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基于单片机的传输带动态称重系统设计---大学毕业(论文)设计.doc
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基于单片机的传输带动态称重系统设计---大学毕业(论文)设计.doc
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摘要
I
摘要
随着传感器技术、电子技术和微机技术的崛起,动态称重技术得到了迅速发展。动
态称重系统在数字化,智能化等方面有长足的进步,称重系统的研究与开发也进入了一
个崭新的阶段。传输带动态称重系统是对传输带上的散状固体物料或粉料进行连续称量
的系统,在电力、化工、煤炭、粮食等行业都有较广泛的应用,市场需求巨大。但是,
我国自行研制的相关产品普遍功能单一,精度不高。所以改善现有称重装置、开发研究
功能齐全的动态称重系统是势在必行的。
设计了一套基于单片机的传输带动态称重系统,很好的解决了上述问题。首先对硬
件电路所需的器件进行介绍。说明系统所应用的称架和传感器的类型。选择系统所用微
处理器,模数转换器等。具体提出了系统硬件和软件的设计方法,给出了数据处理算法
和其编程的设计。系统使用 24 位精度模/数转换芯片 AD7730 转换称重传感器信号,保
证了数据转换的高精度。经过实验证明,该系统能够有效提高动态称重系统的计量精度,
误差在 0.2%以内。并且系统功能完善,实现了计量数据的实时监控显示和保存打印,系
统扩展了现场总线接口,很好的满足了工业自动化和管理现代化的需求。
关键词:动态称重 传输带 AD7730 现场总线;
Abstract
II
Abstract
With the development of technology of sensor ,electronic and computer ,the dynamic
weighing technology is developing rapidly .Weighing system made significant progress in the
digital and intelligent ,the research of Weighing system has entered a new phase .Belted
dynamic weight equipment is designed for continuous weighing the bulk solids or powders on
conveyor belt .And it is widely used in the fields of electricity ,chemical ,coal and
food .However ,our related products generally with single function and low
precision .Therefore ,the improvement of existing weighing devices ,research and
development functional dynamic weighing system is imperative.
This paper designs a belted dynamic weighing system based on SCM ,which is a good
solution to this problem .In this paper ,the overall structure of the weighing system is present
first ,and detailed analysis of the system model and working principle .It analyzes the cause of
dynamic measurement errors ,and builds a mathematical model for dynamic measurement
errors of single-idler electronic belt conveyor scale .According to the model ,the proposed
approach use algorithm to correct errors .Solved the problem of low dynamic measurement
accuracy .Then the design of system hardware and software is present .And data processing
algorithms and their programming design .System uses 24-bit precision A/D converter
AD7730 convert the weighing signal to ensure high-precision measurement results .The result
has shown the measurement errors are effectively reduced ,and the measurement accuracy can
up to 0.2%.The system presented in this paper is characterized by high precision ,good
stability and achieved the functions of real time monitoring and data preservation .And with
the Profibus interface ,this system was well positioned to meet the requirements of industrial
automation and management modernization.
Key words: Dynamic weighing Transmission belt AD7730 Profibus
目录
目 录
摘要………………………………………………………………………………………… Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………………………… Ⅱ
1 绪论 ……………………………………………………………………………………… 1
1.1 背景及意义………………………………………………………………………… 1
1.1.1 背景 …………………………………………………………………………… 1
1.1.2 意义 …………………………………………………………………………… 1
1.2 国内外发展现状…………………………………………………………… ……… 2
1.2.1 国内外称重技术发展现状 …………………………………………………… 2
1.2.2 国内外称重技术发展趋势 …………………………………………………… 3
1.3 主要工作及论文结构…………………………………………………………… 5
2 系统整体设计 …………………………………………………………………………… 6
2.1 系统结构概述……………………………………………………………………… 6
2.2 动态称重计量原理………………………………………………………………… 7
2.3 小结………………………………………………………………………………… 8
3 系统器件简介 …………………………………………………………………………… 9
3.1 称架和传感器……………………………………………………………………… 9
3.1.1 称架介绍 ……………………………………………………………………… 9
3.1.2 称重传感器介绍与选择……………………………………………………… 10
3.1.2.1 称重传感器的分类 ……………………………………………………… 10
3.1.2.2 称重传感器的选择 ……………………………………………………… 11
3.1.3 测速传感器介绍与选择……………………………………………………… 13
3.1.3.1 测速传感器分类 ………………………………………………………… 13
3.1.3.2 测速传感器选择 ………………………………………………………… 15
3.2 小结 ……………………………………………………………………………… 15
4 系统硬件设计 …………………………………………………………………………… 17
4.1 系统硬件概述……………………………………………………………………… 17
4.2 系统微处理器……………………………………………………………………… 17
4.2.1 功能特性描述………………………………………………………………… 17
4.2.2 引脚功能描述………………………………………………………………… 18
目录
4.3 系统模数转换器 ………………………………………………………………… 19
4.3.1 AD7730 的工作原理 ………………………………………………………… 20
4.3.2 AD7730 内部结构 .…………………………………………………………… 20
4.3.3 AD7730 与单片机的接口设计………………………………………………… 21
4.4 数据采集电路通信接口设计……………………………………………………… 22
4.4.1 串口通信 ……………………………………………………………………… 22
4.4.2 RS-232C 标准 ………………………………………………………………… 23
4.4.3 MAX232 芯片简介…………………………………………………………… 23
4.4.4 串口通信接口电路设计……………………………………………………… 23
4.5 程序下载线连接…………………………………………………………………… 24
4.6 传感器接口设计…………………………………………………………………… 25
4.7 PROFIBUS-DP 接口扩展………………………………………………………… 26
4.8 小结………………………………………………………………………………… 27
5 单片机软件设计………………………………………………………………………… 28
5.1Keil C51 介绍 …………………………………………………………………… 28
5.2 单片机系统软件设计 …………………………………………………………… 28
5.3 主程序模块流程框图 …………………………………………………………… 29
结论………………………………………………………………………………………… 30
致谢………………………………………………………………………………………… 31
参考文献…………………………………………………………………………………… 32
附录………………………………………………………………………………………… 34
河北工程大学毕业设计说明书
1
1
1 绪论
1.1 背景及意义
1.1.1 背景
对物料重量的动态称重在工业生产和流通贸易中占据重要地位,其中动态称重计量
工具是不可缺少的计量工具。在各种大宗散装物料的传输带上,都广泛应用动态称重计
量工具,起到了提高计量精度、缩短作业时间、提高管理效率、节约资源和改善经营等
多方面作用。目前动态称重计量工具已经遍及各个领域,带来了显著的经济效益。随着
国民经济迅速发展,贸易商品流通量不断扩大,传统的动态称重计量工具已经不能适应
时代的发展,需要新产品在自动化生产和现代化管理两方面不断提高。随着近几十年计
算机技术、微电子技术和传感器技术的崛起,动态称重技术在智能化、数字化和计量迅
速化方面都有了长足进步。新型的动态称重计量工具不仅仅是提供重量信息的独立仪表,
而是现代工业一体化和管理自动化的重要组成部分。所以新型动态称重系统不但要能快
速、准确提供计量数据,还需要消除人为和环境造成的误差,提高计量精度,并且应具
备计量数据实时监控、数据保存和数据管理等功能。
1.1.2 意义
传输带动态称重设备是对传输带传送的散状固体物料或粉料进行连续称量的设备,
有着应用行业面广、使用目的广泛等特点,实现了物料储存、运输和称量的一体化。广
泛应用于大宗散状固体物料或粉料的运输、加工、储存行业,如港口、仓库、冶金、煤
炭、电力、建筑和烟草等行业。从使用目的方面而言,可以精确监管生产环节,提高结
算精度,还可用于组成各种自动化配料系统和工业控制系统。随着目前企业工业生产自
动化和管理自动化程度的不断提高,迫切需要提高自身的生产效率,这就需要性能更好
更完善的传输带动态称重设备。但是,目前国内的相关产品品种少,且功能单一,不能
满足企业的迫切需要,所以改进传统设备,研究开发性能好功能完善的传输带动态称重
系统是势在必行的。
本课题正是针对这一问题,开发的动态称重系统具有计量精度高,稳定性好,并且
系统还实现了上位机实时计量数据可视化和数保存打印功能,其界面直观,便于使用,
从而杜绝不真实计量现象,维护了企业和客户的利益,方便了计量工作。另外系统扩展
了现场总线接口很好的满足了工业自动化和管理现代化的要求。
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