【正文】 當(dāng)前德國已經(jīng)生產(chǎn)了計量準(zhǔn)確度達到毫克的檢質(zhì)皮帶秤。到了 60 年代后期，我們的科研工作者開始設(shè)計生產(chǎn)除了帶 有傳感器制造工藝和電子技術(shù)等水平限制，在被使用時，準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性均較差，這樣在用戶們使用時沒有得到應(yīng)有的認(rèn)可。 自從 20 世紀(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)量信號與皮帶速度信號的乘法運算，累計值運 算，簡單的調(diào)零，調(diào)滿度值功能，但采用微機數(shù)字式皮帶秤后，在二次儀表內(nèi)可以存儲數(shù)十種功能供用戶隨時調(diào)用。它的稱重原理最早來源于斗式輸送機對散料連續(xù)自動稱重的裝置。 1907 年由英國制訂了第一個自動秤的檢定規(guī)程。此后的近四十年中進展較慢，經(jīng)反復(fù)改進仍然只能較粗地用于生產(chǎn)過程控制和工礦企業(yè)的庫存管理。 “九五”以 來，我國稱重傳感器和顯示控制器的技術(shù)與生產(chǎn)有較大進步，國產(chǎn)電子衡器產(chǎn)量及質(zhì)量也不斷提高，中國衡器正在告別機械衡器占主導(dǎo)地位的時代。有著古老歷史的中國衡器行業(yè)，正高度融合著現(xiàn)代先進科學(xué)技術(shù)，成為一個新興高技術(shù)裝備行業(yè)。①基礎(chǔ)理論研究方面的差距。與此形成鮮明對照的是國內(nèi)稱重理論研究人、財兩弱，甚至到了難以為繼的地步，形成我國落后于國際稱重理論研究的巨大差距。衡器技術(shù)是集合了現(xiàn)代計量技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制、計算機技術(shù)的綜合應(yīng)用技術(shù)。目前我國低檔靜態(tài)稱重產(chǎn)品的生產(chǎn)能力 過剩，而定量包裝秤、配料秤、自動重量檢驗秤等自動衡器和高檔商業(yè)秤，仍處于起步階段。發(fā)達國家十分塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 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)裝備實用且先進。相比來看，國內(nèi)只有幾個規(guī)模較大的外資企業(yè)和新興企業(yè)，才擁有先進開發(fā)手段和現(xiàn)代制造、檢測裝備，但這些企業(yè)的數(shù)量不超過全行業(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)計一個紅棗稱重檢測系統(tǒng)。 電子皮帶秤主要由稱重橋架和稱重傳感器，測速傳感器等組成。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，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成正比的毫伏級電信號。 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間原紅棗量，再經(jīng) 積算可得到一段時間的輸送紅棗量。因為 P(t)與 V（ t） 的乘積與 W（ t） 成正比，所以該乘積可表示瞬時輸送量。秤架裝在皮帶輸送機上，它對皮帶上通過的物料重量由稱重傳感器和測速傳感器進行訊號轉(zhuǎn)換。幾種典型秤架介紹如下：單托輥秤架，多托輥秤架，平行板簧秤架，懸臂式秤架，整機式秤架。 平行板簧秤架是一種新型秤架，主要優(yōu)點是采用單彈性體無杠桿的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)，克服了一般秤架由于多支點，杠桿在運行中的變差。由于減少了連接部件，計量穩(wěn)定性好，抗偏載力強．用于配料時，保留了單托輥秤架的優(yōu)點，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)計結(jié)構(gòu)。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，其中，電阻應(yīng)變片式稱重傳感器有以下主要優(yōu)點： (1)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、密封性好 (2)線性度和重復(fù)性好 (3)頻率響應(yīng)快，能進行動態(tài)稱重 (4)長期穩(wěn)定性好，工作可靠 (5)和稱重秤架聯(lián)接簡單、方便 (6)綜合誤差小。 測速傳感器 皮帶秤稱重系統(tǒng)，主要是檢測兩個物現(xiàn)量，一個由稱重傳感器拾取重力信號，另一個檢測皮帶的線速度，然后將這兩個量進行計算。因此，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)。當(dāng)前國內(nèi)外普遍使用數(shù)字式測速傳感 器。 數(shù)字式傳感器以拾取速度信號的方式來講，分接觸式和非接觸式。從信號轉(zhuǎn)換方式上可分為：磁 — 電式和光 — 電式。基本方法是由一磨擦輪接觸運輸帶，當(dāng)遠輸帶運動時，測速傳感器的轉(zhuǎn)輪依靠和運輸帶之間摩擦力轉(zhuǎn)動，進行測速。維修安裝方便。缺點是摩擦輪不能準(zhǔn)確地反映皮帶線速度 。 第四章電子皮帶秤硬件設(shè)計 主控制器 主控制器采用單片機 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 個力傳感器并聯(lián)輸出，進入前置放大器 F1， F1除放大外還具有調(diào)零和調(diào)滿度功能，分別由調(diào)零電位計和調(diào)滿度電位計來完成。 8031 系統(tǒng)用 ， 和 Data Bus 完成數(shù)據(jù)采集，此部分是一個中速度的數(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)皮帶運行 較慢時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。皮帶低速運行時 A1 輸出正弦信號，皮帶高速運行時 A1 輸出對稱削頂?shù)恼倚盘枺?A2， R3， R4，組成比較器，將 A1 的輸出信號變?yōu)閷ΨQ方波信號，并利用其遲滯特性濾掉信號中邊沿抖動；R5 和 D1 最終信號變?yōu)? 的正向脈沖信號，進入系統(tǒng)的外中斷入口 INTO， 8031 通過一段中斷服務(wù)程序來活的皮帶運行的速度信號?？刂破鞑糠纸邮軄碜?A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過復(fù)雜的運算，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為物體的實際重量信號，并將其存儲到存儲單元中。 2KB 的 E2PROM，用此存放皮帶秤系統(tǒng)的設(shè)置參數(shù)和計量累計值，包括日累計，月累計，年累計，總累計，瞬時累計值和班累計值存放在 RAM。因此用 X1242 來備份累計數(shù)據(jù)不僅保證數(shù)據(jù)不會丟失，而且兩套數(shù)據(jù)可相互效驗，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 鍵盤功能說明 鍵盤有 F1～ F4 等 4 個功能鍵， 0～ 9 等 10 個數(shù)字鍵，一個小數(shù)點鍵和 Enter 鍵，共 16個鍵。順序為： 總累計 → 年累計 → 月累計 → 日累計 → 班累計 → 總累計。 F3進入標(biāo)定，標(biāo)定包括空皮帶的零值設(shè)置和實物過后的總重量的確認(rèn)等。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 圖 42 皮帶秤的硬件設(shè)計 第五章電子皮帶秤的軟件設(shè)計 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　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 　　 　 　　微型打印機通信口（３線）塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 主程序入口 從 X1242 中讀出所有系統(tǒng)參數(shù)放入RAM 中（包括時鐘值）初始化所有端口，定時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 10 INT0 中斷入口 速度計數(shù)器 +1 速度計數(shù)器 給定值M？ 各統(tǒng)計量完成一次積分累計，并求出皮帶測量值速度計數(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 11 第六章系統(tǒng)程序設(shè)計 動態(tài)顯示和按鍵掃描處理程序?qū)崿F(xiàn) 動態(tài)顯示和按鍵掃描處理 ,因?qū)r間有較高的要求，故定時中斷服務(wù)程序來處理。動態(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，只顯示下一位 LED，如此循環(huán)每位 LED。 1ms 的初值要裝入定時器，然后將程序計數(shù)器的內(nèi)容 (斷點地址 )壓入堆棧保護起來，然后將對應(yīng)的定時器 T0 中斷矢量裝入程序計數(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 PUSH PSW MOV A, R0 MOVX R0, A MOV A, P2 。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 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)的存儲單元，再進行功能選擇或數(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)用檢測按鍵子程序 JNZ K1 。返回繼續(xù)檢測按鍵 K1: LCALL DELAY2 LCALL DELAY2 。再調(diào)用檢測按鍵程序 JNZ K2 。無鍵按下返回繼續(xù)檢測 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 隨著集成電路和計算機技術(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。而傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，越來越受到人們的關(guān)注。因此，只有充分了解有關(guān)智能儀器、單片機、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能達到要求。由于傳感器發(fā)出的信號不是很穩(wěn)定，所以稱重時誤差很大。其次是數(shù)據(jù)采集處理階段，此階段是對傳感器發(fā)出的信號進行量化、采集，主要分為信號放大、采集，然后進行 A/D 轉(zhuǎn)換。最好是預(yù)先計算好應(yīng)放大的倍數(shù)，以便選取。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 致 謝 歲月流逝，時光如梭，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