1、 乳粉包裝自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告目錄 TOC o 1-5 h z 引言 5.國(guó)內(nèi)電子稱(chēng)重的現(xiàn)狀 5.電子稱(chēng)重技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì) 6.稱(chēng)重傳感器 7.稱(chēng)重儀表 7.承載器 8.乳粉包裝稱(chēng)重的工藝流程 9 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 1.0 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 1.0系統(tǒng)的技術(shù)要求和傳感器選擇 1.0.測(cè)量放大器及求和器 1.35.1.3A/D 轉(zhuǎn)換芯片的選擇 1.4存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 1.7鍵盤(pán)及顯示接口擴(kuò)展 1.7輸出接口擴(kuò)展 2.0系統(tǒng)的電源電路介紹 2.1系統(tǒng)軟件設(shè)置 錯(cuò)誤. ！未定義書(shū)簽。乳粉包裝稱(chēng)重對(duì)象的數(shù)學(xué)模型分析 錯(cuò). 誤！未定義書(shū)簽。系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)脑砗头桨?錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2、原則 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。存儲(chǔ)區(qū)分配及程序流程圖 2.3抗干擾技術(shù)及措施 2.7硬件抗干擾的設(shè)計(jì) 2.7電源的干擾以及抑制措施 2.8空間干擾的防御措施 2.8結(jié)束語(yǔ) 2.8致謝 2.9參考文獻(xiàn)： 2.9ABSTRACT.錯(cuò).誤. ！未定義書(shū)簽摘要：論文分析了國(guó)內(nèi)外稱(chēng)重技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上， 主要討論了一個(gè)用于工業(yè)控制且功能 較齊全的自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。隨著自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的進(jìn)展，自動(dòng)在線(xiàn)稱(chēng)重,快速動(dòng)態(tài)稱(chēng)重和稱(chēng)重系統(tǒng)中有了很大的發(fā)展，進(jìn)一步采用新技術(shù)，開(kāi)發(fā)各種自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng) , 提高稱(chēng)重的準(zhǔn)確度。論文所介紹的自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)是應(yīng)用于工業(yè)上的乳粉包裝自動(dòng)稱(chēng)重中的， 它的實(shí)現(xiàn)有 兩個(gè)過(guò)程，第一階段由異步電機(jī)

3、帶動(dòng)粗螺旋推進(jìn)器給料，這一階段可看成為粗調(diào)過(guò)程， 給料重量一定要小于額定重量。 第二階段由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)細(xì)螺旋推進(jìn)器進(jìn)料， 可看成是 細(xì)調(diào)過(guò)程，使實(shí)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(jī)。 工業(yè)性能強(qiáng)，便于應(yīng)用與工業(yè)上。關(guān)鍵詞 :自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng) 粗調(diào) 細(xì)調(diào)引言電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展， 促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展 和廣泛應(yīng)用，從國(guó)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(jī) 測(cè)控技術(shù)。工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)就是微機(jī)測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用。 自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)主要包 括稱(chēng)重裝置和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)兩大部分。物料計(jì)量是工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易流通中的重要環(huán)節(jié)。 稱(chēng)重

4、裝置或衡量器是不可缺少的計(jì) 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(guò)去沿用 的機(jī)械杠桿秤已不能適應(yīng)上產(chǎn)自動(dòng)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(chēng)重技術(shù)日趨成熟， 并逐步取代機(jī)械秤。尤其是七 十年代初期，微處理機(jī)的出現(xiàn)使電子稱(chēng)重技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。快速、淮確、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(chēng)重技術(shù)的主要特點(diǎn)。稱(chēng)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(gè)組成部 分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化， 它起到了縮短作業(yè)時(shí)間、 改善操作條件、 降低能源和

5、材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營(yíng)等多方面的作用。 稱(chēng)重裝置應(yīng)用己遍及到國(guó)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(guó)在這方面 的產(chǎn)品少且功能不齊全， 所以改善現(xiàn)有稱(chēng)重裝置、 開(kāi)發(fā)研究功能齊全的自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)是 勢(shì)在必行的。國(guó)內(nèi)電子稱(chēng)重的現(xiàn)狀我國(guó)從六十年代中期開(kāi)始研制和生產(chǎn)電子秤， 初期為模擬指針式， 后來(lái)發(fā)展成數(shù)字 式。由于當(dāng)時(shí)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(chǎng)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(lái)， 開(kāi)展了與國(guó)外技術(shù)交流和合作，引進(jìn) 了一批樣機(jī)、生產(chǎn)技術(shù)和加工測(cè)試設(shè)備；通過(guò)消化、吸收和改造，使電于稱(chēng)重裝置的綜合水平有了很大的提

6、高。 產(chǎn)品品種發(fā)展到幾十種包括電子計(jì)價(jià)秤， 電子臺(tái)秤、 電子吊秤、 電子汽車(chē)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(zhuān)用電子秤。 這此產(chǎn)品中作為商用靜態(tài)秤都已能滿(mǎn)足國(guó)際法制汁量組織（O、I、 M 、 L） III 級(jí)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(dòng)態(tài)計(jì)量用的皮帶秤能做到0.250.5%，動(dòng)態(tài)軌道衡能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的 0.5級(jí)的要求，個(gè)別的產(chǎn)品也 可達(dá)到 0.2 級(jí)?？偟膩?lái)說(shuō)我國(guó)電子稱(chēng)重裝置的水平相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家八十年代中期水平。 這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是有少數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)已處于國(guó)際先進(jìn)水平。 這表明我國(guó)在引進(jìn)消化國(guó)外先 進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上， 走上了自

7、行開(kāi)發(fā)的道路。 但是同發(fā)達(dá)國(guó)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(mǎn)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(chǎng)的產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性還比較 差，產(chǎn)品好的廠(chǎng)家， 其所用的關(guān)鍵配套件還得依賴(lài)于進(jìn)口，例如動(dòng)態(tài)軌道衡用的高穩(wěn)定 性稱(chēng)重傳感器還大部分依賴(lài)于進(jìn)口。應(yīng)該看到中國(guó)的大市場(chǎng)本身就為電子稱(chēng)重裝置的發(fā)展開(kāi)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(hù)每年新增和更換的各類(lèi)工業(yè)電子秤約 5000 臺(tái)，其他工 業(yè)交通部門(mén)如港日、鐵道、煤炭、建材、化工、飼料以及商業(yè)部門(mén)都需要在技術(shù)進(jìn)步中 裝備人量的電子稱(chēng)重裝置。因此有人稱(chēng)

8、衡器工業(yè)為朝陽(yáng)工業(yè)也是有道理的。電子稱(chēng)重技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)自七十年代以來(lái)， 發(fā)達(dá)國(guó)家在電子稱(chēng)重方面， 無(wú)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(zhǎng)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(tái)秤、汽車(chē)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(chēng)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(shí)（MTBF）都超過(guò)2000小時(shí)，有些產(chǎn)品達(dá)到5000小時(shí)。在生產(chǎn)過(guò)程用電子秤方面, 由于加強(qiáng)了應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)，能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境（

9、高溫、振動(dòng)、粉塵、電磁干擾、爆炸危險(xiǎn)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(dòng) 累加秤、電腦組合包裝秤、高速自動(dòng)包裝秤等、這些自動(dòng)秤往往與生產(chǎn)過(guò)程緊密相連， 成為生產(chǎn)線(xiàn)的一個(gè)組成部分，或者與生產(chǎn)機(jī)械組合成一臺(tái)機(jī)電一體化設(shè)備。電子稱(chēng)重裝置主要由承載器、 稱(chēng)重傳感器和稱(chēng)重儀表三部分組成， 稱(chēng)重方式也是電 子稱(chēng)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(shì)。稱(chēng)重傳感器稱(chēng)重傳感器是電子稱(chēng)重的核心部件， 它把重力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 稱(chēng)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

10、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(chēng)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(lái)數(shù)字式稱(chēng)重傳感器也被開(kāi)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(jì)算機(jī)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(jiǎn)化在計(jì)算機(jī)中顯 示和控制的場(chǎng)合，可以不用稱(chēng)重儀表。 目前這種傳感器大致有兩類(lèi)：電阻應(yīng)變式數(shù)字稱(chēng) 重傳感器和新型數(shù)字式稱(chēng)重傳感器。稱(chēng)重儀表稱(chēng)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

11、、單片微型機(jī)、 電可擦存儲(chǔ)器（ EEPROM ）和非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器（ NOVRAM ），使其性能和功能都藝一（積分的增量）調(diào)制型有了很大提高。近幾年來(lái)稱(chēng)重儀表又增加了兩項(xiàng)新技術(shù)： 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(xiàn)性?xún)?yōu)于 0.01 %靈敏度優(yōu)十0.2V /d , A/ D轉(zhuǎn)換速度一般為1030次/秒，用于動(dòng)態(tài)稱(chēng)重可 達(dá) 100 次秒以上。由于采用了比較方式測(cè)量，傳感器供橋電源和 A D 轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電 源共用一個(gè)電源，使電源波動(dòng)的影響得到了補(bǔ)償。在功能上也比較齊全，人部分是

12、用軟件來(lái)實(shí)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(diǎn)、固定皮重等設(shè)定；零點(diǎn)自功跟蹤；自動(dòng)去皮；量程自動(dòng) 校準(zhǔn)；動(dòng)態(tài)檢測(cè)；開(kāi)機(jī)自檢和故障診斷，停電數(shù)據(jù)保擴(kuò)：超載報(bào)警：非線(xiàn)性補(bǔ)償；以及 毛重、凈重、皮重和累加值的顯示等。有些專(zhuān)用的儀表中還有附加的各種功能。為了便于與計(jì)算機(jī)通信，現(xiàn)代稱(chēng)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(diǎn)輸出。有些 制造廠(chǎng)為了加強(qiáng)儀表與計(jì)算機(jī)的通信， 采用直接與工業(yè)控制機(jī)總線(xiàn)相連的方式。 如西門(mén) 子 SIWARE 稱(chēng)重儀的輸出能直接與兩門(mén)子 PLC 控制器的總線(xiàn)相連

13、。為了適應(yīng)各種應(yīng)用的需要， 當(dāng)前稱(chēng)重儀表發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)是： 通過(guò)硬件或軟件的積 木式組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能需求。 例如在儀表機(jī)箱內(nèi)通過(guò)不同電路板的組合或更換軟件 存儲(chǔ)芯片，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能，以滿(mǎn)足各種用途。承載器承載器是承載重力并將力傳遞到稱(chēng)重傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)。國(guó)外已較多的采用 CAD 進(jìn)行承載器（秤臺(tái)或秤架）的設(shè)計(jì)，在保證一定強(qiáng)度和剛度的前提下優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而達(dá) 到節(jié)省鋼材，降低造價(jià)的目的。據(jù)國(guó)外資料介紹， 在電子稱(chēng)重裝置中， 稱(chēng)重傳感器的價(jià)格這幾年變動(dòng)不大，儀表價(jià)格隨著電子器件價(jià)格下降而成下降趨勢(shì)， 而占成本比重比較大的承載器由于鋼材和加工 費(fèi)用的上漲使成本提高。 回此要降低成本提高競(jìng)爭(zhēng)力，

14、重點(diǎn)是降低秤臺(tái)造價(jià)，所以?xún)?yōu)化 設(shè)計(jì)，發(fā)展薄型結(jié)構(gòu)己是制造廠(chǎng)向的主要目標(biāo)。隨著工業(yè)自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的進(jìn)展， 自動(dòng)在線(xiàn)稱(chēng)重、 快速在線(xiàn)稱(chēng)重和稱(chēng)重系統(tǒng)有 了很大發(fā)展。進(jìn)一步采用新技術(shù)，開(kāi)發(fā)各種自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)，提高動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的準(zhǔn)確度，加 強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能是當(dāng)今各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)。 本課題正是從這一方面出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)的， 使得本課 題設(shè)計(jì)的自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)既能獲取稱(chēng)重信息， 又能實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)重信息的管理， 而且其穩(wěn)定性 好，稱(chēng)量速度快、精度高，可連續(xù)自動(dòng)稱(chēng)重，顯示、打印稱(chēng)量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)的 存儲(chǔ)，并且該自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了可視化， 從而杜絕不真實(shí)計(jì)量現(xiàn)象，維護(hù)企業(yè)和客 戶(hù)的利益。另外，其界面直觀(guān)，便于使用。乳粉包裝稱(chēng)重

15、的工藝流程圖1為乳粉包裝稱(chēng)重系統(tǒng)的工藝流程圖。 當(dāng)輸送帶把一個(gè)空的乳粉袋送往落料管下 方時(shí)，稱(chēng)重系統(tǒng)開(kāi)始工作。異步電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)粗螺旋推進(jìn)器（又稱(chēng)絞籠）旋轉(zhuǎn)，推動(dòng) 乳粉從落料管落下。當(dāng)乳粉重量接近設(shè)定重量時(shí)（略小于設(shè)定重量） ，停止粗螺旋推進(jìn) 器進(jìn)料，然后啟動(dòng)細(xì)螺旋推進(jìn)進(jìn)行微量添加， 直到乳粉重量滿(mǎn)足給定重量的要求。細(xì)螺 旋推進(jìn)器由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)。 一袋乳粉稱(chēng)重滿(mǎn)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(lái)， 進(jìn)行第二袋乳粉的稱(chēng)重， 如此周而復(fù)始的工作， 乳粉稱(chēng)重分為兩個(gè)階段， 第一階段由異步電機(jī)帶動(dòng)粗螺旋推進(jìn)器給料， 這一階段可看成 為粗調(diào)過(guò)程，給料重量一定要

16、小于額定重量。第二階段由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)細(xì)螺旋推進(jìn)。料斗散乳粉圖1:乳粉包裝稱(chēng)重系統(tǒng)工藝流程圖5系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)的硬件構(gòu)成該硬件電路系統(tǒng)實(shí)際上就是一個(gè)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(hào)轉(zhuǎn)換來(lái)的0SV的電壓信號(hào)傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。然后 AD轉(zhuǎn)換器將 該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為00HFFH的數(shù)字信號(hào)，當(dāng)其轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)發(fā)送轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)給單片 機(jī)，單片機(jī)對(duì)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。5.1.1系統(tǒng)的技術(shù)要求和傳感器選擇傳感、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成現(xiàn)代信息的三大基礎(chǔ)，80年代是個(gè)人計(jì)算機(jī)，90年代是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計(jì)21世紀(jì)第一個(gè)10年熱點(diǎn)很可能是傳感

17、、執(zhí)行與檢測(cè)。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(shí)代里，隨著各種系統(tǒng) 的自動(dòng)化程度和復(fù)雜度的增加，需要獲取的信息越來(lái)越多，不僅對(duì)傳感器的精度、可靠 性和響應(yīng)要求越來(lái)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(mǎn)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(chǎng)效應(yīng)化學(xué)傳感器等。盡管它們的敏 感機(jī)理不同，但其總的共同特點(diǎn)是向微型化、智能化發(fā)展。是因近年來(lái)，微電子，微機(jī) 械，新材料，新工藝的發(fā)展與計(jì)算機(jī)、 通信技術(shù)的結(jié)合創(chuàng)造出新一代的傳感器與檢測(cè)系 統(tǒng)。新型的電子稱(chēng)重系統(tǒng)，大都采用傳感器作

18、為載重量度以及轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)是高精度的稱(chēng)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(cè)對(duì)象分類(lèi)，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(cè)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(gè)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(dòng)，導(dǎo)致禁帶寬度的變化；同時(shí)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(chēng)為壓阻效應(yīng)。電阻應(yīng)變片是進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變測(cè) 量的關(guān)鍵元件，同時(shí)也是用來(lái)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

19、。 半導(dǎo)體應(yīng)變片的種類(lèi)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(chēng)重系統(tǒng)的工藝流程圖，提出以下技術(shù)要求：（1 ）該稱(chēng)重系統(tǒng)中每袋乳粉額定重量為 500 克；（2 ）要求每小時(shí)包裝數(shù)量為 200 袋；（3 ）系統(tǒng)的稱(chēng)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(zhǎng)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(dòng)態(tài)壓力傳感器， 測(cè)量范圍是 01kg/cmA2 ，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:二 +6VR2R3Re S2Re S2R1POT 2R

20、5RE S2R4RE S2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(gè)接線(xiàn)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(cè)量精度及靈敏度， 因此不宜選得過(guò)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(gè)端子。傳 感器組數(shù)N的選擇由下式計(jì)算：N = (KG0 + C)/M式中K為安全系數(shù)，該系統(tǒng)選 K=2,C為稱(chēng)臺(tái)自重，該系統(tǒng)稱(chēng)臺(tái)自重為1500克, M為最大量程，取m = 1000克，G0為1袋乳粉的重量，則N = 2.5，實(shí)際取N=3， 所以

21、本稱(chēng)重系統(tǒng)采用了三組橋路，見(jiàn)系統(tǒng)的硬件原理圖所示：圖3 : OP07接口電路模擬輸入端5.1.2測(cè)量放大器及求和器選擇測(cè)量放大器要注意增益及干擾問(wèn)題。 該系統(tǒng)選擇INA102型測(cè)量放大器，它是 低功率高精度測(cè)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(shí)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(chǎng)合。INA102測(cè)量放大器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其主要特性如下:(1 )靜態(tài)電流：最大電流為 750Ua;內(nèi)部增益：x 1、X10、X100、X1000 ；增益漂移：w 5ppm/ C共模抑制比：90dB偏移電壓漂移：w 2uV/ C偏移電

22、壓：w 100uV/ C非線(xiàn)性：w 0.01%輸入阻抗：10X0INA102的結(jié)構(gòu)決定了它具有高輸入阻抗，輸出級(jí)四 個(gè)匹配良好的電阻用以保證獲得良好的共模抑制比， 所有 的內(nèi)部電阻均由IC上的薄膜鎳鉻鐵合金構(gòu)成，關(guān)鍵電阻 經(jīng)過(guò)激光微調(diào)。該芯片在不接外部電阻的情況下，有四種 增益：將第6、7腳連接，增益G= 1;將第2、6、7腳連 接，G= 10 ;將第3、6、7腳連接，G = 100 ;將第4、6、7腳連接，G= 1000。該系統(tǒng)將第3、6、7腳連接，所以G= 100。INA102芯片 外圍電路見(jiàn)圖 3 中的相關(guān)部分該系統(tǒng)稱(chēng)重傳感器共有三組，每一組輸出接到 INA102 的輸入進(jìn)行放大，三個(gè)

23、INA102 的輸出信號(hào)在求和器求和。 由于壓力傳感器轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)是幅度根小的微 伏級(jí)信號(hào)，很難直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，因此需要對(duì)這以模擬電圖 4： INA102 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 信號(hào)進(jìn)行放大處理。然而，通用運(yùn)算放大器一般都具有毫伏 級(jí)的失調(diào)電壓和每度數(shù)微伏的溫度漂移， 顯然不能用于放大微弱信號(hào)， 因此，在本設(shè)計(jì) 中選用高精度的運(yùn)算放大器 OP07 。OP07 放大器有 A 、D、C、E 各檔，它的主要特征是增益和共模比很高（一般為 100dB ），而其失調(diào)電壓和失調(diào)電流、 溫漂以及噪聲又很小， 其廣泛地應(yīng)用于穩(wěn)定積分、 精密加法、比較、閥值電壓檢測(cè)、微弱信號(hào)精確放大等場(chǎng)合，是一種通用性極強(qiáng)的運(yùn)算

24、 放大器。OP07電源電壓范圍為上318V，輸入電壓范圍為014V，下圖為其接口電路 即模擬輸入端。求和器用 OP07 芯片，接線(xiàn)圖見(jiàn)圖 3 中的相關(guān)部分。5.1.3A/D 轉(zhuǎn)換芯片的選擇 由于單片機(jī)處理的必須是數(shù)字信號(hào)， 而傳感器輸出的卻是模擬量， 所以在單片機(jī)的實(shí)時(shí) 測(cè)控和智能化儀表等應(yīng)用系統(tǒng)中， 需將檢測(cè)到的連續(xù)變化的模擬量壓力轉(zhuǎn)換成離散的數(shù) 字量，才能輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理。所以要進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換器的選擇，主要根據(jù)下面 的技術(shù)指標(biāo)。（ 1 ）分辨率（ Resolution ）對(duì) ADC 說(shuō)，分辨率表示輸出數(shù)字量變化一個(gè)相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量。 轉(zhuǎn)換器的分辨率定義為滿(mǎn)刻度電壓與

25、 2An之比值其中n為ADC的位數(shù)。（ 2 ）量化誤差（ Qizing ErTor ）量化誤差是由 ADC 的有限分辨率而引起的誤差。（3 ）偏移誤差 Offset Error ）偏移誤差是指輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出信號(hào)不為零的值，所以有時(shí)又稱(chēng)為零值誤差。 偏移誤差通常是由于放大器或比較器輸入的偏移電壓或電流引起的。一般在 ADC 外部 加一個(gè)做調(diào)節(jié)用的電位器便可使偏移誤差調(diào)至最小。（4）滿(mǎn)刻度誤差（ Full Scale Error ）滿(mǎn)刻度誤差又稱(chēng)為增益誤差（ Gain Error ）。 ADC 的滿(mǎn)刻度誤差是指滿(mǎn)刻度輸出 數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際輸入電壓與理想輸入電壓之差， 一般滿(mǎn)刻度誤差的調(diào)節(jié)在偏

26、移誤差調(diào) 整后進(jìn)行。（5 ）線(xiàn)性度（ Linearity ）線(xiàn)性度有時(shí)又稱(chēng)非線(xiàn)性度（ Non Lineanty ），它是指轉(zhuǎn)換器實(shí)際的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理 想直線(xiàn)的最大偏移。線(xiàn)性度不包括量化誤差、偏移誤差與滿(mǎn)刻度誤差。（6 ）絕對(duì)精度（ Absolute Accuracy） 在一個(gè)轉(zhuǎn)換器中，任何數(shù)碼相對(duì)應(yīng)的實(shí)際模擬電壓與其理想的電壓值之差并非是一 個(gè)常數(shù)，把這個(gè)差的最大值定義為絕對(duì)精度。（7 ）相對(duì)精度（ Relative Accuracy ） 它與絕對(duì)精度相似，所不同的是把這個(gè)最大偏差表示為滿(mǎn)刻度模擬電壓的百分?jǐn)?shù)， 或者用二進(jìn)制分?jǐn)?shù)來(lái)表示相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。它通常不包括能被用戶(hù)消除的刻度誤差。（8 ）轉(zhuǎn)

27、換速率（ ConversionRate ）ADC 的傳換速率就是能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。而完成一次 A D ）轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間（包括穩(wěn)定時(shí)間） ，則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。超大規(guī)模集成電路技木的發(fā)展，使集成 A D 轉(zhuǎn)換器的發(fā)展速度驚人。品種繁多、 性能各異的滿(mǎn)足不同要求的集成 A/D轉(zhuǎn)換器不斷涌現(xiàn)。因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 時(shí)，首先必須選擇合適的A/D轉(zhuǎn)換器以滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題。A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)的確定與整個(gè)測(cè)量控制系統(tǒng)所要測(cè)量控制的范圍和精度有關(guān)，但 又不能唯一確定系統(tǒng)的精度。因?yàn)橄到y(tǒng)精度設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)較多，包括傳感器變換精度、信 號(hào)預(yù)處理電路精度和A/D轉(zhuǎn)換器及輸出電路

28、、伺服機(jī)構(gòu)精度，甚至還包括軟件控制算 法。A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇主要是位數(shù)的選擇，由于該系統(tǒng)的精度為0.1 %，故選擇分辨力為12位的A/D芯片，另外系統(tǒng)要求采樣時(shí)間短，故選擇了高速A/D轉(zhuǎn)換芯片AD574A。它是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn) 28腳封裝的雙列直插集成A/D轉(zhuǎn)換器， 無(wú)需外接元器件，就可以獨(dú)立完成 A/D轉(zhuǎn)換，內(nèi)部設(shè)有三態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，非線(xiàn)性誤差 為1/2LSB或土 1LSB, 次轉(zhuǎn)換時(shí)間為35us，電源供電為土 5V和土 15V。由于芯片內(nèi) 部比較器有改變量程的電阻和雙極性輸入電阻（10k ），因此AD574A輸入模擬量程范 圍分0+ 10V，0+ 20V，- 5V+ 5V以及一1

29、0V+ 10V共四種。AD574A的邏輯控制輸入信號(hào)有 CE、CS、R/C、12/ 8，用以對(duì)AD574A控制 啟動(dòng)，輸出，當(dāng)CE= 1，CS二0，同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)，AD574A才能處于工作狀態(tài)，其邏輯 關(guān)系見(jiàn)圖5。STS為工作狀態(tài)指示端，STS= 1表示正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)，STS返回到低電 壓時(shí)表示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，該信號(hào)可供微處理器作為中斷或查詢(xún)端。AD574A與8031單片機(jī)的接口電路見(jiàn)原理圖中的相關(guān)部分。R/C12/ 8A0工作狀態(tài)0X0啟動(dòng)12位A/D轉(zhuǎn)換0X1啟動(dòng)8位A/D轉(zhuǎn)換1接1腳（5V）X12位并行輸入有效1接15腳（0V）0咼8位并行輸出有效1接15腳（0V）1低4位加上尾隨4個(gè)零有效

30、圖5 : AD574A的邏輯關(guān)系分別是片選、片時(shí)能、數(shù)據(jù)讀/啟動(dòng)信號(hào)，A0和12/ 8用于控制轉(zhuǎn)換數(shù)為據(jù)長(zhǎng)度（12位或8位）及數(shù)據(jù)格式。無(wú)論啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換、還是輸出結(jié)果，為保證CE為高電平，單片機(jī)的 WR、RD端要通過(guò)與非門(mén)與AD574A的CE端連接。轉(zhuǎn)換結(jié)果分為低4位 和高8位，12/ 8端應(yīng)接地。CS接74LS138譯碼器的Y7端。A0、R/C在讀取結(jié)果時(shí) 保持相應(yīng)電平，故通過(guò)74LS373鎖存器后接入。STS是轉(zhuǎn)換標(biāo)志，用查詢(xún)方式接 P1.0 端。AD574A 的相應(yīng)口地址為：?jiǎn)?dòng)口地址（QIDONG）9C00H，高8位輸出（HDATA ） 9C01H，低四位輸出（LDATA） 9C03H。

31、注意：當(dāng)CE= 1、CS時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，在啟動(dòng) 信號(hào)有效前，R/C必須保持低電平，否則將產(chǎn)生讀數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。5.1.4存儲(chǔ)器的擴(kuò)展該系統(tǒng)用2732作為程序存儲(chǔ)器，因?yàn)?031內(nèi)部的128單元RAM已能滿(mǎn)足該系 統(tǒng)的要求，所以沒(méi)有擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。2732與74LS373的接線(xiàn)圖見(jiàn)原理圖中的相關(guān)部 分。5.1.5鍵盤(pán)及顯示接口擴(kuò)展鍵盤(pán)及顯示接口擴(kuò)展選擇8279可編程鍵盤(pán)/顯示控制器芯片，8279是InteI公司 生產(chǎn)的通用可編程鍵盤(pán)和顯示器接口芯片。由于它本身可提供掃描信號(hào)，因此可代替 CPU完成鍵盤(pán)和顯示器的控制，從而減輕了 CPU的負(fù)擔(dān)。其主要特點(diǎn)如下：（1 ）與MCS - 51等系列單片機(jī)兼容;(

32、2)能同時(shí)執(zhí)行鍵盤(pán)和顯示器操作；(3 )掃描式鍵盤(pán)工作方式；有8個(gè)鍵盤(pán)FIFO (先入先進(jìn))存儲(chǔ)器；帶觸點(diǎn)去抖動(dòng)的二鍵鎖定或 N鍵巡回功能;兩個(gè)8位或16位的數(shù)字顯示器；可左/右輸入的16字節(jié)顯示RAM ；有鍵盤(pán)輸入時(shí)可產(chǎn)生中斷信號(hào)。8279的雙相的三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器將內(nèi)部總線(xiàn)和外部總線(xiàn)DB07用于傳送CPU和 8279之間的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)。CS為片選信號(hào)，當(dāng)為低電平時(shí)，CPU才選中8279 讀寫(xiě)，A0用于區(qū)分信息的特征，當(dāng) A0為1時(shí)，CPU寫(xiě)入8279的信息為命令，CPU 從8279讀出的信息為8279的狀態(tài)，當(dāng)A0為0時(shí)，I/O信息都為數(shù)據(jù)。8279有兩種掃描方式，一是外部譯碼方式，4位記

33、數(shù)狀態(tài)從掃描線(xiàn)SL0SL3輸出，經(jīng)外部譯碼器譯碼出16位掃描線(xiàn)。一是內(nèi)部譯碼方式。掃描計(jì)數(shù)器的低二位經(jīng)內(nèi)部譯,OUT A0OUT B0.OUT A1OUT B1,OUT A2OUT B2.OUT A3OUT B3.DB0BD,DB1.DB2SL0.DB3SL1.DB4SL2.DB5SL3.DB68279.DB7RL0RL 1 IRQRL2U2RL3CSRL4RDRL5WRRL6 A0RL7bCL KSHIFT RE SETCNT L /S42102339363 738391267827762524121 31415161 718193233343531_329-28-碼器后從SL0SL3輸出。

34、8279在該系統(tǒng)中的使用情況見(jiàn)原理圖 6中的相關(guān) 部分。顯示器接口是單片機(jī)系統(tǒng)中的主要人機(jī)接口之-， 常用的顯示器有：發(fā)光二極管顯示器，簡(jiǎn)稱(chēng)LED( Light Emiting Diode )液晶顯示器，簡(jiǎn)稱(chēng) LCD ( Liquid CrystalDisplay )；熒光顯示器。近年來(lái)也開(kāi)始使用簡(jiǎn) 易的CRT接口，顯示一些漢字及圖形。前三種顯示器都用兩種顯示紀(jì)構(gòu):段顯示和陣顯示。而發(fā)光二極管又分為固定段顯圖6 8279芯片引腳示和可以拼裝的大型字段顯示。 此外還有共陽(yáng)極和共陰極之分等。 三種顯示器中，以熒 光管顯示器亮度最高，發(fā)光二極管次之，而液晶顯示器最弱，為被動(dòng)顯示，必須有外光 源?？紤]

35、到本系統(tǒng)中只用來(lái)簡(jiǎn)單的顯示重量數(shù)據(jù)，所以選用發(fā)光二極管顯示器LED。LED 與其它顯示器件相比，還具有工作電壓低、多色、壽命長(zhǎng)、發(fā)光控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。共陰極LED段顯示器結(jié)構(gòu)與原理LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示器；有7段和“米”字段之分，它又有共陽(yáng)極和共陰極之分、在本設(shè)計(jì)中選用的是7段共陰極LED顯示器。這種LED顯示塊的發(fā)光二極管的陰極連接在起，通常此共陰極接 地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極位高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。下面的 表列出了本設(shè)計(jì)中所要用到的十型碼。顯示字符0123456789字型碼3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FHLED顯示器及顯

36、示方式 有N片LED顯示塊可拼成N位LED顯示器。LED顯示器有 靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式，分別介紹如下：(1) LED靜態(tài)顯示方式LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極連接在一起并接地；每位的段選 線(xiàn)分別與一8位的鎖存輸出相連。之所以稱(chēng)為靜態(tài)顯示，是由于顯示器中的各位相互獨(dú) 立，而且各位的顯示字符一經(jīng)確定， 相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個(gè)字 符為止。也正因?yàn)槿绱耍o態(tài)顯示的亮度都較高。雖然這種顯示方式接口編程客易，管 理也簡(jiǎn)單，但是占用的口線(xiàn)資源較多。對(duì)于該系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，若要用口線(xiàn)接口，則要用5個(gè)8位I/O 口，若要用鎖存器接口，則要用 5片鎖存器芯片?？紤]到經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，

37、在此不選用這種顯示方式2）LED 動(dòng)態(tài)顯示方式在多位 LED 顯示時(shí)。為了簡(jiǎn)化電路，通常將所有位的段選線(xiàn)相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8 位的 I/O 口控制，形成段選線(xiàn)的多路復(fù)用。而各位的共陰極分別由IO 口線(xiàn)控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。對(duì)于這種顯示方式來(lái)說(shuō)，整個(gè)顯示器共占用一個(gè) 8 位 I/O 口控制，只需一片地址鎖存器， 而位選線(xiàn)占用一個(gè) 4 位 l/O 口。由此以來(lái)， 整個(gè)電路得 以簡(jiǎn)化，所用資源也節(jié)儉很多，所以本設(shè)計(jì)中選用動(dòng)態(tài)顯示方式。在顯示過(guò)程中， 由于每位顯示數(shù)字不同， 所以采用掃描顯示方式， 即在某一時(shí)刻， 只讓某位的位選線(xiàn)處于選通狀態(tài)， 而其他各位的位選線(xiàn)處于關(guān)閉狀態(tài)。 同時(shí)，段選

38、線(xiàn) 上輸出相應(yīng)位要顯示數(shù)字的字型碼，這樣同一時(shí)刻， 8 位 LED 中只有選通的那一位顯 示出數(shù)宇，而其他幾位則是熄滅的。同樣，在下時(shí)刻，只讓下位的位選線(xiàn)處于選通 狀態(tài)，其他各位的位選線(xiàn)處于熄滅狀態(tài)，段選線(xiàn)上輸出相應(yīng)位將要顯的數(shù)字的字型碼。 如此循環(huán)下去， 就可以使各位顯示出將要顯示的數(shù)宇， 雖然這些數(shù)字是在不同時(shí)刻顯示 的。而且同一時(shí)刻只有位顯示，其他各位熄滅；但由于入眼有視覺(jué)暫留現(xiàn)象，只要每 一位顯示時(shí)間足夠短（一般為 35秒）則可造成多位同時(shí)顯示的假象，達(dá)到顯示的目 的。LED顯示器接口 根據(jù)本設(shè)計(jì)中的稱(chēng)重范圍，需要 8位LED數(shù)碼管顯示稱(chēng)出的重量和 一天生產(chǎn)的總袋數(shù)，本設(shè)計(jì)中，用一片

39、74LS374 鎖存器完成顯示數(shù)據(jù)段碼的鎖存和驅(qū) 動(dòng)。這樣處理既簡(jiǎn)化了接口電路又使 LED 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)，大大簡(jiǎn)化了電路， 同時(shí)使數(shù)據(jù)輸出時(shí)直接可以通過(guò)一條數(shù)據(jù)與指令完成。八位數(shù)碼顯示的位地址；采用 8279 的 SI 口的 02 三個(gè)端口的輸出經(jīng) 74LS138 譯碼即可實(shí)現(xiàn)。5.1.6 輸出接口擴(kuò)展輸出接口選擇8255芯片。8255是In tel公司生產(chǎn)的通用可變成并行I/O接口芯片。它具有3個(gè)8位并行I/O 口。分別稱(chēng)為PA 口。PB 口和PC 口。其中PC 口有可分為 高4位口和低 4為口。它們都可通過(guò)軟件編程來(lái)改變其 I/O 口的工作方式。該系統(tǒng)將 8255的B 口作為輸出口

40、。PB0PB2分別接入步進(jìn)電機(jī)的 A B C三相激磁繞組，PB3 的輸出控制異步電機(jī)的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。8255 的 WR，RD，RESET線(xiàn)直接與 8031 的 WR，RD，RESET相連。D0D7 直接與數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連。 8255 在該系統(tǒng)中的使用情況原理圖中的相關(guān)部分。系統(tǒng)的電源電路介紹該系同需要土 5V。土15V,3V和步進(jìn)電機(jī)所需80V供電電源。（1 ）步進(jìn)電機(jī)電源（ 80V ）：步進(jìn)電機(jī)電源對(duì)穩(wěn)壓氣精度要求不高，整流后加濾波 即可。（2）15V電源；15V電源采用CW825和CW802寬緯度范圍的支流集成穩(wěn) 壓器，它是由北京維持技術(shù)有限公司生產(chǎn)的。 該產(chǎn)品在常溫下無(wú)外接調(diào)整功率管時(shí)，可 向

41、負(fù)載提供最大輸出電流為500A :能在-55 C +175 C的范圍內(nèi)可靠地工作。該系統(tǒng) 所用土 15V直流穩(wěn)壓電源電路如圖7所示。+ 15 V-1 5V為保證穩(wěn)壓性能，U1和U0電壓之差應(yīng)大于3.5V4V 。限流電阻RS=0.6/l ,改變 R2可調(diào)整輸出電壓U0。最大位21V ,不得超過(guò)30V ,在工作中最大瞬時(shí)輸入電壓（如 脈沖尖峰干擾）不得超過(guò)40V,最大瞬時(shí)電流不要超過(guò)1A，在穩(wěn)壓器輸入和輸出端分 別并聯(lián)0.1UF和0.01UF電容，對(duì)高頻或脈沖干擾進(jìn)行濾波。（3 ）電橋電源電橋電壓不穩(wěn)定將影響壓力傳感器的輸出電壓，CYY 1型的比例系數(shù)為 R/R =0.005根據(jù)誤差傳遞規(guī)律，經(jīng)放

42、大后，幾乎是 1:1的反映到A/D芯片上。為了使供 橋電壓的被動(dòng)不至于影響 A/D轉(zhuǎn)換的輸出。起波動(dòng)范圍應(yīng)小于 10V/4096=2.4mV,而 供橋電壓為6V，則起精度為2.4mV/6V=0.04% ,可見(jiàn)其精度要求很高。所以通常的穩(wěn) 壓電源難以滿(mǎn)足要求，應(yīng)選擇高精度的基準(zhǔn)電源。該系統(tǒng)選擇帶有恒溫器的高精度基準(zhǔn) 電壓源LM399，并將LM399的輸入電源進(jìn)行預(yù)穩(wěn)壓。供橋電源電路如圖8所示。+5V+15 VaR7RE S2D4R8RE S2SCHOT - KYC9接壓力傳感器圖8: LM399結(jié)構(gòu)示意圖圖中R1，設(shè)了狀態(tài)，便于查閱，程序的運(yùn)行都可通過(guò)狀態(tài)標(biāo)志來(lái)控制，此處，還 應(yīng)考慮到系統(tǒng)的控制

43、要求，做到采樣時(shí)間短，控制精度高，乳粉包裝產(chǎn)量大。由于該系 統(tǒng)是不可逆的，所以系統(tǒng)的精度和包裝產(chǎn)量要統(tǒng)一考慮。從以上分析可知在線(xiàn)辨識(shí)落管乳粉柱重量，基本上是從軟件上解決精度問(wèn)題。而影響生產(chǎn)的主要因素為ER,這就依賴(lài)于對(duì)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)ER的辯識(shí)，在軟件上采用ER自尋優(yōu)程序，除此之外，為提高系統(tǒng)的 精度和速度，還采用以下措施。盡量減小異步電機(jī)供料過(guò)程的采樣時(shí)間，除選擇高速芯 片外，盡量減小程序運(yùn)行時(shí)間，即縮短程序長(zhǎng)度，所以在滿(mǎn)足精度的條件下不使用浮點(diǎn) 運(yùn)算。5.2.4存儲(chǔ)區(qū)分配及程序流程圖主程序 程序存儲(chǔ)區(qū)分配，系統(tǒng)主程序是占用0030H單元開(kāi)始到01FFH單元的存 儲(chǔ)區(qū)：從0200H開(kāi)始到03FFH的

44、單元存放各應(yīng)用子程序；從 0400H到04FFH單元 存放鍵盤(pán)中斷服務(wù)程序。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)分配，共用了兩組工作寄存器。主程序主要使用I組工作寄存器，中服 務(wù)程序使用 2 組工作寄存器，從 20H2FH 單元存放各種中間變量，和各種狀態(tài)標(biāo)志， 從303FH存放各種有用數(shù)據(jù)，具體分配如下，(31H)(30H )存放系統(tǒng)的皮重；(32H ) 存放風(fēng)險(xiǎn)的系數(shù)ER;(33H)存放AR,(35H ) (34H)存放滯瀉后乳粉柱重量厶G; (39H)( 38H )重量給定值存放單元；( 3BH )( 3AH )修改系數(shù)， MODIFY 存放單元；( 3DH )(3CH )為Gg ER-R值存放單元。主程序流程圖

45、見(jiàn)下頁(yè)A圖15 :退出鍵程序流程圖主程序流程圖中，8279初始化包括設(shè)置鍵盤(pán)顯示方式為 8位LED顯示，雙鍵鎖定,時(shí)鐘分頻為100kHz，清顯示RAM。8255初始化包括將B 口設(shè)置為輸出方式，各工 作單元賦初始值包括數(shù)據(jù)區(qū)（30H31H ）單元中的系數(shù)和標(biāo)志置初值，設(shè)置RETURN鍵的作用，如果上機(jī)后。LED顯示“P”后將等待，如果需要校核。放上 100克標(biāo)準(zhǔn) 砝碼，按CHECK鍵；如果不需要校核，按 RETURN鍵，則轉(zhuǎn)如主程序。圖14:顯示鍵程序流程圖圖16:顯示總數(shù)程序流程圖運(yùn)行鍵（RETURN）;該鍵在運(yùn)行中，只作為一種標(biāo)志，但是為了防止誤按該鍵, 使程序運(yùn)行錯(cuò)誤，該功能的程序只完成

46、返回功能。6抗干擾技術(shù)及措施在微機(jī)應(yīng)用于工業(yè)控制中，由于控制現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，情況復(fù)雜，因此必須考慮系統(tǒng) 的抗干擾能力，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)控制的需要。乳粉包裝自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)的單片機(jī)部分放置于現(xiàn) 場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)中由于強(qiáng)電磁干擾，電網(wǎng)干擾，空間干擾等，以及大量的粉塵等導(dǎo)體，使主 機(jī)系統(tǒng)的工作環(huán)境變的很惡劣。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，考慮到系統(tǒng)的抗干擾 性能的要求，從硬件和軟件上都設(shè)法提高系統(tǒng)的抗干擾能力，使系統(tǒng)充分適用于現(xiàn)場(chǎng)的 要求，保證系統(tǒng)的可靠性。6.1硬件抗干擾的設(shè)計(jì)各種干擾是機(jī)電一體化系統(tǒng)和裝置出現(xiàn)瞬時(shí)故障的主要原因。干擾的抑制要從干擾源、傳播途徑、接收器三個(gè)方面入手。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能避開(kāi)干

47、擾源，并 針對(duì)不同的干擾源， 對(duì)耦合通道采取有效的方法。 干擾竄入系統(tǒng)的渠道有三種，即空間 干擾，過(guò)程干擾，和供電系統(tǒng)的污染。一般常用的抗干擾措施有合理布置電源、屏蔽干 擾源、隔離、濾波、接地等。6.2 電源的干擾以及抑制措施任何電源及輸電線(xiàn)路都存在內(nèi)阻， 這些內(nèi)阻就會(huì)引起電源的噪聲干擾。 由于電源是 整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)， 并且危害最嚴(yán)重的干擾源是電源的污染。 電源性能的好壞在很大 程度上將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。 由于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的電源都接自電網(wǎng)， 故由 于現(xiàn)場(chǎng)的用電情況復(fù)雜。 如電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定， 對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成很大的干擾，干擾微機(jī) 系統(tǒng)的正常工作，因此， 系統(tǒng)選用帶恒溫的高精度基準(zhǔn)

48、的電源，并對(duì)此電源的輸出電源 進(jìn)行預(yù)穩(wěn)壓，這樣有效的保證了系統(tǒng)的抗干擾能力和 A/D 轉(zhuǎn)換精度?？臻g干擾的防御措施空間干擾主要是指電磁場(chǎng)在線(xiàn)路、導(dǎo)線(xiàn)、殼體上的輻射、吸收與調(diào)制。對(duì)外來(lái)的空 間干擾，主要的措施是屏蔽用金屬殼體，并將機(jī)殼接地，起封閉金屬罩的作用，對(duì)共膜 干擾有較強(qiáng)的抑制作用，在布線(xiàn)時(shí)，注意模擬地和數(shù)字地分開(kāi)，最后經(jīng)一點(diǎn)接入大地。 將電源布置的盡可能粗，并使電源、 地線(xiàn)的走向與數(shù)據(jù)傳遞方向盡可能一致，以增強(qiáng)抗 噪聲能力。7 結(jié)束語(yǔ) 乳粉包裝自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的原理，也就是在系統(tǒng)中應(yīng)用電動(dòng)機(jī)、單片機(jī)、 還有內(nèi)部程序的共同作用， 使乳粉從落粉槽中落下， 在各種內(nèi)部結(jié)構(gòu)的控制下，看一袋

49、 乳粉的重量是否達(dá)到預(yù)期的重量， 如果達(dá)到則通過(guò)傳送帶傳送出去進(jìn)行下一袋乳粉的自 動(dòng)稱(chēng)重。此過(guò)程中重量的調(diào)節(jié)有粗調(diào)和細(xì)調(diào)，分別有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)及內(nèi)部程序控制完成。步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)粗調(diào)的目的， 當(dāng)乳粉的重量接近預(yù)期重量的時(shí)候， 就要停止步進(jìn)電機(jī)的運(yùn) 行轉(zhuǎn)為用異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)的階段，直到一袋乳粉的重量等于我們想要的重量為止。8 致謝本文是在指導(dǎo)教師劉老師、侯老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。從論文選題、 設(shè)計(jì)、撰寫(xiě)、直至論文的最后審閱，都傾注了老師的心血。在此衷心感謝她在這段時(shí)間 以來(lái)在學(xué)習(xí)和生活上所給予的精心指導(dǎo)和無(wú)微不至的關(guān)懷。 同時(shí)在完成論文的期間， 我 還得到許多同學(xué)的幫助。在此，一并向他們表示深深的謝意！值此論文完成之際，謹(jǐn)向 所有給予我關(guān)心、指導(dǎo)和幫助的各位老師、 同學(xué)和朋友們致以誠(chéng)摯的謝意和深深的祝福。 參考文獻(xiàn)：陸伯勤.電子稱(chēng)重技術(shù)和自動(dòng)