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單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低、抗干擾能力等優(yōu)于一般CPU的優(yōu)點(diǎn)，因此，在要求較高控制精度和較低成木的工業(yè)測控系統(tǒng)中，往往采用單片機(jī)作為數(shù)字控制系統(tǒng)取代模擬控制系統(tǒng)。本文介紹一種基于AT89S52的沙漿稱重系統(tǒng)的研制力-法，利用單片機(jī)和傳感器實(shí)現(xiàn)對重量的高精度測量。

1系統(tǒng)的組成及工作原理

系統(tǒng)工作原理:先由稱重傳感器負(fù)責(zé)實(shí)時采集現(xiàn)場鋼制儲料罐、支架及水泥物料等所有物體的總重量信號，井把重量信號直接轉(zhuǎn)換為0~20mV的微弱信號。AD7705采用了成木較低但能獲得極高分辨率E-的轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以獲得1位無誤碼數(shù)據(jù)輸出，AD7705片內(nèi)的增益可編程放大器PGA通過指令設(shè)定實(shí)現(xiàn)對輸入信號的放大，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換電路以數(shù)字形式傳送給AT89S52單片機(jī)。AT89S52單片機(jī)取得相應(yīng)的數(shù)據(jù)后，根據(jù)用戶設(shè)置(總重量或凈重量等)顯小要求進(jìn)行分析與運(yùn)算。數(shù)碼驅(qū)動及鍵盤控制芯片CH451，通過可以級聯(lián)的串行接曰接收單片機(jī)的運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)，并直接驅(qū)動六個數(shù)碼竹顯小當(dāng)前所測物體的重量。

2硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件卞要包括單片機(jī)的最小系統(tǒng)、重量采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、顯小電路和外圍控制電路等。

2.1測幣電路設(shè)計(jì)

稱重傳感器是木系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)換成可測量電信號的輸出裝置，它的性能和精度直接關(guān)系到重量檢測系統(tǒng)的檢測精度。傳感器的輸出信號經(jīng)過濾波電路，消除信號中的串模、共模干擾以及高頻干擾信號后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器。

2.1.1稱重傳感器

棍凝土攪拌樓稱重傳感器為電阻應(yīng)變式，卞要部分由電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測電路組成。彈性體在外力作用卜產(chǎn)生彈性變形，使粘在他表的電阻應(yīng)變片也隨之產(chǎn)生變形，其阻值發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓信號，從血完成將外力變換為電信號的過程。

棍凝土攪拌樓站中稱重傳感器處于相當(dāng)惡劣的運(yùn)行條件中，環(huán)境溫度、濕度、大氣壓力、震動、磁場、電場等諸多因素均可能產(chǎn)生換能誤差、零點(diǎn)漂移和靈敏度的變化。差動式惠斯登電橋的靈敏度高，各竹參數(shù)一致，各種干擾的影響可以相互抵消，還可以力-便地解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題，故稱重傳感器均采用箔式雙軸片連接成的差動式惠斯登電橋作為測量電路。稱重傳感器的電阻應(yīng)變計(jì)能夠達(dá)到溫度自補(bǔ)償，還可以通過線路補(bǔ)償來彌補(bǔ)傳感器的零點(diǎn)溫度漂移和輸出靈敏度的變化。

使用過程中傳感器結(jié)構(gòu)、容量、技術(shù)參數(shù)選擇等都會使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，故需要合理選擇額定容量，稱重傳感器的額定容量=K(皮重+最大稱重)/傳感器組合個數(shù)。(K是安全系數(shù)，取決于振動、沖擊、偏載等因素二皮重指秤斗及其上I(II各附件的重量)。傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(根據(jù)秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則)ifu定。故選用四只量程為20'T，靈敏度為2mV/V，精度為0.2%，供電電壓為10V滿量程輸出為20mV的SM40-A型稱重傳感器組成并聯(lián)輸出電路。并聯(lián)輸出電路的四只稱重傳感器由一個供橋電源供電，既節(jié)省設(shè)備、簡化系統(tǒng)，又提高了稱量的可靠性;總輸出阻抗的減小，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力。利用平均值電路原理，每只傳感器的輸出阻抗相等，則橋路輸出點(diǎn)電壓△U為各個橋路輸出的算術(shù)，若力一差大，則誤差分布曲線平坦;如果力一差小，誤差分布曲線就}一分尖銳。高斯誤差分布函數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)中，99.7%的誤差位于3，稱重傳感器系統(tǒng)是由同樣量程的稱重傳感器組成的，隨機(jī)誤差的分布是相同的。在多只傳感器組合使用時，其綜合誤差為式中:S飯)為單只傳感器的準(zhǔn)確度;、(勸為被測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差;，:為稱重系統(tǒng)使用的傳感器數(shù)目?？梢钥闯鲈谟伤膫€稱重傳感器井聯(lián)組成的稱重系統(tǒng)中，與單個稱重傳感器誤差相比，總的誤差減至1/20。

2.1.2高精度A/D轉(zhuǎn)換

稱重傳感器的輸出為mV級的微弱信號，傳統(tǒng)的測量力一法是在A/D轉(zhuǎn)換之前加一級高精度的放大器，電路復(fù)雜。木系統(tǒng)采用AD7705器件包括由緩沖器和增益可編程放大器組成的前端模擬調(diào)節(jié)電路，乏一么調(diào)制器，可編程數(shù)字濾波器等部件，能直接將傳感器鋇l量到的多路微小信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，減少了信號調(diào)理環(huán)節(jié)，避免了放大電路產(chǎn)生的漂移。器件采用二線串行接曰，有兩個全差分輸入通道，用L;-V轉(zhuǎn)換技術(shù)能達(dá)到0.003%非線性的16位無誤碼數(shù)據(jù)輸出，其增益和數(shù)據(jù)輸出更新率均可編程設(shè)定。它包括自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)選項(xiàng)，以消除器件木身或系統(tǒng)的增益和偏移誤差，與內(nèi)部增益可設(shè)定的特點(diǎn)相結(jié)合，能有效地避免弱信號以及信號調(diào)理電路帶來的漂移影響。

2.2系統(tǒng)保護(hù)

它是單片機(jī)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種可編程控制電路，它把上電復(fù)位、看門狗定時器、電壓監(jiān)控和E2PROM四種常用功能組合在單個芯片里，以降低系統(tǒng)成本、節(jié)約電路板空間。X5045中的看門狗在系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時間時，通過RESET信號向CPU做出反X5045提供三個時間值供用戶選擇使用。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響：當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下時，系統(tǒng)將復(fù)位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。X5045的存儲器與CPU通過串行通信方式接口，512×8個字節(jié)的E2PROM用于存儲單片機(jī)系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)。

2.3數(shù)碼管驅(qū)動及鍵盤控制

很多以單片機(jī)為核心的儀器儀表都需要數(shù)碼竹顯小和鍵盤掃描。木系統(tǒng)采用CH451，CH451是一個性合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制以及uP監(jiān)控的多功能外圍芯片。CH451內(nèi)置RC振蕩電路，可以動態(tài)驅(qū)動8位數(shù)碼竹或者64只LED發(fā)光竹，具有BCD譯碼、閃爍、移位等功能;同時還可以進(jìn)行64鍵的鍵盤掃描，井內(nèi)置去抖動電路，可提供按鍵中斷與按鍵釋放標(biāo)志位等功能;CH451通過可以級聯(lián)的串行接曰與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù);并提供上電復(fù)位和看門狗等監(jiān)控功能。

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