基于单片机的地磅设计.doc
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基于单片机的地磅设计——文献综述 摘要:当今社会飞速发展,伴随计算机技术、通信技术以及电子技术的不断创新,新技 术在很大程度上改变了的生活和工作习惯。 物流、交通、运输流程中涉及许多测重的环节,地磅在其中发挥着主角的地位。传统的 地磅在称重、输入设备、及其精确性上都存在极大的不足,适应不了快速发展的社会需 求,产生极大的不便捷。本文在给出智能地磅结合传感器硬件设计的基础上,完善了地 磅的功能,阐释了基于单片机的地磅的研究现状,并对其发展方向做了展望。 关键词:地磅 单片机 计量监测 传感器 1、引言 随着当今科技的不断发展,微机应用日益普及深入,微机在通信自动化、工业自动控 制、电子测量、信息管理和信息系统等方面得到广泛的应用。嵌入式计算机系统是以应 用为中心,以计算机技术为基础,软、硬件可裁剪,适应应用系统对功能,可靠性,成 本,体积,功效等严格要求的专业计算机系统[1]。其最初应用是基于单片机的。单片机 小巧灵活,成本低,易于产品化。它面向控制,能针对性的解决从简单到复杂的各种控 制任务。 称重技术作为一种计量手段,广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域 ,与人民的生活紧密相连。目前归纳了市场上地磅的使用存在的一些问题,或者是结构 复杂,或者运行不可靠,且成本高,精度稳定性不好,调正时间长,易损件多,维修困 难,装机容量大,能源消耗大,生产成本高。而且目前国内的市场上电子秤产品的整体 水平不高,部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱,设备不全,缺乏产品的开发能力 ,产品质量在低水平徘徊。 在此基础上,对地磅的优化成为近年来电子称重技术和电子衡器的发展情况及电子衡器 市场的需求,小型化、模块化、智能化、 集成化、其技术性能趋向于速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高,其应用性趋向于 综合性、组合性[2]。地磅是国家法定计量器具,是围计民生、国防建设、科学研究、内 外贸易不可缺少的计量设备,衡器产品技术水平的高低,将直接影响各行各业的现代化 水平和社会经济效益的提高。在此的基础上,改造一种更好的地磅将是社会发展的必然 产物。 硬件的选择 现今大部分的地磅不是硬件部分过于简单就是采用了具有数模转换的单片机,使得其只 能承担一定的称重称量功能而不能实现外界数据的输入和基于实际情况的参数调整,也 会使得系统过于简单,导致硬件在一定时候需要扩展比较麻烦。目前单片机技术比较成 熟,功能也比较强大,被测信号经放大整形后送入单片机,由单片机对测量信号进行处 理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。单片机控制适合于功能比较简单 的控制系统,而且其具有成本低,功耗低,体积小算术运算功能强,技术成熟等优点。 2.1 传感器 传感器的定义:能感受规定的被测量,并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或 装置。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件指传感器中能直接感受被 测量的部分,转换部分指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号 部分[3]。 电容式传感器 电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容变化的一种传感器。它有结构简单、 灵敏度高、动态响应好、可实现非接触测量、具有平均效应等优点。电容传感器可用来 检测压力、力、位移以及振动学非电参量。 电容传感器的基本工作原理可用最普通的平行极板电容器来说明。两块相互平行的金 属极板,当不考虑其边缘效应(两个极板边缘处的电力线分布不均匀引起电容量的变化 )时,其电容量为[4] 2.2前级放大器部分 经由传感器或敏感元件转换后输出的信号一般电平较低;经由电桥等电路变换后的信 号亦难以直接用来显示、记录、控制或进行信号转换。为此,测量电路中常设有模拟放 大环节。这一环节目前主要依靠由集成运算放大器的基本元件构成具有各种特性的放大 器来完成[5]。 2.3信号转换 采用A/D转换,原理:逐次逼近法 逐次逼近式A/D是比较常见的一种A/D转换电路,转换的时间为微秒级。 采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路 组成。基本原理是从高位到低位逐位试探比较,好像用天平称物体,从重到轻逐级增减 砝码进行试探[6]。 选择A/D 转换器除考虑上述要点外,为防止对A/D 转换器的技术指标的影响,还要注意以下几个问题: (1)工作电源电压是否稳定; (2)外接时钟信号的频率是否合适; (3)工作环境温度是否符合器件要求; (4)与其它器件是否匹配; (5)外接是否有强的电磁干扰; (6)印刷线路板布线是否合理。 2.4控制单片机的选型 选择单片机型号的出发点有以下几个方面:市场货源,单片机性能,研制周期。 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Rea
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