【正文】 紀(jì) 80年代開始，常規(guī)模擬皮帶秤二次儀表就已經(jīng)逐步開始被微機(jī)數(shù)字式皮帶秤取代了。以前的常規(guī)模擬皮帶秤二次儀表只有質(zhì)量信號(hào)與皮帶速度信號(hào)的乘法運(yùn)算，累計(jì)值運(yùn) 算，簡(jiǎn)單的調(diào)零，調(diào)滿度值功能，但采用微機(jī)數(shù)字式皮帶秤后，在二次儀表內(nèi)可以存儲(chǔ)數(shù)十種功能供用戶隨時(shí)調(diào)用。它的稱重原理最早來(lái)源于斗式輸送機(jī)對(duì)散料連續(xù)自動(dòng)稱重的裝置。 1907 年由英國(guó)制訂了第一個(gè)自動(dòng)秤的檢定規(guī)程。此后的近四十年中進(jìn)展較慢，經(jīng)反復(fù)改進(jìn)仍然只能較粗地用于生產(chǎn)過(guò)程控制和工礦企業(yè)的庫(kù)存管理。 “九五”以 來(lái)，我國(guó)稱重傳感器和顯示控制器的技術(shù)與生產(chǎn)有較大進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)電子衡器產(chǎn)量及質(zhì)量也不斷提高，中國(guó)衡器正在告別機(jī)械衡器占主導(dǎo)地位的時(shí)代。有著古老歷史的中國(guó)衡器行業(yè)，正高度融合著現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，成為一個(gè)新興高技術(shù)裝備行業(yè)。①基礎(chǔ)理論研究方面的差距。與此形成鮮明對(duì)照的是國(guó)內(nèi)稱重理論研究人、財(cái)兩弱，甚至到了難以為繼的地步，形成我國(guó)落后于國(guó)際稱重理論研究的巨大差距。衡器技術(shù)是集合了現(xiàn)代計(jì)量技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用技術(shù)。目前我國(guó)低檔靜態(tài)稱重產(chǎn)品的生產(chǎn)能力 過(guò)剩，而定量包裝秤、配料秤、自動(dòng)重量檢驗(yàn)秤等自動(dòng)衡器和高檔商業(yè)秤，仍處于起步階段。發(fā)達(dá)國(guó)家十分塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 重視工藝技術(shù)的開發(fā)，關(guān)鍵工藝必有關(guān)鍵設(shè)備，技術(shù)裝備實(shí)用且先進(jìn)。相比來(lái)看，國(guó)內(nèi)只有幾個(gè)規(guī)模較大的外資企業(yè)和新興企業(yè)，才擁有先進(jìn)開發(fā)手段和現(xiàn)代制造、檢測(cè)裝備，但這些企業(yè)的數(shù)量不超過(guò)全行業(yè)總數(shù)的 3%。 本課題旨在在原有的電子皮帶秤技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)紅棗稱重檢測(cè)系統(tǒng)。 電子皮帶秤主要由稱重橋架和稱重傳感器，測(cè)速傳感器等組成。電子皮帶稱上一般選用水平安裝的懸臂梁式傳感器作為稱重傳感 器，當(dāng)物料加在皮帶上時(shí)，在重力作用下，稱重傳感器懸臂梁受力后產(chǎn)生彎曲變形，使粘貼在上面的電阻應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化，應(yīng)變橋路失去平衡，從而輸出與重量信號(hào)成正比的毫伏級(jí)電信號(hào)。 電子皮帶的稱量原理 在輸紅棗皮帶的適當(dāng)位置，安裝一個(gè)專門用于稱量的框架，它采用多組托輥稱量框架拖住稱量段的皮帶及其上的紅棗。此外在皮帶傳動(dòng)裝置上安裝有速度傳感器，該傳感器將感受到皮帶速度轉(zhuǎn)變的信號(hào)經(jīng)頻率 電壓轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換層電壓后送往積算單元，皮帶上的紅棗量與皮帶速度相乘得到單位時(shí)間原紅棗量，再經(jīng) 積算可得到一段時(shí)間的輸送紅棗量。因?yàn)?P(t)與 V（ t） 的乘積與 W（ t） 成正比，所以該乘積可表示瞬時(shí)輸送量。秤架裝在皮帶輸送機(jī)上，它對(duì)皮帶上通過(guò)的物料重量由稱重傳感器和測(cè)速傳感器進(jìn)行訊號(hào)轉(zhuǎn)換。幾種典型秤架介紹如下：?jiǎn)瓮休伋蛹?，多托輥秤架，平行板簧秤架，懸臂式秤架，整機(jī)式秤架。 平行板簧秤架是一種新型秤架，主要優(yōu)點(diǎn)是采用單彈性體無(wú)杠桿的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，克服了一般秤架由于多支點(diǎn)，杠桿在運(yùn)行中的變差。由于減少了連接部件，計(jì)量穩(wěn)定性好，抗偏載力強(qiáng)．用于配料時(shí)，保留了單托輥秤架的優(yōu)點(diǎn)，克服了穩(wěn)定性差，抗偏載能力差等不足。是一種很受用戶歡迎的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。主要有：電阻應(yīng)變片式、差動(dòng)變壓器式、電容式、壓磁式、壓電式等，其中，電阻應(yīng)變片式稱重傳感器有以下主要優(yōu)點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、密封性好 (2)線性度和重復(fù)性好 (3)頻率響應(yīng)快，能進(jìn)行動(dòng)態(tài)稱重 (4)長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，工作可靠 (5)和稱重秤架聯(lián)接簡(jiǎn)單、方便 (6)綜合誤差小。 測(cè)速傳感器 皮帶秤稱重系統(tǒng)，主要是檢測(cè)兩個(gè)物現(xiàn)量，一個(gè)由稱重傳感器拾取重力信號(hào)，另一個(gè)檢測(cè)皮帶的線速度，然后將這兩個(gè)量進(jìn)行計(jì)算。因此，測(cè)速傳感器也是皮帶秤稱重系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外普遍使用數(shù)字 式測(cè)速傳感器。 數(shù)字式傳感器以拾取速度信號(hào)的方式來(lái)講，分接觸式和非接觸式。從信號(hào)轉(zhuǎn)換方式上可分為：磁 — 電式和光 — 電式?；痉椒ㄊ怯梢荒ゲ凛喗佑|運(yùn)輸帶，當(dāng)遠(yuǎn)輸帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)速傳感器的轉(zhuǎn)輪依靠和運(yùn)輸帶之間摩擦力轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行測(cè)速。維修安裝方便。缺點(diǎn)是摩擦輪不能準(zhǔn)確地反映 皮帶線速度。 第四章電子皮帶秤硬件設(shè)計(jì) 主控制器 主控制器采用單片機(jī) 8031 系統(tǒng)完成。 貨物重量采集 代表皮帶秤貨物的重量由 FS1~FS4 等 4 個(gè)力傳感器并聯(lián)輸出，進(jìn)入前置放大器 F1， F1除放大外還具有調(diào)零和調(diào)滿度功能，分別由調(diào)零電位計(jì)和調(diào)滿度電位計(jì)來(lái)完成。 8031 系統(tǒng)用 ， 和 Data Bus 完成數(shù)據(jù)采集，此部分是一個(gè)中速度的數(shù)據(jù)采集，采樣保持器選用 LF398,A/D 轉(zhuǎn)換器選用 AD574。該傳感器不用電源， 當(dāng)皮帶運(yùn)行較慢時(shí)速度傳感器輸出的幅值較低，需經(jīng)放大后才能使用，為此設(shè)放大器 F2 先對(duì)其經(jīng)行放大，然后再用整形電路 F3 將其變成為 TTL 數(shù)字電平。皮帶低速運(yùn)行時(shí) A1 輸出正弦信號(hào)，皮帶高速運(yùn)行時(shí) A1 輸出對(duì)稱削頂?shù)恼倚盘?hào)； A2， R3， R4，組成比較器，將 A1 的輸出信號(hào)變?yōu)閷?duì)稱方波信號(hào)，并利用其遲滯特性濾掉信號(hào)中邊沿抖動(dòng)；R5 和 D1 最終信號(hào)變?yōu)? 的正向脈沖信號(hào)，進(jìn)入系統(tǒng)的外中斷入口 INTO， 8031 通過(guò)一段中斷服務(wù)程序來(lái)活的皮帶運(yùn)行的速度信號(hào)?？刂破鞑糠纸邮軄?lái)自 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號(hào)，并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中。 2KB 的 E2PROM，用此存放皮帶秤系統(tǒng)的設(shè)置參數(shù)和計(jì)量累計(jì)值，包括日累計(jì)，月累計(jì)，年累計(jì)，總累計(jì)，瞬時(shí)累計(jì)值和班累計(jì)值存放在 RAM。因此用 X1242 來(lái)備份累計(jì)數(shù)據(jù)不僅保證數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，而且兩套數(shù)據(jù)可相互效驗(yàn)，從而保證數(shù)據(jù)的可靠性。 12V，177。 12V用于模擬放大器供電，177。 12V 二次穩(wěn)壓產(chǎn)生專用于力傳感器供電。 D1A1+1KR1100KR4R52K5KR3A2+SS 鍵盤功能說(shuō)明 鍵盤有 F1～ F4 等 4 個(gè)功能鍵， 0～ 9 等 10 個(gè)數(shù)字鍵，一個(gè)小數(shù)點(diǎn)鍵 和 Enter 鍵，共 16個(gè)鍵。順序?yàn)椋? 總累計(jì) → 年累計(jì) → 月累計(jì) → 日累計(jì) → 班累計(jì) → 總累計(jì)。 F3進(jìn)入標(biāo)定，標(biāo)定包括空皮帶的零值設(shè)置和實(shí)物過(guò)后的總重量的確認(rèn)等。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 42 皮帶秤的硬件設(shè)計(jì) 第五章電子皮帶秤的軟件設(shè)計(jì) 圖 為主程序流程圖，圖 為鍵盤中斷流程圖，圖 為外中斷 INT0 的中斷流程圖，圖 為定時(shí)器 Timer0 的中斷流程圖。 ２６Ｖ６Ｖ１23412Ｖ12ＶＦ２Ｆ３１12V12V5V15V2Ｓ Ｈ１２ Ａ Ｄ３０Ｐ３０ＰＰ１8 0 3 1 系統(tǒng)8 位ＳＥＤ顯示器Ｌ２３位ＬＥＤ顯示器Ｌ２　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 　　 　 　　微型打印機(jī)通信口（３線）塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 主程序入口 從 X1242 中讀出所有系統(tǒng)參數(shù)放入RAM 中（包括時(shí)鐘值）初始化所有端口，定時(shí)器及其它控制寄存器 根據(jù)上次設(shè)置的顯示模式及標(biāo)志顯示應(yīng)有的參數(shù)，完成相應(yīng)的工作 進(jìn)行復(fù)位操作 圖 51 主程序流程圖 鍵盤中斷入口 是F1？ 是F2？ 是F3？ 是F4？ N N N 設(shè)置F1 標(biāo)志 設(shè)置F2 標(biāo)志 設(shè)置F3 標(biāo)志 設(shè)置F4 標(biāo)志 Y Y Y Y F 是標(biāo)志復(fù)位 是數(shù)字鍵及Enter 鍵位？ 根據(jù) F 標(biāo)志修改相應(yīng)的變量 返回中斷 N 圖 52 鍵盤中斷流程 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 INT0 中斷入口 速度計(jì)數(shù)器 +1 速度計(jì)數(shù)器 給定值M？ 各統(tǒng)計(jì)量完成一次積分累計(jì)，并求出皮帶測(cè)量值速度計(jì)數(shù)器清零 中斷返回 Y N 圖 53 INT0 中斷流程圖 Timer 中斷入口 完成一次數(shù)據(jù)采集并經(jīng)行數(shù)據(jù)濾波 求出瞬時(shí)值 中斷返回 圖 54 Timer0中斷流程圖 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第六章系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 動(dòng)態(tài)顯示和按鍵掃描處理程序?qū)崿F(xiàn) 動(dòng)態(tài)顯示和按鍵掃描處理 ,因?qū)r(shí)間有較高的要求 ，故定時(shí)中斷服務(wù)程序來(lái)處理。動(dòng)態(tài)顯示功能是在某一瞬間，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)，即共陰極的為低電平，同時(shí)字段線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字段碼。同樣在下一瞬時(shí)，只顯示下一位 LED，如此循環(huán)每位 LED。 1ms的初值要裝入定時(shí)器，然后將程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容 (斷點(diǎn)地址 )壓入堆棧保護(hù)起來(lái)，然后將對(duì)應(yīng)的定時(shí)器 T0中斷矢量裝入程序計(jì)數(shù)器 PC，使程 序轉(zhuǎn)向 T0中斷矢量地址 000BH，執(zhí)行該中斷服務(wù)程序。選工作寄存器組 R0 PUSH ACC 保存現(xiàn)場(chǎng) PUSH PSW MOV A, R0 MOVX R0, A MOV A, P2 。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 在程序中可以 先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。將表頭放入 DPTR LCALL KEY 。將 Acc 值送入 P0 口 CLR 開顯示 LJMP MAIN 。調(diào)用檢測(cè)按鍵子程序 JNZ K1 。返回繼續(xù)檢測(cè)按鍵 K1: LCALL DELAY2 LCALL DELAY2 。再調(diào)用檢測(cè)按鍵程序 JNZ K2 。無(wú)鍵按下返回繼續(xù)檢測(cè) K2: MOV R2,0EFH 將掃描值送入 R2 暫存 MOV R4,00H 。將 R2 的值送入 P1 口 L6: JB ,L1 。跳轉(zhuǎn)到鍵值處理程序 L1: JB ,L2 。跳轉(zhuǎn)到鍵值理程序進(jìn)行鍵值處理 L2: JB ,L3 。將第三行的行值送入 ACC AJMP LK 。 等于 1 跳轉(zhuǎn)到 NEXT 處 MOV A,0cH 將第四行的行值送入 ACC LK: ADD A,R4 。將 A 中的值送入堆棧暫存 K4: LCALL DELAY2 。調(diào)用按鍵檢測(cè)程序 JNZ K4 。將堆棧的值送入 ACC RET NEXT: INC R4 。將 R2 的值送入 A JNB ,KEY 。掃描未完將 A 中的值右移一位進(jìn)行下一列的掃描 MOV R2,A 將 ACC 的值送入 R2 暫存 AJMP K3 。將 P1 口高四位置 0 低四位值 1 MOV A,P1 。將 A 中的值與 A 中的值相異或 RET 子程序返回 DELAY2: MOV R5,08H 。 第七章 結(jié)論 隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)的儀器逐步的被智能儀器所取代。而傳感器作為測(cè)控系統(tǒng)中對(duì)象信息的入口，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。因此，只有充分了解有關(guān)智能儀器、單片機(jī)、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能達(dá)到要求。由于傳感器發(fā)出的信號(hào)不是很穩(wěn)定，所以稱重時(shí)誤差很大。其次是數(shù)據(jù)采集處理階段，此階段是對(duì)傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行量化、采集，主要分為信號(hào)放大、采集，然后進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。最好是預(yù)先計(jì)算好應(yīng)放大的倍數(shù) ，以便選取。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 致 謝 歲月流逝，時(shí)光如梭，似乎還是初入 塔大 的樣子，轉(zhuǎn)眼畢業(yè)論文已近尾聲。一念至此，竟覺得有些恍惚，所謂浮云白日、白駒過(guò)隙也便是如此這般了罷。太多的感悟太多的人與人之間交流心靈的碰撞促進(jìn)了我的成長(zhǎng)。而在畢業(yè)之際，我還是要向他們一一的表達(dá)感激，盡管或許他們并不圖報(bào)什么。感謝我的父母，謝謝你們賦予我生命和健康的體格，使我有機(jī)會(huì)經(jīng)歷這美好而精彩的人生；謝謝你