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機(jī)械秤雖結(jié)構(gòu)簡單，但存在靈敏度低、精確度差、控制動(dòng)作慢的缺點(diǎn)，機(jī)械誤差比較大。隨著電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)在稱重系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越多，已廣泛應(yīng)用在糧食、化肥及輕工業(yè)等行業(yè)。其中一類稱重系統(tǒng)便是以陶瓷壓力傳感器為核心，所受壓力會(huì)直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓成正比的電壓信號(hào)，進(jìn)而傳輸給信號(hào)放大器。陶瓷壓力傳感器具有高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，但其僅適用于液體、氣體環(huán)境中，不適用于本文涉及的乳粉稱重系統(tǒng)。
電子稱重在生產(chǎn)生活中扮演著重要角色，提高稱重系統(tǒng)的精準(zhǔn)度，提高工作效率，降低能耗，對(duì)于促進(jìn)工業(yè)發(fā)展具有重要意義。電子稱重系統(tǒng)在技術(shù)水平方面的主要指標(biāo)是準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水果稱重分級(jí)、農(nóng)牧業(yè)自動(dòng)飼喂、地磅設(shè)計(jì)、工業(yè)原料定量稱重等領(lǐng)域，對(duì)提高工業(yè)自動(dòng)化水平、保障居民生活水平有重要意義。
目前，物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)正在快速發(fā)展，電子稱重系統(tǒng)今后的一個(gè)重要發(fā)展方向就是與其相結(jié)合，構(gòu)建各類智能的、無人的、通信的稱重系統(tǒng)，比如應(yīng)用于地磅無人值守系統(tǒng)，有望進(jìn)一步提高工作效率、降低原料消耗、節(jié)約人力成本、提高生活水平。
1稱重系統(tǒng)硬件
本設(shè)計(jì)擬采用電阻應(yīng)變式傳感器，其核心是電阻應(yīng)變片，利用金屬電阻絲在張力作用下伸長變細(xì)電阻增加的原理，即金屬電阻隨所受應(yīng)變而變化的效應(yīng)而制成。電阻應(yīng)變式傳感器會(huì)將所受壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行分析，進(jìn)而單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出脈沖指令進(jìn)行控制給料，實(shí)現(xiàn)乳粉的自動(dòng)稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本自動(dòng)稱重系統(tǒng)由稱重環(huán)節(jié)、單片機(jī)控制環(huán)節(jié)、給料環(huán)節(jié)三個(gè)部分組成。系統(tǒng)硬件組成如圖１所示。

１．１稱重模塊
本項(xiàng)目采用電阻應(yīng)變式稱重原理的稱重傳感器進(jìn)行系統(tǒng)測量分析，稱重傳感器接收到壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳給ＨＸ７１１Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)化器，ＨＸ７１１Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)化器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。與同類型其它芯片相比，ＨＸ７１１Ａ／Ｄ具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)性能和可靠性。
１．２單片機(jī)模塊
單片機(jī)控制模塊以ＡＴ８９Ｃ５２單片機(jī)為核心，其含８ｋ字節(jié)Ｆｌａｓｈ閃速存儲(chǔ)器、２５６字節(jié)內(nèi)部ＲＡＭ、３２個(gè)I／Ｏ口線。數(shù)字信號(hào)經(jīng)濾波器傳給單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)比較。
１．３給料模塊
本項(xiàng)目以５７ＨＳ２２步進(jìn)電機(jī)為核心進(jìn)行給料，給料環(huán)節(jié)分為快速給料環(huán)節(jié)（粗加工）和慢速給料環(huán)節(jié)（精加工），通過單片機(jī)判斷實(shí)際重量與預(yù)期重量差，通過改變步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變加工方案。５７ＨＳ２２步進(jìn)電機(jī)性能穩(wěn)定、高效精準(zhǔn)、高速響應(yīng)，不丟步以實(shí)現(xiàn)接受單片機(jī)信號(hào)，調(diào)節(jié)自身轉(zhuǎn)速以達(dá)到對(duì)進(jìn)給量的控制。
整個(gè)給料裝置如圖２所示，該裝置利用齒輪與鏈條嚙合，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料推桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而完成精確給料任務(wù)。電動(dòng)機(jī)與齒輪相結(jié)合，通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于齒輪并沒有全部帶齒，鏈條固定在上下板面上，從而實(shí)現(xiàn)往復(fù)過程。當(dāng)齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪與上鏈條嚙合，實(shí)現(xiàn)裝置向右運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行給料。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)到下部時(shí)，實(shí)現(xiàn)裝置向左運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)備進(jìn)行再次給料。乳粉被裝置送到下方承重傳感器上，實(shí)現(xiàn)乳粉的稱重過程。該裝置可以通過控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，齒輪齒數(shù)量的多少來控制加工方式，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)給料。

2稱重系統(tǒng)軟件
本稱重系統(tǒng)軟件由３個(gè)分模塊構(gòu)成，分別是主程序模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊：
１）主程序模塊：主要進(jìn)行系統(tǒng)和可編程芯片初始化以及對(duì)各模塊進(jìn)行按需調(diào)用和管理。
２）數(shù)據(jù)處理模塊：主要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和管理。
３）顯示模塊：對(duì)稱重結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
本稱重系統(tǒng)的整體程序流程如圖３所示。

3結(jié)束語
本文基于電阻應(yīng)變式壓力傳感器、單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)對(duì)袋裝乳粉自動(dòng)稱重系統(tǒng)進(jìn)行了硬件和軟件設(shè)計(jì)。硬件方面，分析了稱重模塊、單片機(jī)模塊和給料模塊；軟件方面，分析了主程序模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊。本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，與步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行通信，具有實(shí)時(shí)性和交互性的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較高的測量精度和穩(wěn)定性。

作者：魏子涵；薛曉東；潘曉東；林樹芃；陳晶；晁雪薇

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