，三極管以及驅(qū)動(dòng) LED 顯示的選用，以及它們的連接方式和工作原理，并用 PROTEL 99SE 畫(huà)出原理圖（ SCH 圖）和簡(jiǎn)單的 PCB 圖。 ，并進(jìn)行整機(jī)功能演示。 論文的總體結(jié)構(gòu) 第一章是緒論部分。并通過(guò)分析稱重儀表的歷史和現(xiàn)狀，指出國(guó)內(nèi)稱重技術(shù)的不足。 分析稱重系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)稱重?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電路圖以及算法 ，并對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行探析 。 本章詳細(xì)介紹系統(tǒng)硬件的組成和特點(diǎn)，各功能硬內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 件模塊的選用，主要包括微處理器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、LED 顯示 模塊和聲光報(bào)警模塊。 本章軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容包括系統(tǒng)主程序、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理模塊和 聲光 報(bào)警等模塊的設(shè)計(jì)，詳細(xì)描述了數(shù)據(jù)采集模塊的采集和處理，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)主程序和數(shù)據(jù)采集處理程序。 介紹在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中儀表可能遇到的各種干擾以及抗干擾措施和系統(tǒng)軟硬件調(diào)試過(guò)程。 總結(jié)論文整體內(nèi)容，概況畢業(yè)設(shè)計(jì)階段所有的學(xué)習(xí)成果，探討論文的局限性和待改善之處，并且對(duì)今后工作進(jìn)行展望。 近年來(lái)，由于我國(guó)改革開(kāi)放的不斷推進(jìn)，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)迅速發(fā)展，稱重儀表對(duì)數(shù)字化要求越來(lái)越高。也實(shí)現(xiàn)了預(yù)期稱重自動(dòng)配料、人機(jī)對(duì)話、故障診斷、掉電保護(hù)、數(shù)據(jù)處理及遠(yuǎn)距離顯示等許多功能。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 數(shù)字化稱重儀表的特點(diǎn)與基本性能 數(shù)字化稱重儀表的特點(diǎn) 、自動(dòng)清零、數(shù)據(jù)處理、故障自我診斷、自動(dòng)修正誤差功能等特點(diǎn)。 數(shù)字化稱重儀表的基本性能 近年來(lái) ,由于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)迅猛發(fā)展 ,當(dāng)前的稱重儀表是以單片機(jī)或嵌入式系統(tǒng)為主體 ,由編程軟件、各種特殊而復(fù)雜的功能模塊、簡(jiǎn)化的用戶組態(tài)編程功能以及各種典型應(yīng)用的控制策略包等模塊組成的軟件 ,來(lái)完成眾多的數(shù)據(jù)處理和控制任務(wù) ,取代傳統(tǒng)的模擬稱重儀表，并展現(xiàn)出一些新的功能。數(shù)字化稱重儀表的整個(gè)測(cè)量過(guò)程如鍵盤(pán)掃描、量程選擇、數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理以及顯示打印等都用微處理器來(lái)控制操作 ,實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程的全部自動(dòng)化。 （ 3）具有數(shù)據(jù)處理功能。 （ 4）具有獨(dú)特的人機(jī)對(duì)話能力。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 第二章 數(shù)字化稱重儀表 總體方案 設(shè)計(jì) 數(shù)字化稱重儀表的基本結(jié)構(gòu) 數(shù)字化稱重儀表實(shí)際上是一 個(gè)專用 的 微 處理器稱重 系統(tǒng)， 設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括分析當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)稱重儀表的功能要求和概括其總體設(shè)計(jì)方案 ， 確定硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法 ， 研制邏輯電路和編制程序 ,以及對(duì)儀表各模塊、整機(jī)安裝調(diào)試和性能功能測(cè)試等。 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 硬件結(jié)構(gòu)主要包括稱重傳感器、儀表放大器、 A/D轉(zhuǎn)換器、微機(jī)系統(tǒng)以及顯示與聲光報(bào)警裝置，其基本組成如圖 所示，現(xiàn)對(duì)圖中主要部分分別表述如下： 稱 重 傳 感 器 A / D 轉(zhuǎn) 換 器單片機(jī)儀 表 放 大 器顯 示 器聲 光 報(bào)警 器工 作 電 源 矩 陣 鍵 盤(pán)被 測(cè) 信 號(hào) 圖 硬件結(jié)構(gòu)原理 方案 圖 表放大器 稱重傳感器是整個(gè)數(shù)字化稱重系統(tǒng)采集重量信號(hào)的源頭，是 一種將 被測(cè)物 質(zhì)量信號(hào)變換為與其質(zhì)量成比例的電信號(hào)的 裝置。它具有稱量響應(yīng)速度快、靈敏度高、性能穩(wěn)定可靠、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、重量輕、機(jī)械磨損小、輸出信號(hào)大、使用壽命長(zhǎng)、維修及操作使用簡(jiǎn)單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） A/D轉(zhuǎn)換器是整個(gè)數(shù)字化稱重系統(tǒng)的重要組成部分。 單片機(jī)芯片配以必要的外部器件就能構(gòu)成最小微機(jī)系統(tǒng)。它可以將稱重傳感器和 A/D轉(zhuǎn)換器采集轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)算并處理， 最終將結(jié)果顯示和報(bào)警等。它所配置的設(shè)備主要有：鍵盤(pán)、顯示器、電源與復(fù)位開(kāi)關(guān)、報(bào)警器等。 （ 1）采集重量數(shù)據(jù)算法。算法是解決問(wèn)題的基本環(huán)節(jié)，是程序設(shè)計(jì)的核心。 主程序流程 是面向稱重儀表 軟件整體設(shè)計(jì) ，其內(nèi)容包括： 在 工作電源 激勵(lì) 下，通過(guò)鍵盤(pán) 掃描程序， 對(duì)儀表的功能、操作方式與工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、控制；根據(jù)儀表設(shè)置的功能和工作方式，控制 I/O接口電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)；按照儀器設(shè)置的參數(shù)，對(duì)采集內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 的數(shù)據(jù)進(jìn)行 報(bào)警等相關(guān)處理，并 以數(shù)字形式顯示測(cè)量結(jié)果 和 儀表的 工作 狀態(tài)。 鍵盤(pán)和顯示流程 主要完成 超載數(shù)據(jù)設(shè)定、人機(jī)對(duì)話 等任務(wù)， 使工作人員能及時(shí)實(shí)施系統(tǒng)操作， 以至 系統(tǒng) 在 稱量 過(guò)程中能得到 準(zhǔn)確 值 。 重量數(shù)據(jù)采集電路與算法 隨著稱重技術(shù)以及微計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，重量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)取得了巨大的進(jìn)展，主要得益于硬件集成電路的不斷發(fā)展。重量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展是整個(gè)稱重系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的最前端，所以必須有測(cè)試精度高、數(shù)據(jù)處理速度快以及實(shí)現(xiàn)這些功能的成本低等特性。它綜合應(yīng)用了數(shù)據(jù)采集技術(shù)、稱重傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、微計(jì)算機(jī)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高精度、高可靠性、響應(yīng)速度快 、現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)的稱重系統(tǒng)。所以輸出電壓 U0=K? U ,而對(duì)于相同材質(zhì)的電阻應(yīng)變片經(jīng)過(guò)伸縮后，有 ? =ll? ，F(xiàn)XGG =ll? ，即等臂全橋差動(dòng)電路組成的稱重傳感器輸出電壓 KUGGUU FXii ?? 12 （ ） K為稱重傳感器的靈敏度， GF為稱重傳感器的滿量程值， U為傳感器工作電壓 (即設(shè)計(jì)系 統(tǒng)為 +5V)， Gx為被測(cè)重量值。 A/D 轉(zhuǎn)換器采用單一的 +5V 電源工作，對(duì) 0— 范圍內(nèi)的單端信號(hào)進(jìn)行變換，它功耗比較低，適用于電池供電和遠(yuǎn)程測(cè)量。而從其結(jié)構(gòu)原理圖可知，系統(tǒng)是由多個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，所以從屬開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，即系統(tǒng)全部信息變換只沿著一個(gè)方向進(jìn)行，其靈敏度與精度由開(kāi)環(huán)特性可表示如下形式。 ??????? ni in 121 ... ????? （ ） 式中 ? 為稱重儀表的相對(duì)誤差， i? 為開(kāi)環(huán)各環(huán)節(jié)的相對(duì)誤差。 增加環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)，稱重儀表的相對(duì)誤差 ? 必增大；若不增加環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)，而提高環(huán)節(jié)靈敏度，則對(duì)應(yīng)較小的輸入信號(hào)，就能得到相同的輸出顯示，故儀表內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 對(duì)應(yīng)的測(cè)量范圍必減??；若絕對(duì)誤差不變，稱重儀表相對(duì)誤差 ? 必將隨著增大。另外在這種結(jié)構(gòu)中，在增加靈敏度的同時(shí)，稱重儀表的穩(wěn)定性也在大大的降低。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文