自動稱重系統(tǒng)畢業(yè)論文0自動稱重系統(tǒng)畢業(yè)論文目 錄1 引言 .12 國內(nèi)電子稱重的現(xiàn)狀 .13 電子 稱重技術(shù)發(fā)展的趨勢 .23.1 稱重傳感器 .23.2 稱重儀表 .23.3 承載器 .34 乳粉包裝稱重的工藝流程 .35 系統(tǒng)方案的設(shè)計 .35.1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 .35.1.1 系統(tǒng)的技術(shù)要求和傳感器選擇 .45.1.2 測量放大器及求和器 .55.1.3A/D 轉(zhuǎn)換芯片的選擇 .65.1.4 存儲器的擴(kuò)展 .75.1.5 鍵盤及顯示接口擴(kuò)展 .75.1.6 輸出接口擴(kuò)展 .95.1.7 系統(tǒng)的電源電路介紹 .95.2 系統(tǒng)軟件設(shè)置 .115.2.1 乳粉包裝稱重對象的數(shù)學(xué)模型分析 .115.2.2 系統(tǒng)補償?shù)脑砗头桨?.125.2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計原則 .125.2.4 存儲區(qū)分配及程序流程圖 .126 抗干擾技術(shù)及措施 .156.1 硬件抗干擾的設(shè)計 .156.2 電源的干擾以及抑制措施 .166.3 空間干擾的防御措施 .167 結(jié)束語 .168 致謝 .16參考文獻(xiàn)： .16自動稱重系統(tǒng)畢業(yè)論文1ABSTRACT.17自動稱重系統(tǒng)畢業(yè)論文1乳粉包裝自動稱重系統(tǒng)的設(shè)計摘要：論文分析了國內(nèi)外稱重技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，主要討論了一個用于工業(yè)控制且功能較齊全的自動稱重系統(tǒng)的開發(fā)。隨著自動化和管理現(xiàn)代化的進(jìn)展，自動在線稱重,快速動態(tài)稱重和稱重系統(tǒng)中有了很大的發(fā)展，進(jìn)一步采用新技術(shù)，開發(fā)各種自動稱重系統(tǒng),提高稱重的準(zhǔn)確度。論文所介紹的自動稱重系統(tǒng)是應(yīng)用于工業(yè)上的乳粉包裝自動稱重中的，它的實現(xiàn)有兩個過程，第一階段由異步電機帶動粗螺旋推進(jìn)器給料，這一階段可看成為粗調(diào)過程，給料重量一定要小于額定重量。第二階段由步進(jìn)電機帶動細(xì)螺旋推進(jìn)器進(jìn)料，可看成是細(xì)調(diào)過程，使實際重量等于要求的額定重量。本系統(tǒng)應(yīng)用了傳感器，各種芯片及單片機。工業(yè)性能強，便于應(yīng)用與工業(yè)上。關(guān)鍵詞:自動稱重系統(tǒng) 粗調(diào) 細(xì)調(diào)ABSTRACT: On the basis of researching on the progress of technology of weighing, this paper discusses the development of automatic weighing system which has a complete function.With the progress of automation in industry and modernization in management, there is much progress in weighing online, fast and dynamic weighing and system of weighing .Adopting newer technology, developing diversifided automatic weighing system, improving accuracy and enhancing network function are emphasized in every country nowadays. .Besides the function of collecting, processing, displaying and communicating of data about weight, the automatic weighing system can also save data in database and print data in report form. It can also visit and query the records in database. The articleintroduced the automatic name heavy system is applies in theindustry the powdered milk packing automatic name heavy center, itsrealization has two processes, the first stage plays rough the spiralpropeller by the asynchronous machine belt to give the material, thisstage worthy of looking at becomes the coarse adjustment process,certainly must be smaller than the schedule weight for the materialweight. The second stage by step of machine impetus thin spiralpropeller feeding, may regard as is the thin accent process, causesthe actual weight to be equal to the request the schedule weight. Thissystem has applied the sensor, each kind of chip and monolithicintegrated circuit. The industry performance is strong, isadvantageous for in the application and the industry.自動稱重系統(tǒng)畢業(yè)論文2Key words: Automatic Weighing System; Coarse adjustment; Thin accent1 引言電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，促進(jìn)了微型計算機測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，從國防技術(shù)、航空航天等到日常生活中的電梯、微波爐等都采用到了微機測控技術(shù)。工業(yè)生產(chǎn)中的自動稱重系統(tǒng)就是微機測控技術(shù)的應(yīng)用。自動稱重系統(tǒng)主要包括稱重裝置和數(shù)據(jù)的存儲兩大部分。物料計量是工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易流通中的重要環(huán)節(jié)。稱重裝置或衡量器是不可缺少的計量工具。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和商品流通的擴(kuò)大，衡器的需求也日益增多，過去沿用的機械杠桿秤已不能適應(yīng)上產(chǎn)自動化和管理現(xiàn)代化的要求。自六十年代以后，由于傳感器技術(shù)和電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子稱重技術(shù)日趨成熟，并逐步取代機械秤。尤其是七十年代初期，微處理機的出現(xiàn)使電子稱重技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展?？焖佟⒒创_、操作方便、消除人為誤差、功能多樣化等方面己成為現(xiàn)代稱重技術(shù)的主要特點。稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而工作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強企業(yè)管理、改善經(jīng)營等多方面的作用。稱重裝置應(yīng)用己遍及到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。但是，我國在這方面的產(chǎn)品少且功能不齊全，所以改善現(xiàn)有稱重裝置、開發(fā)研究功能齊全的自動稱重系統(tǒng)是勢在必行的。2 國內(nèi)電子稱重的現(xiàn)狀我國從六十年代中期開始研制和生產(chǎn)電子秤，初期為模擬指針式，后來發(fā)展成數(shù)字式。由于當(dāng)時技術(shù)條件的限制，產(chǎn)品準(zhǔn)確度低、可靠性差，適應(yīng)工廠惡劣環(huán)境的能力差，一直故障率和損壞率都很高。自八十年代初以來，開展了與國外技術(shù)交流和合作，引進(jìn)了一批樣機、生產(chǎn)技術(shù)和加工測試設(shè)備；通過消化、吸收和改造，使電于稱重裝置的綜合水平有了很大的提高。產(chǎn)品品種發(fā)展到幾十種包括電子計價秤，電子臺秤、電子吊秤、電子汽車衡、電子皮帶秤、電子軌道秤、電子包裝秤。電子配料秤以及各種專用電子秤。這此產(chǎn)品中作為商用靜態(tài)秤都已能滿足國際法制汁量組織（O、I 、 M、 L） III 級秤 3000d 的要求。靜態(tài)使用的工藝秤也都能達(dá)到 0.10.3的準(zhǔn)確度。動態(tài)計量用的皮帶秤能做到 0.250.5，動態(tài)軌道衡能達(dá)到國家規(guī)定的 0.5 級的要求，個別的產(chǎn)品也可達(dá)到 0.2 級?？偟膩碚f我國電子稱重裝置的水平相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家八十年代中期水平。這里應(yīng)強調(diào)的是有少數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)已處于國際先進(jìn)水平。這表明我國在引進(jìn)消化國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，走自動稱重系統(tǒng)畢業(yè)論文3上了自行開發(fā)的道路。但是同發(fā)達(dá)國家相比，尚存在著不少的差距，突出表現(xiàn)在數(shù)量上電子衡器所占比例僅為 6.6，其次是品種尚少，功能不齊全，不能滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)科技進(jìn)步的全部需要，第三是有些制造廠的產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性還比較差，產(chǎn)品好的廠家，其所用的關(guān)鍵配套件還得依賴于進(jìn)口，例如動態(tài)軌道衡用的高穩(wěn)定性稱重傳感器還大部分依賴于進(jìn)口。應(yīng)該看到中國的大市場本身就為電子稱重裝置的發(fā)展開辟了廣闊的前景。據(jù)調(diào)查冶金企業(yè)是電子衡器的最大用戶每年新增和更換的各類工業(yè)電子秤約 5000 臺，其他工業(yè)交通部門如港日、鐵道、煤炭、建材、化工、飼料以及商業(yè)部門都需要在技術(shù)進(jìn)步中裝備人量的電子稱重裝置。因此有人稱衡器工業(yè)為朝陽工業(yè)也是有道理的。3 電子稱重技術(shù)發(fā)展的趨勢自七十年代以來，發(fā)達(dá)國家在電子稱重方面，無論從技術(shù)水平、品種和規(guī)模等方面都達(dá)到了較高水平。在技術(shù)水平方面的主要標(biāo)志是準(zhǔn)確度、長期穩(wěn)定性和可靠性。目前作為貿(mào)易結(jié)算用的靜態(tài)秤（如平臺秤、汽車衡、靜態(tài)軌道衡等）己能做到 O、l、M、L 規(guī)定的 3000d（分度） ，最高可做到 6000d。在穩(wěn)定性方面要求一年內(nèi)不允許超差。在可靠性方面稱重傳感器在正常使用條件下的壽命一般在十年以上，儀表的平均故障間隔時（MTBF）都超過 2000 小時，有些產(chǎn)品達(dá)到 5000 小時。在生產(chǎn)過程用電子秤方面，由于加強了應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境（高溫、振動、粉塵、電磁干擾、爆炸危險等）下使用；準(zhǔn)確度一般能做到 0.103。在品種方面隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要和新技木的應(yīng)用，出現(xiàn)了新品種，如非連續(xù)式自動累加秤、電腦組合包裝秤、高速自動包裝秤等、這些自動秤往往與生產(chǎn)過程緊密相連，成為生產(chǎn)線的一個組成部分，或者與生產(chǎn)機械組合成一臺機電一體化設(shè)備。電子稱重裝置主要由承載器、稱重傳感器和稱重儀表三部分組成，稱重方式也是電子稱重技術(shù)不可分割的內(nèi)容，下面分別敘述其進(jìn)展和發(fā)展趨勢。3.1 稱重傳感器稱重傳感器是電子稱重的核心部件，它把重力轉(zhuǎn)換成電信號。稱重傳感器從原理上分有很多種，包括電阻應(yīng)變式、壓磁式、電容式、振弦式、電感式、核輻射式等，但從準(zhǔn)確度、重復(fù)性、經(jīng)濟(jì)性、使用方便等方面綜合考慮，目前大量生產(chǎn)的仍然是電阻應(yīng)變式傳感器。它在稱重傳感器中所占的比例達(dá) 90以上。電阻應(yīng)變式傳感器近幾年在性能上又有了提高， 隨著工業(yè)控制系統(tǒng)向數(shù)字化發(fā)展，近幾年來數(shù)字式稱重傳感器也被開發(fā)和應(yīng)用。由干它直接輸出數(shù)字量，大大提高了傳輸中的抗干擾能力，并使得與計算機的通信極為方便。由于取消了儀表中的模擬放大、A/D 轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，使儀表大為簡化在計算機中顯示和控制的場合，可以不用稱重儀表。目前這種傳感器大致有兩類：電阻應(yīng)變式數(shù)字稱重傳感器和新型數(shù)字式稱重傳感器。自動稱重系統(tǒng)畢業(yè)論文43.2 稱重儀表稱重儀表由于采用了低漂移高增益放大器、高分辨率 AD 轉(zhuǎn)換器、單片微型機、電可擦存儲器（EEPROM）和非易失性隨機存儲器（NOVRAM） ，使其性能和功能都有了很大提高。近幾年來稱重儀表又增加了兩項新技術(shù)： （積分的增量）調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器和印刷電路板的表面安裝技術(shù)（SMT） 。這些新技術(shù)的采用，進(jìn)一步提高了儀表性能和可靠性，井為儀表小型化創(chuàng)造了有利條件。在性能上已能做到：非線性優(yōu)于 0.01靈敏度優(yōu)十 0.2Vd，A D 轉(zhuǎn)換速度一般為 1030次秒，用于動態(tài)稱重可達(dá) 100 次秒以上。由于采用了比較方式測量，傳感器供橋電源和 AD 轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電源共用一個電源，使電源波動的影響得到了補償。在功能上也比較齊全，人部分是用軟件來實現(xiàn)。這些功能包拈：各種參數(shù)的設(shè)定；如分度值、最大秤量、小數(shù)點、固定皮重等設(shè)定；零點自功跟蹤；自動去皮；量程自動校準(zhǔn)；動態(tài)檢測；開機自檢和故障診斷，停電數(shù)據(jù)保擴(kuò)：超載報警：非線性補償；以及毛重、凈重、皮重和累加值的顯示等。有些專用的儀表中還有附加的各種功能。為了便于與計算機通信，現(xiàn)代稱重儀表都配有各種輸出接口供選用。如 RS232C、RS485 或RS422A、20mA 電流環(huán)、模擬量（420mA）以及繼電器接點輸出。有些制造廠為了加強儀表與計算機的通信，采用直接與工業(yè)控制機總線相連的方式。如西門子 SIWARE 稱重儀的輸出能直接與兩門子 PLC 控制器的總線相連。為了適應(yīng)各種應(yīng)用的需要，當(dāng)前稱重儀表發(fā)展的一個趨勢是：通過硬件或軟件的積木式組合來實現(xiàn)不同的功能需求。例如在儀表機箱內(nèi)通過不同電路板的組合或更換軟件存儲芯片，來實現(xiàn)不同的功能，以滿足各種用途。3.3 承載器承載器是承載重力并將力傳遞到稱重傳感器的機械結(jié)構(gòu)。國外已較多的采用 CAD 進(jìn)行承載器（秤臺或秤架）的設(shè)計，在保證一定強度和剛度的前提下優(yōu)化設(shè)計，從而達(dá)到節(jié)省鋼材，降低造價的目的。據(jù)國外資料介紹，在電子稱重裝置中，稱重傳感器的價格這幾年變動不大，儀表價格隨著電子器件價格下降而成下降趨勢，而占成本比重比較大的承載器由于鋼材和加工費用的上漲使成本提高。回此要降低成本提高競爭力，重點是降低秤臺造價，所以優(yōu)化設(shè)計，發(fā)展薄型結(jié)構(gòu)己是制造廠向的主要目標(biāo)。隨著工業(yè)自動化和管理現(xiàn)代化的進(jìn)展，自動在線稱重、快速在線稱重和稱重系統(tǒng)有了很大發(fā)展。進(jìn)一步采用新技術(shù)，開發(fā)各種自動稱重系統(tǒng)，提高動態(tài)稱重的準(zhǔn)確度，加強網(wǎng)絡(luò)功能是當(dāng)今各國發(fā)展的重點。本課題正是從這一方面出發(fā)進(jìn)行設(shè)計的，使得本課題設(shè)計的自動稱重系統(tǒng)既能獲取稱重自動稱重系統(tǒng)畢業(yè)論文5信息，又能實現(xiàn)對稱重信息的管理，而且其穩(wěn)定性好，稱量速度快、精度高，可連續(xù)自動稱重，顯示、打印稱量結(jié)果，實現(xiàn)了稱重數(shù)據(jù)的存儲，并且該自動稱重系統(tǒng)還實現(xiàn)了可視化，從而杜絕不真實計量現(xiàn)象，維護(hù)企業(yè)和客戶的利益。另外，其界面直觀，便于使用。4 乳粉包裝稱重的工藝流程圖 1 為乳粉包裝稱重系統(tǒng)的工藝流程圖。當(dāng)輸送帶把一個空的乳粉袋送往落料管下方時，稱重系統(tǒng)開始工作。異步電機啟動，帶動粗螺旋推進(jìn)器（又稱絞籠）旋轉(zhuǎn)，推動乳粉從落料管落下。當(dāng)乳粉重量接近設(shè)定重量時（略小于設(shè)定重量） ，停止粗螺旋推進(jìn)器進(jìn)料，然后啟動細(xì)螺旋推進(jìn)進(jìn)行微量添加，直到乳粉重量滿足給定重量的要求。細(xì)螺旋推進(jìn)器由步進(jìn)電機帶動。一袋乳粉稱重滿足要求后，由輸送帶把該袋乳粉傳到下一道工序進(jìn)行包裝，而后面的空袋又輸送來，進(jìn)行第二袋乳粉的稱重，如此周而復(fù)始的工作，乳粉稱重分為兩個階段，第一階段由異步電機帶動粗螺旋推進(jìn)器給料，這一階段可看成為粗調(diào)過程，給料重量一定要小于額定重量。第二階段由步進(jìn)電機帶動細(xì)螺旋推進(jìn)。圖 1：乳粉包裝稱重系統(tǒng)工藝流程圖5 系統(tǒng)方案的設(shè)計5.1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成該硬件電路系統(tǒng)實際上就是一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，任務(wù)是把由壓力傳感器輸出的 420mA 的電流信號轉(zhuǎn)換來的 0SV 的電壓信號傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。然后 AD 轉(zhuǎn)換器將該模擬信號轉(zhuǎn)換為00HFFH 的數(shù)字信號，當(dāng)其轉(zhuǎn)換結(jié)束時發(fā)送轉(zhuǎn)換結(jié)束信號給單片機，單片機對其轉(zhuǎn)換后的結(jié)果進(jìn)行濾波、量化等處理，處理后的結(jié)果送往 LED 進(jìn)行顯示。乳粉袋料斗散乳粉稱重傳感器 輸入通道 MCS-51單片機 輸出通道異步電機步進(jìn)電機自動稱重系統(tǒng)畢業(yè)論文65.1.1系統(tǒng)的技術(shù)要求和傳感器選擇 傳感、通信、計算機技術(shù)構(gòu)成現(xiàn)代信息的三大基礎(chǔ)，80 年代是個人計算機，90 年代是計算機網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計 21 世紀(jì)第一個 10 年熱點很可能是傳感、執(zhí)行與檢測。傳感器的作用主要是獲取信息、是信息技術(shù)的源頭。在信息時代里，隨著各種系統(tǒng)的自動化程度和復(fù)雜度的增加，需要獲取的信息越來越多，不僅對傳感器的精度、可靠性和響應(yīng)要求越來越高，還要求傳感器與標(biāo)準(zhǔn)輸出形式以便和系統(tǒng)連接。顯然傳統(tǒng)的傳感器因其功能差，體積大，很難滿足要求。發(fā)展高性能的，以硅材料為主的各種先進(jìn)的傳感器已成為必然。如諧振式、電容式、光電式和場效應(yīng)化學(xué)傳感器等。盡管它們的敏感機理不同，但其總的共同特點是向微型化、智能化發(fā)展。是因近年來，微電子，微機械，新材料，新工藝的發(fā)展與計算機、通信技術(shù)的結(jié)合創(chuàng)造出新一代的傳感器與檢測系統(tǒng)。新型的電子稱重系統(tǒng)，大都采用傳感器作為載重量度以及轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)是高精度的稱重系統(tǒng)。要求使用精度高、性能穩(wěn)定的壓力傳感器。壓力傳感器通常以應(yīng)變片為敏感元件，壓力傳感器一般按檢測對象分類，包括加速度傳感器、荷重傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器。檢測原理有壓阻式和壓電式。我們知道硅鍺半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶都是多個極值，由于受應(yīng)力作用，晶格間距發(fā)生變化，導(dǎo)帶極值發(fā)生移動，導(dǎo)致禁帶寬度的變化；同時能谷發(fā)生轉(zhuǎn)移，使載流子遷移率 u 不相同，故引起電阻率的變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。電阻應(yīng)變片是進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變測量的關(guān)鍵元件，同時也是用來制造荷重、扭矩、加速度、位移、壓力等傳感器的敏感元件。電阻應(yīng)變片分為金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片。半導(dǎo)體應(yīng)變片的種類很多，目前使用較多的是體型硅應(yīng)變片和擴(kuò)散硅應(yīng)變片.根據(jù)乳粉包裝稱重系統(tǒng)的工藝流程圖，提出以下技術(shù)要求：（1）該稱重系統(tǒng)中每袋乳粉額定重量為 500 克；（2）要求每小時包裝數(shù)量為 200 袋；（3）系統(tǒng)的稱重控制控制精度要求為0.1根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)要求，壓力傳感器選擇北京長城技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 CYY-1 型微量固態(tài)壓力傳感器，它是由半導(dǎo)體應(yīng)變片構(gòu)成的橋式輸入動態(tài)壓力傳感器，測量范圍是 01kg/cm2，橋路供電電壓為 6V,橋路輸出電壓最大為 20mV，CYY-1 型壓力傳感器的電路圖如圖 2 所示：自動稱重系統(tǒng)畢業(yè)論文7R2RES2R3RES2R4RES2R5RES2R1POT2+6V圖 2：CYY-1 型壓力傳感器圖中 RP 是電橋調(diào)零電位器，為連接調(diào)零電位器方便，橋路本身并未接成閉合橋路，應(yīng)變片共有 5 個接線端子，其中端子 1 和 5 是為接調(diào)零電位器而設(shè)置的，該外接電位器的精度將直接影響到測量精度及靈敏度，因此不宜選得過大，一般以小于橋臂電阻的十分之一為宜。如不需要調(diào)零，可直接把 1 和 5 端短接作為橋路輸出的一個端子。傳感器組數(shù) N 的選擇由下式計算：N(KG0C)/M式中 K 為安全系數(shù)，該系統(tǒng)選 K=2,C 為稱臺自重，該系統(tǒng)稱臺自重為 1500 克，M 為最大量程，取 m1000 克，G0 為 1 袋乳粉的重量，則 N2.5，實際取 N=3，所以本稱重系統(tǒng)采用了三組橋路，見系統(tǒng)的硬件原理圖所示：R17POT2R12RES2R20POT212 45 61413U10ANE521GND+15V-15V+15V圖 3：OP07 接口電路模擬輸入端5.1.2測量放大器及求和器 選擇測量放大器要注意增益及干擾問題。該系統(tǒng)選擇 INA102 型測量放大器，它是低功率高精度測量放大器，由內(nèi)膜電阻提供優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性，用先進(jìn)的激光微調(diào)技術(shù)保證有高的增益精度和共模抑制比，同時又不需要昂貴的外部元件，因此它適用于前置放大器應(yīng)用的場合。INA102 測量放大器的結(jié)構(gòu)如圖 4 所示，其主要特性如下：自動稱重系統(tǒng)畢業(yè)論文8（1）靜態(tài)電流：最大電流為 750Ua;（2）內(nèi)部增益