傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

..摘要隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和微機技術(shù)的崛起，動態(tài)稱重技術(shù)得到了迅速開展。動態(tài)稱重系統(tǒng)在數(shù)字化，智能化等方面有長足的進步，稱重系統(tǒng)的研究與開發(fā)也進入了一個嶄新的階段。傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)是對傳輸帶上的散狀固體物料或粉料進展連續(xù)稱量的系統(tǒng)，在電力、化工、煤炭、糧食等行業(yè)都有較廣泛的應(yīng)用，市場需求巨大。但是，我國自行研制的相關(guān)產(chǎn)品普遍功能單一，精度不高。所以改善現(xiàn)有稱重裝置、開發(fā)研究功能齊全的動態(tài)稱重系統(tǒng)是勢在必行的。設(shè)計了一套基于單片機的傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)，很好的解決了上述問題。首先對硬件電路所需的器件進展介紹。說明系統(tǒng)所應(yīng)用的微處理器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器類型，具體提出了系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計方法，給出了數(shù)據(jù)處理算法和其編程的設(shè)計。系統(tǒng)使用24位精度模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7730轉(zhuǎn)換稱重傳感器信號，保證了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的高精度。所以該系統(tǒng)能夠有效提高動態(tài)稱重系統(tǒng)的計量精度，并且系統(tǒng)功能較完善，系統(tǒng)擴展了現(xiàn)場總線接口，很好的滿足了工業(yè)自動化和管理現(xiàn)代化的需求。關(guān)鍵詞：動態(tài)稱重傳輸帶AD7730現(xiàn)場總線..AbstractWiththedevelopmentoftechnologyofsensor,electronicandputer,thedynamicweighingtechnologyisdevelopingrapidly.Weighingsystemmadesignificantprogressinthedigitalandintelligent,theresearchofWeighingsystemhasenteredanewphase.Belteddynamicweightequipmentisdesignedforcontinuousweighingthebulksolidsorpowdersonconveyorbelt.Anditiswidelyusedinthefieldsofelectricity,chemical,coalandfood.However,ourrelatedproductsgenerallywithsinglefunctionandlowprecision.Therefore,theimprovementofexistingweighingdevices,researchanddevelopmentfunctionaldynamicweighingsystemisimperative.ThispaperpresentsabelteddyamicweighingsystembasedonSCM,whichisagoodsolutiontothisproblem.Inthispaper,theoverallstructureoftheweighingsystemispresentfirst,anddetailedanalysisofthesystemmodelandworkingprinciple.Itanalyzesthecauseofdynamicmeasurementerrors,andbuildsamathmematicalmodelfordynamicmeasurementerrorsofsingle-idlerelectronicbeltconveyorscale.Accordingtothemodel,theproposedapproachusealgorithmtocorrecterrors.Solvedtheproblemoflowdynamicmeasurementaccuracy.Thenthedesignofsystemhardwareandsoftwareispresent.Anddataprocessingalgorithmsandtheirprogrammingdesign.Systemuses24-bitprecisionA/DconverterAD7730converttheweighingsignaltoensurehigh-precisionmeasurementresults.Thesystempresentedinthispaperischaracterizedbyhighprecisionandgoodstability.AndwiththeProfibusinterface,thissystemwaswellpositionedtomeettherequirementsofindustrialautomationandmanagementmodernization.Keywords：DynamicweighingTransmissionbeltAD7730Profibus..目錄摘要IAbstractII1緒論11.1背景及意義1背景1意義11.2國外開展現(xiàn)狀2國外稱重技術(shù)開展現(xiàn)狀2國外稱重技術(shù)開展趨勢31.3主要工作及論文構(gòu)造52系統(tǒng)整體設(shè)計62.1系統(tǒng)構(gòu)造概述62.2動態(tài)稱重計量原理62.3小結(jié)83系統(tǒng)硬件電路設(shè)計93.1系統(tǒng)硬件概述93.2系統(tǒng)微處理器93.3系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器93.4數(shù)據(jù)采集電路通信接口設(shè)計113.4.1RS-232C標準113.4.2MAX232芯片簡介11串口通信接口電路設(shè)計113.5程序下載線連接123.6傳感器接口設(shè)計133.7Profibus-DP接口擴展143.8小結(jié)154單片機系統(tǒng)軟件設(shè)計164.1軟件系統(tǒng)概述164.2軟件編程語言164.3主程序模塊設(shè)計164.4AD7730轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計174.4.1AD7730轉(zhuǎn)換模塊的流程框圖174.4.2AD7730初始化184.5串口通信模塊設(shè)計214.6脈沖計數(shù)模塊設(shè)計21測速信號的處理方法214.6.2脈沖計數(shù)的程序?qū)崿F(xiàn)224.7小結(jié)24結(jié)論25致26參考文獻27附錄28..1緒論1.1背景及意義背景對物料重量的動態(tài)稱重在工業(yè)生產(chǎn)和流通貿(mào)易中占據(jù)重要地位，其中動態(tài)稱重計量工具是不可缺少的計量工具。在各種大宗散裝物料的傳輸帶上，都廣泛應(yīng)用動態(tài)稱重計量工具，起到了提高計量精度、縮短作業(yè)時間、提高管理效率、節(jié)約資源和改善經(jīng)營等多方面作用。目前動態(tài)稱重計量工具已經(jīng)普及各個領(lǐng)域，帶來了顯著的經(jīng)濟效益。隨著國民經(jīng)濟迅速開展，貿(mào)易商品流通量不斷擴大，傳統(tǒng)的動態(tài)稱重計量工具已經(jīng)不能適應(yīng)時代的開展，需要新產(chǎn)品在自動化生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理兩方面不斷提高。隨著近幾十年計算機技術(shù)、微電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的崛起，動態(tài)稱重技術(shù)在智能化、數(shù)字化和計量迅速化方面都有了長足進步。新型的動態(tài)稱重計量工具不僅僅是提供重量信息的獨立儀表，而是現(xiàn)代工業(yè)一體化和管理自動化的重要組成局部。所以新型動態(tài)稱重系統(tǒng)不但要能快速、準確提供計量數(shù)據(jù)，還需要消除人為和環(huán)境造成的誤差，提高計量精度，并且應(yīng)具備計量數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)保存和數(shù)據(jù)管理等功能。意義傳輸帶動態(tài)稱重設(shè)備是對傳輸帶傳送的散狀固體物料或粉料進展連續(xù)稱量的設(shè)備，有著應(yīng)用行業(yè)面廣、使用目的廣泛等特點，實現(xiàn)了物料儲存、運輸和稱量的一體化。廣泛應(yīng)用于大宗散狀固體物料或粉料的運輸、加工、儲存行業(yè)，如港口、倉庫、冶金、煤炭、電力、建筑和煙草等行業(yè)。從使用目的方面而言，可以準確監(jiān)管生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高結(jié)算精度，還可用于組成各種自動化配料系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)。隨著目前企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)自動化和管理自動化程度的不斷提高，迫切需要提高自身的生產(chǎn)效率，這就需要性能更好更完善的傳輸帶動態(tài)稱重設(shè)備。但是，目前國的相關(guān)產(chǎn)品品種少，且功能單一，不能滿足企業(yè)的迫切需要，所以改進傳統(tǒng)設(shè)備，研究開發(fā)性能好功能完善的傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)是勢在必行的。本設(shè)計正是針對這一問題，開發(fā)的動態(tài)稱重系統(tǒng)具有計量精度高，穩(wěn)定性好，并且系統(tǒng)還實現(xiàn)了上位機實時計量數(shù)據(jù)可視化和數(shù)保存打印功能，其界面直觀，便于使用，從而杜絕不真實計量現(xiàn)象，維護了企業(yè)和客戶的利益，方便了計量工作。另外系統(tǒng)擴展了現(xiàn)場總線接口很好的滿足了工業(yè)自動化和管理現(xiàn)代化的要求。1.2國外開展現(xiàn)狀國外稱重技術(shù)開展現(xiàn)狀動態(tài)稱重技術(shù)的開展可分為以下四個階段：(1)動態(tài)稱重技術(shù)起源世界上最早的動態(tài)稱重裝置出現(xiàn)在19世紀末期的西方國家，用于輸送機對散狀固體物料動態(tài)自動稱重。1880年第一臺動態(tài)稱重裝置獲得計量許可。1908年第一個動態(tài)稱重專利在英國公布。自此，形成了較完整的動態(tài)稱重技術(shù)定義和動態(tài)稱重裝置，拉開了動態(tài)稱重技術(shù)開展的序幕。(2)純機械式動態(tài)稱重裝置第一代成熟的動態(tài)稱重裝置以純機械式皮帶秤為主導，只有帶配重物的秤架構(gòu)造和增量式碼盤構(gòu)造的編碼裝置，實現(xiàn)了簡單的速度和重量數(shù)據(jù)的采集，但由于受到機械裝置制造水平的限制，精度很差，而且計量過程復雜繁瑣。1970年英國制定了第一個系統(tǒng)的動態(tài)稱重檢驗?zāi)Ｊ?，標志著動態(tài)稱重行業(yè)走上規(guī)化道路。(3)傳感器和儀表結(jié)合式動態(tài)稱重裝置二戰(zhàn)后，隨著傳感器技術(shù)和電子技術(shù)的飛速開展，出現(xiàn)了傳感器和電子儀表結(jié)合的第二代動態(tài)稱重裝置。使用光電脈沖式或磁電脈沖式傳感器測量速度，電子儀表通過模擬積分放大電路或數(shù)字積分放大電路實現(xiàn)配重平衡、啟動識別和流量累加功能。第二代動態(tài)稱重裝置在計量精度和計量過程簡化上都有了很大程度的提高，但是仍然存在計量精度較低和缺乏誤差糾正等缺陷。(4)傳感器和微機結(jié)合式動態(tài)稱重裝置隨著近十年來傳感器制造工藝和微機智能技術(shù)的崛起，為動態(tài)稱重裝置的性能大幅度提高創(chuàng)造了有力條件。第四代動態(tài)稱重裝置不但在計量精度上有了長足進步，而且在機構(gòu)集成化和功能完善化方面取得了進步，可以根據(jù)企業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的需求研制不同類型的傳感器微機智能化動態(tài)稱重系統(tǒng)。目前正在使用的傳輸帶動態(tài)稱重裝置種類繁多，構(gòu)造形式不同，分類依據(jù)多種多樣。從秤架構(gòu)造類型分有：單托輥秤架、多托輥雙杠桿秤架、懸臂式秤架、懸浮式秤架等構(gòu)造，其中單托輥秤架由于構(gòu)造簡單、安裝便捷等特點，市場占有率較高。從使用的稱重傳感器類型分有：電阻應(yīng)變片式傳感器、磁壓式傳感器、差動變壓式傳感器和核子式傳感器等，其中電阻應(yīng)變片式傳感器應(yīng)用最為廣泛。目前使用的動態(tài)稱重裝置較為成熟的有：電子傳輸帶稱重裝置、核子傳輸帶稱重裝置和激光-核子傳輸帶稱重裝置。(1)電子傳輸帶稱重裝置電子傳輸帶稱重裝置依靠稱重傳感器測量傳輸帶上的物料重量數(shù)據(jù)，一般使用接觸式測速傳感器測量傳輸帶運行速度，這導致計量精度受制于機械構(gòu)造，計量結(jié)果誤差來自傳輸帶力、自重、抖動等多種因素。所以這種動態(tài)稱重裝置計量精度不穩(wěn)定，維護工作繁瑣，需要每隔一段時間對裝置各項參數(shù)進展調(diào)節(jié)，以到達所需精度。而且這種動態(tài)稱重裝置適用于大量散狀物料較長時間累積流量的連續(xù)計量，測量瞬時重量的精度不高，難以滿足某些對物料瞬時重量要求較高的使用場合。(2)核子傳輸帶稱重裝置核子傳輸帶稱重裝置是利用伽馬射線對傳輸帶上的物料進展計量。當伽馬射線強度一定時，射線穿過物料的衰減強度與物料的成分、密度、厚度等參數(shù)呈指數(shù)關(guān)系。計量時將載物時的射線強度的連續(xù)測量數(shù)據(jù)與傳輸帶空載時的測量數(shù)據(jù)進展比擬，再與測量的傳輸帶速度進展計算，可以直接得到物料的瞬時載荷重量、累積物料流量等計量數(shù)據(jù)。由于核子傳輸帶稱重裝置的工作原理是基于伽馬射線穿透物料時的衰減規(guī)律，是非接觸式測量，有安裝獨立簡便、后期維護容易、計量精度不受機械裝置影響等顯著優(yōu)點。但是，伽馬射線的衰減強度與射線方向上的物料厚度有直接關(guān)系，這使得核子傳輸帶稱重裝置的計量結(jié)果受物料形狀影響很大。實驗證明，一樣載荷的同種物料不同的擺放形式下，計量的結(jié)果相差很大，甚至高達17%，存在物料形狀影響導致核子傳輸帶稱重裝置計量精度較差的問題。(3)激光—核子傳輸帶稱重裝置激光-核子傳輸帶稱重裝置工作原理是利用伽馬射線輻射測量傳輸帶上物料的密度，利用激光圖像分析來測量物料的堆積體積，進而計算出傳輸帶上物料的重量。由于這兩種測量技術(shù)都是非接觸式測量，所以激光-核子傳輸帶稱重裝置具有：裝置構(gòu)造簡單、安裝便捷、不受機械性能影響、后期維護簡便、能準確測量瞬時重量等顯著優(yōu)點。而且激光圖像分析技術(shù)彌補了核子測量技術(shù)的缺陷，測量結(jié)果不受傳輸帶上物料擺放形狀的影響，使得這種裝置計量精度較好。但是，這種裝置的本錢較高，而且伽馬射線的輻射對物料部構(gòu)造的穩(wěn)定性和工作人員的身體安康都是不利的，所以激光-核子傳輸帶稱重裝置應(yīng)用并不普遍。傳輸帶稱重技術(shù)最早傳入我國是在本世紀60年代，經(jīng)過幾十年來不斷的開展與完善，品種不斷增多，在我國工業(yè)生產(chǎn)自動化中發(fā)揮了巨大作用。傳輸帶稱重方式由靜態(tài)開展到動態(tài)，計量方式由模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，測量參數(shù)由單個參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€參數(shù)測量。隨著傳感器工藝的提高和微電子技術(shù)的崛起，我國傳輸帶動態(tài)稱重技術(shù)的研究得到了進一步開展。但是，由于核心技術(shù)與工藝落后、機械設(shè)備與電子儀表老化、新產(chǎn)品研發(fā)能力欠缺等因素困擾，我國相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量和品種都與興旺國家相差甚遠，而且功能單一，可靠性差。所以目前相關(guān)產(chǎn)品的性能和品種，不能滿足中國現(xiàn)在和未來的巨大市場需求，這就為傳輸帶動態(tài)稱重設(shè)備的研究開辟的廣闊前景。國外稱重技術(shù)開展趨勢隨著傳感器制作工藝和微機技術(shù)的不斷開展，加之引入模糊控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、建立數(shù)學模型、人工智能、阻尼振動理論等技術(shù)，稱重計量系統(tǒng)向著功能自適應(yīng)、智能化信息處理方向開展。國際上已經(jīng)取得了動態(tài)稱重技術(shù)的突破，稱重技術(shù)已經(jīng)跨入了高科技領(lǐng)域。目前，稱重技術(shù)的主要開展趨勢為以下幾個方面：(1)小型化體積小、重量輕、便于安裝調(diào)試。近幾年稱重裝置的研究特點上，充分表達了秤架構(gòu)造向小、輕、薄方向開展。為了適應(yīng)低容量的計量場合，可將傳感器制成薄或超薄型稱重傳感器直接嵌入秤架受力的鋁板或鋼板底上與傳感器外徑一致的盲孔，從而組成低外形的秤架構(gòu)造，通過秤架的力學要求和額定載荷可以計算出稱重傳感器的安裝位置和使用數(shù)量。秤架的鋁板或鋼板就是稱重平臺，稱重傳感器既作為計量裝置，又作為秤架支點存在，這種設(shè)計極精簡了裝置構(gòu)造，減少了機械連接環(huán)節(jié)，不但縮減了制作本錢，而且提高了裝置的可靠性和穩(wěn)定性。對于較大容量的平臺稱重裝置和電子地上稱重裝置，采用長方形或正方形閉合截面的薄壁鋼排列成一個竹排式秤體構(gòu)造，在最外邊兩根薄壁鋼兩端的切口分別安裝4個稱重傳感器，稱重傳感器的固定支撐構(gòu)造就是秤架的受力支點，這種設(shè)計既能簡化稱體構(gòu)造，又能縮減稱體高度，是一種很有開展前景的設(shè)計方式。(2)集成化對于一些特定構(gòu)造的稱重裝置，如專用稱重裝置、小型電子秤、靜態(tài)電子軌道秤以及便攜式靜動態(tài)輪軸秤等產(chǎn)品，可以實現(xiàn)稱重傳感器與鋼軌，稱重傳感器與秤架，稱重傳感器與軌道秤臺的集成化。例如稱重傳感器與秤架集成化的靜動態(tài)便攜式電子輪軸秤，其集成化構(gòu)造由厚質(zhì)硬鋁合金板制成，主要原理是通過固溶熱處理來強化硬鋁合金板，在合金板4個角通過銑槽或鉆孔的方式安裝4個懸梁式稱重傳感器，或者在合金板的地面通過銑槽或鉆孔的方式安裝多個剪切梁式稱重傳感器。從而使秤架與稱重傳感器高度集成化。(3)智能化稱重裝置的計量顯示與控制局部與微型計算機相連，通過微型計算機的智能化處理增加稱重裝置的顯示和控制功能。使得稱重裝置在保存原有功能根底上增加了自適應(yīng)、自診斷、自組織、推理和判斷等智能功能。這方面提高就是智能化稱重裝置的顯示與控制器與目前普遍使用的微機控制顯示與控制器的主要區(qū)別所在。(4)綜合化稱重技術(shù)未來的開展方向是在加強根底研究的根底上擴大應(yīng)用圍，擴展應(yīng)用領(lǐng)域，向相關(guān)行業(yè)和學科滲透，應(yīng)用各個學科的技術(shù)綜合化的解決計量稱重、信息處理、自動控制等問題。對于某些應(yīng)用場合，只具備計量、顯示、量化等功能的稱重裝置遠遠不能滿足用戶需求。隨著生產(chǎn)自動化和管理一體化的進程的不斷推進，稱重裝置應(yīng)具備：稱重、計價、提供各項相關(guān)信息、出入庫管理、網(wǎng)絡(luò)效勞等各項功能。需要電子稱重設(shè)備與計算機和互聯(lián)網(wǎng)相連，共同組成一個綜合化生產(chǎn)控制系統(tǒng)。(5)組合化在某些重量計量場合或過程中，為滿足實際需求，還需要電子稱重裝置具備一定的組合能力。如機械局部根據(jù)實際場合的調(diào)整，與外圍設(shè)備的組合，系統(tǒng)硬件與外圍設(shè)備的連接，調(diào)節(jié)計量圍和精度，通過軟件設(shè)置調(diào)整輸入輸出方式、通信方式等功能。1.3主要工作及論文構(gòu)造(1)進展系統(tǒng)整體設(shè)計規(guī)劃將軟、硬件按實現(xiàn)的功能劃分成析系統(tǒng)所用各傳感器的性能，全面了解被采集信號的各項指標。(2)設(shè)計系統(tǒng)硬件及制作PCB板實現(xiàn)對系統(tǒng)稱重傳感器和采集、上位機通信、在線編程等功能，制作原理圖及PCB板圖。(3)單片機軟件程序設(shè)計硬件設(shè)計完成后，根據(jù)系統(tǒng)器信號指標，使用KeilC51集成開發(fā)工具開發(fā)單片機軟件程序，傳感器信號的A/D轉(zhuǎn)換，對測速傳感器信號的脈沖計數(shù)和將采樣數(shù)串口發(fā)送至上位機等功能。本論文構(gòu)造如下：1緒論闡述了背景及意義，介紹外研究開展現(xiàn)狀，最后總結(jié)了自己所做的工作，并且給出了論文構(gòu)造。2系統(tǒng)整體設(shè)計提出了傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)的總體系統(tǒng)的根本構(gòu)造和計量原理。詳細說明了系統(tǒng)實現(xiàn)的功能。3硬件電路分析介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計，數(shù)據(jù)采集電路和通信接口的設(shè)計，傳感器接口設(shè)計，現(xiàn)場總線接口的擴展，重點介紹基于AD7730芯片的稱重傳感器數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計與實現(xiàn)。4單片機軟件設(shè)計詳細介紹了主程序模塊、AD7730轉(zhuǎn)換、脈沖計數(shù)及串行通信4個主要模塊的設(shè)計與實現(xiàn)。重點闡述了稱重傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能的實現(xiàn)，通過功能存放器介紹和流程圖詳細說明了AD7730的各功能模式和初始化設(shè)置。2系統(tǒng)整體設(shè)計2.1系統(tǒng)構(gòu)造概述傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)由五局部構(gòu)成：秤架、稱重傳感器、測速傳感器、數(shù)據(jù)采集電路和工控計算機。采用單托輥秤架、梁式稱重傳感器和接觸式測速傳感器的傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)構(gòu)造示意圖如圖2-1所示。數(shù)據(jù)采集電路數(shù)據(jù)采集電路工控計算機稱重傳感器測速傳感器圖2-1傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)構(gòu)造示意圖物料在傳輸狀態(tài)下，稱重傳感器和測速傳感器將傳輸帶上物料的瞬時重量和瞬時速度轉(zhuǎn)換成電信號，數(shù)據(jù)采集電路采集該電信號并進展適當處理，然后送入工控計算機進展量化和計算，最后顯示流量累計結(jié)果。擴展功能通常是靠開發(fā)軟件完成的，如監(jiān)控功能、報警功能以及數(shù)據(jù)庫相關(guān)功能。2.2動態(tài)稱重計量原理通常情況下，計算傳輸帶上物料的流量需要采集物料的瞬時重量數(shù)據(jù)和傳輸帶的瞬時速度數(shù)據(jù)。物料的瞬時重量需要連續(xù)采樣或者周期采樣計量區(qū)段傳輸帶托輥所受到的壓力。傳輸帶的瞬時速度可以通過接觸式和非接觸式兩種方式獲得，再經(jīng)過一定的算法來減小誤差。物料的瞬時重量和傳輸帶的瞬時速度進展運算，可得傳輸帶上物料的瞬時重量和累計流量。瞬時重量為某一瞬間傳輸帶上的物料重量，累計流量為某一段時間傳輸帶上所通過的物料總重量。目前主要通過積分法和累加法計算物料的瞬時重量和累計流量。目前計算物料流量和累計重量主要采用的方法有積分法和累加法。(1)積分法積分法計量流量時，首先測量傳輸帶上輸送的物料的瞬時重量q(kg/m)和一樣時刻傳輸帶的瞬時速度u(m/s)，相乘可以得到傳輸帶上物料的瞬時流量W(t)(kg/m)：(2-1)式〔2-1〕算出的是傳輸帶某一時刻的瞬時流量，但傳輸帶上的物料瞬時重量和傳輸帶的瞬時速度都是隨時間不斷變化的，所以瞬時流量W(t)對時間的積分可以得出T段時間傳輸帶的累積物料流量W：〔2-2〕式中q(t)—瞬時荷重值u(t)—瞬時皮帶速度傳輸帶的速度可由采樣間隔距離δL和走過δL段程度所消耗的時間T來計算：〔2-3〕式中T—走過占δL長度所需的時間δL—采樣間隔行程(2)累加法用累加法計量傳輸帶上物料流量時，傳輸帶每移動距離S時，就對傳輸帶的瞬時重量采集一次，這是傳輸帶整體的加權(quán)重量，會與實際重量有一定的差距。然后通過近幾次的瞬時總量采樣計算出S段的瞬時重量值qi。把n段測量的瞬時重量累加就讀出傳輸帶走過nS段長度的累積流量W：〔2-4〕t時刻傳輸帶上物料的瞬時重量可以由W對時間微分求的：(2-5)累加法計量原理如圖2-2所示nSnSS圖2-2累加法計算物料流量使用累加法計算物料流量可以很好的減少皮帶跳變和傳感器轉(zhuǎn)換誤差對計量結(jié)果的影響，并且經(jīng)過大量實驗證明使用累加法要比采用積分法的準確度高，所以對計量精度要求嚴格的系統(tǒng)均采用累加法方式計量。本系統(tǒng)設(shè)計正是基于累加法計量物料流量和累計重量。2.3小結(jié)本局部提出了系統(tǒng)的設(shè)計方案，闡述了傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)的根本構(gòu)造和計量原理。詳細說明了本系統(tǒng)的組成構(gòu)造和實現(xiàn)的功能，介紹兩種根本計量算法，對優(yōu)缺點進展了比照，選擇累加法作為系統(tǒng)的根本計量算法。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件概述數(shù)據(jù)采集電路是系統(tǒng)的主要硬件局部，將稱重傳感器0～20mV的輸出信號由數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為24位精度的數(shù)字信號，即000000H～FFFFFFH中的一個值，然后送入單片機。速度數(shù)據(jù)采集局部，首先將測速傳感器輸出的脈沖信號進展光電隔離，然后由單片機對脈沖計數(shù)。數(shù)據(jù)采集工作完成后，由通信接口將24位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和脈沖計數(shù)值送入上位機，在上位機中完成數(shù)據(jù)的量化和最終計算，實時顯示計算結(jié)果，并且存入數(shù)據(jù)庫。3.2系統(tǒng)微處理器由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求的芯片數(shù)據(jù)存儲空間〔RAM〕和程序存儲空間〔ROM〕都較小，固微處理器選擇AT89S52芯片。AT89S52是Atmel公司推出的與MCS-51兼容系列單片機。它是一種低功耗、高性能的微處理芯片。8KB片F(xiàn)lash，可擦/寫1000次以上；256字節(jié)片RAM；全靜態(tài)邏輯，工作頻率圍0～24MHz；32個可編程I/O口；三級程序存儲器加密；一個全雙工串行口；三個16位定時/計數(shù)器；支持在線編程ISP〔InSystemProgrammable〕功能。3.3系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器本系統(tǒng)稱重傳感器輸出的信號為模擬量，需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進展記錄和處理，所以模數(shù)轉(zhuǎn)換部件為本系統(tǒng)的重要局部，對整個系統(tǒng)的計量精度都會產(chǎn)生影響。由于懸梁式電阻應(yīng)變稱重傳感器輸出為頻率較低的模擬量，所以需要模數(shù)轉(zhuǎn)換部件具有準確的計量精度，但對響應(yīng)速度沒有過高要求。固本系統(tǒng)采用精度為24位的AD7730芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。AD7730是由美國ADI公司生產(chǎn)的24位無失碼、雙通道差分模式高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，有效分辨率為21位，線性誤差±0.0018%。AD7730是∑-△類型數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置?！?△類型數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置同時具備反應(yīng)比擬和雙積分式兩種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點，以電荷平衡式數(shù)模轉(zhuǎn)換器改進而成，∑-△類型數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置去掉了在電荷平衡式模數(shù)轉(zhuǎn)換器中使用的復雜的穩(wěn)定式電路，取而代之為構(gòu)造簡單的D觸發(fā)器，這種設(shè)計使∑-△類型模數(shù)轉(zhuǎn)換器件自身的電路組成對元件的精度要求降到了一個很低的層面?！?△類型數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置還同時具有雙積分式模數(shù)轉(zhuǎn)換器抑制串模干擾的功能。∑-△類型是一個閉環(huán)的連續(xù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所以對自身電路元器件的精度要求低于雙積分式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，漂移與失調(diào)不會影響轉(zhuǎn)換的精度?！?△類型模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置由于使用了數(shù)字式反應(yīng)比擬方式，從而使用量化噪音大大降低、提高了轉(zhuǎn)換精度、增強了系統(tǒng)的抗干擾能力、加快了相應(yīng)速度、優(yōu)化了線性度?！?△技術(shù)將量化噪聲移到了系統(tǒng)數(shù)模轉(zhuǎn)換頻帶之外，所以AD7730抗干擾能力強，適用于低頻信號的動態(tài)模數(shù)轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用AD7730轉(zhuǎn)換懸梁式稱重傳感器輸出的模擬量，并將轉(zhuǎn)換構(gòu)造送入單片機進一步處理。AD7730的工作原理如下：設(shè)fs為采樣頻率，該芯片采集稱重傳感器的模擬信號時采用k倍過采樣頻率kfs，部通過信噪整形電路將fs/2信帶寬度的大量量化信噪移除模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換頻帶，即移至fs/2至kfs/2之間的頻帶，從而使得系統(tǒng)量化信噪降低到之前的1k。由于模擬低通濾波器只能濾除大于kfs/2頻帶寬度的信噪，所以需要利用采樣抽取電路和數(shù)字濾波器來濾除頻帶無用信號和量化信噪，提取期望信號，提高轉(zhuǎn)換分辨率和信噪比。使用的采用率應(yīng)高于兩倍輸入信號頻率，即fs>2fa，并且應(yīng)符合香農(nóng)采樣定律的原那么。用戶可以通過軟件設(shè)置AD7730的工作方式存放器，設(shè)置∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字濾波器、信噪比、采樣分辨率、采樣頻率，從而做出最優(yōu)選擇。數(shù)據(jù)采集電路中，AD7730與AT89S52單片機的接口電路原理圖如圖3-1所示：圖3-1AD7730與AT89S52的接口原理圖單片機使用查詢方式來控制AD7730芯片，單片機的P1.0、P1.1、P1.3、P1.4引腳分別連接AD7730的SCLK、CS、DOUT、DIN引腳。當加在RDY引腳上的電壓為低電平時，單片機可讀取AD7730數(shù)據(jù)存放器中的模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)或校準數(shù)據(jù)。當加在RDY引腳上的電壓為高電平時，AD7730進展數(shù)據(jù)存放器數(shù)據(jù)更新，制止傳輸數(shù)據(jù)。也可采用將RDY引腳連接單片機的INT0或INT1引腳，使用中斷方式控制AD7730，還可以通過直接訪問部存放器的RDY位數(shù)據(jù)，從而節(jié)省一個引腳。3.4數(shù)據(jù)采集電路通信接口設(shè)計本系統(tǒng)要現(xiàn)采集和計算數(shù)據(jù)實時顯示、數(shù)據(jù)保存等功能。而AT89S52只有256字節(jié)RAM和8K的FLASH，不能滿足系統(tǒng)的要求，所以必須借助PC機來實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和儲存等功能。本系統(tǒng)對傳輸?shù)乃俣纫蟛桓?，而且在實際環(huán)境中可能需要傳輸較遠距離，綜合功能和本錢考慮使用串行通信方式。串行通信又分為同步通信和異步通信兩種方式。同步通信傳輸速率高，硬件設(shè)計復雜，異步通信方式使用普遍，傳輸速率在50到19200波特之間。在異步通信時，發(fā)送和接收方要確定具體的發(fā)送波特率和數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)是以幀為單位傳送的，每一幀數(shù)據(jù)由四局部組成：起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位〔可選〕和停頓位。比擬兩種串行通信方式，由于本系統(tǒng)對通信速度要求不高，所以選擇異步通信方式。系統(tǒng)采用RS-232C串口標準，實現(xiàn)單片機的全雙工串行端口與PC機串行接口的，并編程實現(xiàn)上下位機的數(shù)據(jù)通信。RS-232C標準RS-232C是在串行異步通信方式中使用最為廣泛的總線標準，是由美國電子工業(yè)協(xié)會〔EIA〕公布的通信協(xié)議標準。RS-232C主要用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備〔DTE〕和數(shù)據(jù)通信設(shè)備〔DCE〕之間的二進制串行通信，最高傳輸速度19.2kbps，最長傳輸距離可達15米.雖然RS-232C設(shè)計了25個引腳，但對于一般的串行雙向通信，只用到串行口輸入引腳TXD、串行口輸出引腳RXD和接地引腳GND。RS-232C規(guī)定的邏輯電平電壓圍與CMOS和TTL電平不同，規(guī)定在+3～+l5V之間為邏輯電平"0”，-3V～-15V之間為邏輯電平"1MAX232芯片簡介MAX232是美國MAXIM公司專為RS-232C總線標準設(shè)計的低功耗、單電源發(fā)送接收器。對于各種EIA232E和V.28/V.24標準總線，轉(zhuǎn)變?yōu)镽S-232C數(shù)據(jù)電平需要±10V電源，所以MAX232芯片完成RS-232C與CMOS和TTL的電平轉(zhuǎn)換只需要+5V電源即可，從而打破了±12V電源的限制，使用場合更為廣泛。串口通信接口電路設(shè)計本系統(tǒng)的串口通信接口電路原理圖如圖3-2所示。圖3-2通信接口電路原理圖圖中J1為標準RS-232C總線9針插頭。圖中C6、C7、C8、C9為MAX232芯片部電源轉(zhuǎn)換所需要的4個電解電容，最好選用鉭電容，盡量靠近芯片焊接，取值大小均為1uF/25V。MAX232的R1IN、T1OUT、R2IN、T2OUT引腳需要接RS-232C標準電平，而T1IN、R1OUT、T2IN、R2OUT引腳那么需要接TTL/CMOS標準電平。因此單片機的串行口接收引腳RXD應(yīng)接MAX232的R1OUT、R2OUT引腳，單片機的串行口發(fā)送引腳TXD應(yīng)接MAX232芯片的T1IN、T2IN引腳。與之對應(yīng)T1OUT、T2OUT和R1IN、R2IN通過9針標準插頭分別于PC機的接收端RXD和發(fā)送端TXD相連。3.5程序下載線連接圖3-3AT89S52ISP接口設(shè)計ATMEL公司的單片機AT89S系列單片機提供了一個串行接口對部程序存儲器編程〔ISP〕，以及后來推出的AT90S系列中多數(shù)芯片都支持在線編程功能。ISP是最先由Lattiee公司提出的一種技術(shù)，是通過同步串行方式實現(xiàn)對其可編程邏輯器件的重配置，它的實現(xiàn)一般只需要少量的外部電路輔助。通過ISP技術(shù)，電路板上空白器件可以編程寫入最終用戶代碼，即使將芯片焊接在電路板上，只要留出和上位機接口的這個串口，就可以實現(xiàn)芯片部儲存器的改寫，而無需再取下芯片。已經(jīng)編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。ISP通過單片機上引出的編程線、串行數(shù)據(jù)、時鐘線對單片機部的Flash存儲器進展編程，編程線與I/O線共用，不額外增加單片機的引腳。AT89S52的ISP接口設(shè)計如圖3-3所示。3.6傳感器接口設(shè)計懸梁式稱重傳感器有四條接線，紅色為鼓勵正〔EXC+〕，接10V電源，黑色為鼓勵負〔EXC-〕接地，綠色為信號正〔SIG+〕接入AD7730的ANI〔+〕引腳，白色為信號負〔SIG-〕接入ANI〔－〕引腳，之間串聯(lián)10K限流電阻。圖4-4為懸梁式稱重傳感器和E6B2-CWZ6C編碼器接口設(shè)計電路原理圖。圖3-4編碼器與稱重傳感器的接口電路E6B2-CWZ6C編碼器正常工作的鼓勵電壓為5～24VDC，鼓勵電壓的選擇直接關(guān)系到數(shù)據(jù)脈沖的電壓值。所以本系統(tǒng)選用5VDC作為鼓勵電源，輸出的脈沖信號可以直接送單片機計數(shù)。E6B2-CWZ6C編碼器有6條接線，褐色為VCC，黑色為A相輸出，白色為B相輸出，橙色為Z相輸出，藍色為0V，最后一條為屏蔽線GND。A、B兩相信號的脈沖表示碼盤軸所轉(zhuǎn)的角度，Z相為零脈沖信號，碼盤每轉(zhuǎn)一周變化一次。本系統(tǒng)中，因為傳輸皮帶正常工作時方向不會改變，所以不存在鑒相問題。使用單片機的外部中斷INT0，以邊沿觸發(fā)方式對A相輸出的脈沖計數(shù)。3.7Profibus-DP接口擴展PROFIBUS是由西門子等公司組織開發(fā)的一種面向工廠自動化、過程自動化的國際性現(xiàn)場總線標準。PROFIBUS的開發(fā)始于1987年，1989年立項為德國標準DIN19245〔DeutschelndustrieNormen〕，1996年3月被批準為歐洲標準EN50170〔EuropeanStandard〕，并于2000年成為IEC61158〔InternationalElectrotechnicalmission〕。我國于2001年正式批準PROFIBUS現(xiàn)場總線成為我國機械行業(yè)工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線的國家標準。PROFIBUS的用戶組織PI〔PROFIBUSINTERNATIONAL〕成立于1995年，在30多個國家和地區(qū)都有地區(qū)性的PROFIBUS用戶組織，會員眾多。我國的相應(yīng)組織PROFIBUS專業(yè)委員會CPO〔ChineseProfibusUserOrganization〕成立于1997年，下設(shè)的"PROFIBUS產(chǎn)品演示及認證實驗室〞和"PROFIBUS技術(shù)中心〞負責產(chǎn)品認證和技術(shù)支持?？傊琍ROFIBUS是一種具有廣泛應(yīng)用圍的、開放的數(shù)字通信系統(tǒng)，適合于快速、時間要求嚴格和可靠性要求高的各種通信任務(wù)。目前已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化、過程工業(yè)自動化、樓宇和交通電力等領(lǐng)域。PROFIBUS由三種兼容的通信協(xié)議類型組成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS〔FieldbusMessageSpecification，現(xiàn)場總線報文規(guī)〕。RS-485傳輸是PROFIBUS最常用的一種傳輸技術(shù)其應(yīng)用既適用于需高速傳輸?shù)南到y(tǒng)，也適合于簡單、廉價、需快速鋪設(shè)的場合。RS-485采用平衡差分傳輸方式，在一個兩芯卷繞且有屏蔽層的雙絞電纜上傳輸大小一樣而方向相反的電流，以削弱工業(yè)現(xiàn)場噪聲，且防止多個節(jié)點間接地電平差異的影響。其傳輸數(shù)據(jù)的速率為9.6Kbps～12Mbps，且一個系統(tǒng)中總線上的傳輸速率對連接在總線上的各個設(shè)備是統(tǒng)一設(shè)定的。各個設(shè)備均連在具有線型拓撲構(gòu)造的總線上。每一個線段可以連入的最大設(shè)備數(shù)目為32，每個線段的最大長度為1200米。當設(shè)備數(shù)目多于32時，或擴大網(wǎng)絡(luò)圍時，可以使用中繼器連接各個不同的網(wǎng)段。本系統(tǒng)采用創(chuàng)捷PQ20系列外置式Profibus-DP從站橋接模塊實現(xiàn)現(xiàn)場總線接口擴展，該模塊提供用戶利用RS232/RS485串行通訊端口和Profibus總線系統(tǒng)通訊功能的現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)設(shè)備。它可以采用標準的DIN軌道安裝方式，采用直流24V電源供電，符合工業(yè)應(yīng)用的標準要求。它完全兼容Profibus-DP總線協(xié)議，可以自由設(shè)定3～126的Profibus-DP從站地址。是為滿足國傳統(tǒng)工控產(chǎn)品制造商在PROFIBUS現(xiàn)場總線領(lǐng)域的推廣需求而專門設(shè)計開發(fā)的。廣泛應(yīng)用于儀器儀表、人機界面、智能上下壓電器、變送器、智能現(xiàn)場測量設(shè)備、變頻器、電機啟動保護器等設(shè)備。該系列的產(chǎn)品具有獨特的設(shè)備數(shù)據(jù)綜合描述軟件，使用戶利用PC就能輕松設(shè)置從站地址、識別碼、輸入輸出長度等信息，還可讀取相關(guān)信息，并能自動生成GSD文件，使設(shè)備在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中更加智能化，增強現(xiàn)場級信息集成能力，更突出本產(chǎn)品的可維護性、高集成性、互操作性和開放性。3.8小結(jié)本章對傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)的硬件設(shè)計做了詳細的介紹，主要包括單片機和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的選擇，數(shù)據(jù)采集電路和通信接口的設(shè)計，程序下載線連接，傳感器接口設(shè)計和現(xiàn)場總線接口的擴展。著重闡述了基于AD7730芯片的稱重傳感器數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計與實現(xiàn)，這是硬件設(shè)計的核心功能局部。單片機的程序設(shè)計將在下一章中詳細闡述。4單片機系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1軟件系統(tǒng)概述根據(jù)系統(tǒng)主要功能，將系統(tǒng)軟件分為4個主要功能模塊：主程序模塊、AD7730轉(zhuǎn)換模塊、脈沖計數(shù)模塊及串行通信模塊。該軟件完成的任務(wù)是：通過AD7730轉(zhuǎn)換模塊采集稱重傳感器電橋輸出的電壓信號，并將轉(zhuǎn)換得到的24位數(shù)據(jù)信號，同時由脈沖計數(shù)模塊完成對測速傳感器的輸出脈沖進展計數(shù)，單片機通過串行通信模塊將24位A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和脈沖計數(shù)值發(fā)送到上位機進展最終處理。4.2軟件編程語言常見的MCS-51系列單片機編程語言有4種，即匯編語言、C51語言、BASIC語言和PL/M語言。目前使用最多的單片機開發(fā)語言是匯編語言和C51語言，這兩種語言都有良好的編譯器支持，使用廣泛。一般來說匯編語言用于對效率要求較高的小型程序，C51語言用于編寫較為復雜的程序。本系統(tǒng)由于涉及的功能模塊較多，所以單片機軟件主要采用C51語言編寫。對于C51語言的開發(fā)，目前有很多成熟的開發(fā)環(huán)境，本系統(tǒng)采用KeilC51集成開發(fā)環(huán)境。KeilC51是美國KeilSoftware公司推出的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。C語言在功能上、可讀性、可維護性、構(gòu)造性上都明顯優(yōu)于匯編語言，因而易學易用。KeilC51目前已經(jīng)到達uVision3版本，版本號為v7.50a。KeilC51軟件提供功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具和豐富的庫函數(shù)，全部是Windows風格界面。值得一提的是，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能表達高級語言的優(yōu)勢。KeilC51能夠?qū)?1系列單片機以及51系列兼容的絕大局部類型的單片機進展設(shè)計。除了支持C51語言外，它也可以直接進展匯編語言的設(shè)計與編譯。KeilC51是一個非常優(yōu)秀的集成開發(fā)環(huán)境，受到廣闊單片機設(shè)計者的青睞。4.3主程序模塊設(shè)計主程序模塊是程序入口，并且初始化和調(diào)用各功能模塊。主程序模塊流程框圖如圖4-1所示。開場開場初始化可編程芯片開機自檢數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理串口通信循環(huán)采樣？返回YN圖4-1主程序模塊流程框圖4.4AD7730轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計4.4.1AD7730轉(zhuǎn)換模塊的流程框圖AD7730轉(zhuǎn)換模塊的主要功能是根據(jù)系統(tǒng)需要初始化AD7730芯片和讀取并簡單處理轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。AD7730轉(zhuǎn)換模塊的流程框圖如圖4-2所示。YY開場均方根求值讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出初始化AD7730采樣了n次？返回N圖4-2AD7730轉(zhuǎn)換模塊的流程框圖如所示4.4.2AD7730初始化對AD7730芯片進展初始化，即對6個主要功能存放器進展初始化。下面對這6個存放器的功能和特點作簡要說明。(1)通信存放器municationsRegister，8位讀/寫存放器。所有存放器通過通信存放器來初始化，控制接下來的讀寫方式和操作存放器。默認方式下為寫此存放器。(2)狀態(tài)存放器StatusRegister，8位只讀存放器。提供狀態(tài)信息，如轉(zhuǎn)換狀態(tài)、校正誤差、步進輸出設(shè)置和有效參考電壓等信息。(3)數(shù)據(jù)存放器DataRegister，8位或16位只讀存放器。提供最新的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，長度位16位或24位。當存放器中更新數(shù)據(jù)時，RDY引腳和StatusRegister中的RDY位為低電平。當DataRegister中的數(shù)據(jù)被讀完之后，又回復高電平。如果下個數(shù)據(jù)更新之前，舊數(shù)據(jù)還沒有被讀取，RDY要保持100×TCLINK周期高電平，表示更新之前要取走數(shù)據(jù)，一旦數(shù)據(jù)被更新，RDY又將變?yōu)榈碗娖健懩Ｊ酱娣牌髁泓c校準寫模式存放器零點校準設(shè)置存放器為模式存放器YNY進入連續(xù)轉(zhuǎn)換模式返回N寫模式存放器滿刻度校準開場設(shè)置存放器為濾波存放器寫濾波存放器設(shè)置存放器為DAC存放器寫DAC存放器設(shè)置存放器為模式存放器圖4-3初始化AD7730各存放器的流程框圖(4)模式存放器ModeRegister，16位讀/寫存放器。該存放器如要用于設(shè)置主要工作參數(shù)，如控制操作模式、單/雙極性信號設(shè)置、數(shù)據(jù)存放器位數(shù)設(shè)置、參考位設(shè)置、輸入量程圍設(shè)置、輸入通道設(shè)置等參數(shù)。(5)濾波存放器FilterRegister，24位讀/寫存放器。該存放器如要用于設(shè)置快速轉(zhuǎn)換模式、跳變模式、控制AC鼓勵和斬波工作模式等。(6)DAC存放器DACRegister，8位讀/寫存放器。用于提供DAC的補償數(shù)值。初始化AD7730各存放器的流程框圖如圖4-3所示。AD7730初始化和讀寫的詳細代碼如下：voidAd7730_Ini(void){inttim;SCLOCK=1;AD7730_DIN=1;AD7730_DOUT=1;AD7730_CS=1;DRDY=1;tim=200;while(tim--);writetoreg(0x03);//寫濾波存放器writetoreg(0x80);//50Hz輸出writetoreg(0x00);writetoreg(0x10);//斬波工作模式writetoreg(0x04);//寫DAC存放器writetoreg(0x20);//DAC為0，5V參考電壓writetoreg(0x02);//寫模式存放器writetoreg(0xb1);//部滿刻度校準，24bit數(shù)據(jù)，單極性writetoreg(0x90);//0～+20mv，參考電壓5Vwhile(DRDY);writetoreg(0x02);//寫模式存放器writetoreg(0x91);//零滿刻度校準，24bit數(shù)據(jù)，單極性writetoreg(0x90);//0～+20mv，參考電壓5Vwhile(DRDY);writetoreg(0x02);//寫模式存放器writetoreg(0x31);//連續(xù)轉(zhuǎn)換模式writetoreg(0x90);//0～+20mv，參考電壓5Vwhile(DRDY);}4.5串口通信模塊設(shè)計本系統(tǒng)單片機與上位機的串口通信設(shè)置波特率為9600、8位數(shù)據(jù)位、不使用奇偶校驗位、1位截止位。圖4-4為本系統(tǒng)串口通信模塊的功能流程圖。串口通信模塊包含初始化串行口、設(shè)置數(shù)據(jù)格式與傳輸速率、向上位機傳送采集數(shù)據(jù)幾個主要功能。串口通信流程圖如圖4-4所示開場開場串行口初始化設(shè)置波特率及數(shù)據(jù)格式發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送成功？返回YN圖4-4串口通信模塊的流程圖4.6脈沖計數(shù)模塊設(shè)計測速信號的處理方法測速傳感器對檢測到的信號處理方法有三種。測頻法，測寬法和兩種結(jié)合的方法。(1)測頻法測速傳感器的摩擦輪通過與接觸的傳輸帶摩擦轉(zhuǎn)動，同時帶動傳感器中的光柵圓盤轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的光柵間隔阻擋光敏器件接收光源，將傳輸帶速度信轉(zhuǎn)換為輸出脈沖信號。傳輸帶的運行速度越快，光柵圓盤轉(zhuǎn)動速度也越快，傳感器的輸出脈沖寬度越窄。測頻法是測量一段固定的時間間隔的編碼器脈沖個數(shù)來確定轉(zhuǎn)速，比擬適合于告訴場合。測頻法的測量精度受制于機械加工的限制，在有限的大小的圓盤上很難加工出很多柵孔。所以接觸式測速傳感器要想提高精度是十分困難的，通常分辨率小于0.02%。使用測頻法計算轉(zhuǎn)速的方法為：(4-1)式中P―編碼器每轉(zhuǎn)脈沖個數(shù)T―是固定的時間間隔S―是每轉(zhuǎn)對應(yīng)的傳輸帶位移M1―是T時間的脈沖個數(shù)(2)測寬法使用微機處理測速信號后，一種新的測速方法被廣為采用，即測寬法。在使用一樣的測速傳感器的情況下，加上相應(yīng)的軟硬件就可以大大提高測量的分辨率。測寬發(fā)是通過測量兩個鄰近脈沖之間的間隔來確定轉(zhuǎn)速，比擬適合低速場合。使用測寬法計量測速數(shù)據(jù)分辨率可以到達0.005%-0.001%。測寬法測量速度的方法為：(4-2)式中f―時鐘頻率M2―兩個相鄰編碼器脈沖間隔的時鐘脈沖個數(shù)(3)結(jié)合法結(jié)合法又稱同步計時計數(shù)法，是上述兩種方法的結(jié)合，通過測量一定個數(shù)的編碼器脈沖和產(chǎn)生這些脈沖所需的時間來確定轉(zhuǎn)速，適合于中高速測量場合。結(jié)合法沒有固定定時時間，采用使起始時間與被測脈沖信號同步的方式，保證計數(shù)與定時同時發(fā)生，從而確保對被測信號計量的準確性。通常情況下，僅存在±1個時鐘脈沖誤差。當時鐘脈沖頻率遠大于被測信號頻率時，只需要選擇適當?shù)挠嫈?shù)值賦給時鐘脈沖計數(shù)器，如賦值10000，便可以穩(wěn)定測量誤差在1/10000，并且在被測信號頻率圍的計量誤差都會控制在1/10000以，這是結(jié)合法不同于其它測量方法的特點，也是保證測量精度的關(guān)鍵點，所以使用結(jié)合法能夠到達較好的計量精度。使用結(jié)合法計算速度的方法為：(4-3)脈沖計數(shù)的程序?qū)崿F(xiàn)AT89S52擴展的T2計數(shù)器滿足了系統(tǒng)計數(shù)器的需求。軟同步測量法的流程圖如圖4-5所示。YY開場初始化：定時器初值，開定時器和計數(shù)器中斷脈沖進入INT0，當捕捉到下降沿時T0、T2同時啟動T0定時溢出？進入T0中斷處理程序，停頓T2，得到T2的計數(shù)值n2，T2賦值n2，T0清零.T0中斷返回INT0捕捉到下降沿，同時啟動T0和T2T2計數(shù)溢出？進入T2中斷處理程序，得到T0計時值n0。T2中斷返回。根據(jù)n0計算脈沖周期存儲脈沖數(shù)據(jù)返回NNY圖4-5軟同布測量法的流程圖本系統(tǒng)通過同步計時和計數(shù)的方式來實現(xiàn)結(jié)合法對速度的計算。系統(tǒng)信號周期可由計時值與設(shè)定的信號脈沖個數(shù)計算得到，通過換算得到頻率值。固必須保證計時和計數(shù)在測量時同時開場，如果不同步必然會造成測量誤差。考慮節(jié)省系統(tǒng)資源、縮減硬件開銷等因素，系統(tǒng)不使用硬件同步的方式，采用軟件同步的測量方法。4.7小結(jié)本章介紹了系統(tǒng)單片機軟件設(shè)計，采用模塊化構(gòu)造，包括主程序模塊、AD7730轉(zhuǎn)換模塊、脈沖計數(shù)模塊及串行通信模塊4個主要模塊。重點闡述了稱重傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能的實現(xiàn)，通過功能存放器介紹和流程圖詳細說明了AD7730的各功能模式和初始化設(shè)置。程序還實現(xiàn)了脈沖計數(shù)功能。..結(jié)論傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)在我國有廣闊的開展前景，港口、冶金、建材、鐵道、飼料、煤炭、煙草、化工等部門都需要在未來開展中裝備大量的傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)。但是，目前國的相關(guān)產(chǎn)數(shù)量少，精度低，功能單一且缺乏對現(xiàn)場總線的支持，不能滿足工業(yè)一體化的需求，給廠礦企業(yè)的稱重管理帶來了極大的不便，同時也帶來了很大的經(jīng)濟損失。本文提出的傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)正是從這一實際情況出發(fā)，選擇單托輥秤架，增量式光電編碼器和懸梁式稱重傳感器作為研究對象，在保證計量精度的同時，考慮了設(shè)備本錢、安裝難度和市場占有率等因素，保障了設(shè)計的實用價值。系統(tǒng)的硬件設(shè)計不但實現(xiàn)了根本數(shù)據(jù)采集功能，而且實現(xiàn)了與上位機的通信，可以將計量數(shù)據(jù)實時發(fā)送上位機進展顯示和處理，另外擴展了Profibus-DP接口，很