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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時間:2020-09-09 11:16:33 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
1引言
微機控制自動稱重系統(tǒng)是為改進天津市駐軍某后勤部倉庫在鋼材購入和銷售過程中的人工作業(yè)方式而設(shè)計的。本設(shè)計中在裝運吊車上安裝以電阻應(yīng)變片拉力傳感器及其轉(zhuǎn)換電路,作為重物的檢測;用MCS-51系列微型單片機控制,完成對重量數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示和打印,達到對作業(yè)過程的直觀監(jiān)測和自動管理。系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)范圍如下:
最大載重量:P™x<10t
累計載重量:XPm„<60t
測量精度:1/1000
工作環(huán)境:一10C?+50C
顯示打印內(nèi)容:稱量序號N0(2位);稱量單重W(4位);稱量總重2W(5位)。
2總設(shè)計方案及基本原理
微機控制自動稱重及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),由6部分組成。其總方案如圖1所示。在吊車上裝以電阻應(yīng)變片拉力傳感器及其轉(zhuǎn)換電路,作為重量的檢測。吊車吊起鋼材后,重量的檢測電路輸出正比于鋼材重量的模擬電壓量。通過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。再經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸電路(光電隔離器),由單片機將數(shù)據(jù)采集,據(jù)程序設(shè)定進行相應(yīng)運算、處理、顯示和打印。整個作業(yè)過程由微機按鍵盤的設(shè)定進行控制,完成各種功能操作。
3硬件設(shè)計
根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計方案,系統(tǒng)主要硬件結(jié)構(gòu)考慮如下:
3.1單片機及I/O接口
考慮系統(tǒng)的程序空間和數(shù)據(jù)的運行空間較寬,選用片內(nèi)EPROM8751單片機控制系統(tǒng)為核心。用其EPROM作系統(tǒng)程序的存儲。另外配用CMOS6116靜態(tài)RAM芯片作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲。由8751的已口作為擴展高8位地址總線A15-A8,分別作為6116高3位地址和6116及I/O接口8255,A/D轉(zhuǎn)換0809芯片的選通控制。P。口分別作為低8位地址總線A7?A。和數(shù)據(jù)總線D7-D0,由74LS373地址鎖存允許ALE使能控制,進行數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳送。其8位準(zhǔn)雙向I/O口P,分別接CMOSCC14543、CMOSCC4514芯片,以驅(qū)動七段夜晶顯示器的字段和6位數(shù)字顯示器的位選控制。
系統(tǒng)的輸入輸出接口選用8255A可編程并行接口芯片,其B口為數(shù)據(jù)輸出,用于數(shù)據(jù)的打印輸岀。C口為控制信息,分別用作打印機選通/關(guān)閉ADC0809,選通和系統(tǒng)作業(yè)中的按鍵控制。
3.2重量檢測電路
考慮檢測的靈敏度、精度、穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo),釆用電阻應(yīng)變片拉力傳感器及其轉(zhuǎn)換電路作為重量的檢測電路。電阻應(yīng)變片拉力傳感器基本結(jié)構(gòu)是用4片特性相同的電阻應(yīng)變片,對稱地粘貼在彈性物體(等截面實心軸)上,將其接成全橋四臂工作方式,由直流穩(wěn)壓電源供電,構(gòu)成重量檢測電路。
3.3A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理
A/D轉(zhuǎn)換是計算機在過程控制中進行數(shù)據(jù)處理的主要接口。本系統(tǒng)選用ADC0809芯片,將重量檢測輸岀的模擬電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。同時考慮與外設(shè)進行通訊時,需電平轉(zhuǎn)換且為進一步提高抗干擾能力,選用光電隔離器作為數(shù)據(jù)傳輸電路。A/D轉(zhuǎn)換是由可編程I/O接口芯片8255A控制,向其START端輸入一啟動脈沖,開始轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換后由EOC發(fā)出結(jié)束信號使單片機P,口向CPU發(fā)出中斷請求,待CPU發(fā)出選通信號時,數(shù)據(jù)經(jīng)光電隔離器送入單片機P。口待處理。
3.4顯示驅(qū)動
為能直接觀測倉庫進岀料時稱量的作業(yè)情況,選用LCD(液晶顯示器)顯示稱量的序號、重量等。其顯示驅(qū)動部分選用交流CMOSCC14543芯片。系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)經(jīng)8751單片機處理后通過P"?R.3口送到驅(qū)動電路。另外采用4位鎖存4線一16線譯碼器CC4514作為地址譯碼器,由8751單片機P14~P]7向CC4514送入顯示的位信號,經(jīng)譯碼后控制其位顯。當(dāng)其數(shù)據(jù)鎖存信號輸入LE=0時,液晶顯示器顯示對應(yīng)數(shù)據(jù)。
4軟件設(shè)計
微機控制自動稱重和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括系統(tǒng)作業(yè)過程控制的主程序設(shè)計和用于單片機與稱重系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通訊以及實現(xiàn)各種重量數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示、記錄等部分子程序的設(shè)計。特別是考慮到實際測量中盡量避免一些工藝及設(shè)備精度等帶來的影響,進一步保證稱量的精度,在軟件控制中設(shè)置了3個數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié):
(1) 多次采樣排隊取中值
考慮材料被吊起稱重時的擺動,使傳感器受力不穩(wěn)定而影響測量精度,每吊一鉤材料設(shè)計采樣5次,按由大到小順序排列,取其中值作為最后測量數(shù)據(jù)。
(2) 減零點
考慮實際測量中傳感器受溫度影響產(chǎn)生的零點漂移和蠕變經(jīng)及稱重時的皮重,每測同一類材料前,首先測零點W°將結(jié)果暫存,然后每測一鉤鋼材用其結(jié)果減W。得被測材料重量真值。
(3) 非線性修正
考慮電阻應(yīng)變片傳感器作為重量檢測,雖較其他傳感器精度高、測量量程大,但其傳感器本身存在一定的非線性偏差(如2圖示),一般不能保證理想的輸入輸出線性關(guān)系,因此影響測量精度。為解決此問題,根據(jù)其非線性變化規(guī)律計算出一定載荷范圍的修正值,制成表存放在固定的區(qū)域中,在測得重量“真值”后找其對應(yīng)的修正值進行修正,以進一步保證測量精度。
圖2非線性編差示童圖
5結(jié)束語
本設(shè)計來源于生產(chǎn)實際,在整個系統(tǒng)操作過程中,既有直觀的顯示,方便的鍵盤控制,又可進行數(shù)量的打印記錄。系統(tǒng)中由計算機對檢測環(huán)節(jié)固有的非線性和數(shù)據(jù)的離散性等進行處理,同時采用光電耦合電路進行數(shù)據(jù)的傳輸,有力地提高了系統(tǒng)的抗干擾能力,提高了測量精度。在軟件編輯方面通用性較強,對響應(yīng)數(shù)據(jù)稍作修改,可應(yīng)用于較大范圍的稱量。
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