计算机控制技术
课程设计
成绩评定表
设计课题基于单片机的汽车动态称重系统设计学院名称：电气工程学院
专业班级：自动化0604 学生姓名：王晓娅
学号： 20064280429 指导教师：王黎
设计地点：中原路校区2-417
设计时间：2010-01-04～2010-01-10
计算机控制技术课程设计
课程设计名称：基于单片机的汽车动态称重系统设计专业班级：自动化0604
学生姓名：王晓娅
学号：20064280429 指导教师：王黎
课程设计地点：中原路校区2-417
课程设计时间：2010.01.04—2010.01.10
计算机控制技术课程设计任务书
摘要
道路运输车辆超载现象极为普遍，公路动态称重是目前高速公路管理一项必不可少的技术。其能有效减缓公路路面的损耗、节约公路养护成本、减少因超载而引起的交通事故，与税务系统相结合，还能防止国家税收的大量流失。
目前，公路车辆动态称重的目的大体可分为-①贸易结算；②法令规定的强制计量；③交通数据的采集。上述不同的目的的称重对于称重系统的量要求也不相同。贸易称重用于车辆进行整车称重，要求误差小；法定强制称重包括检测整车重以及轮荷、轴荷、轴组荷，用于这一目的的称重，每次称量的误差也较小，而且需要在不同的位置设置大量的检测仪，便于执法人员发现超载；交通数据的采集包括各种车辆的重量、轴载、速度、轴距、车辆类型等交通数据，对高速公路的规划、设计、建造、运行、维护、管理以及投资都必不可少，用于此目的时，大量低精度的采样数据相对于少量高精度的采样数据，在分析中能提供更好的预测资料。
世界上经济发达的国家都很重视车辆动态称重技术的研究，动态称重系统简称WIM(weigh—in．motion)，随着计算机处理数据能力的增强与数字信号处理方法的日益增加，许多信号处理理论用于改进汽车动态称重信号处理来提高处理的精度。本设计的汽车动态称重硬件系统采用电阻应变式称重传感器搭建称重平台，设计了信号放大电路、AD转换电路、信号采集电路、显示电路、单片机控制电路和通信电路，给出了信号流程图并介绍了汽车动态称重软件系统。
关键词：汽车动态称重；传感器；参数估计
目录
1 引言 (1)
2 总体方案设计 (1)
2.1 硬件方案论证 (1)
2.2 系统总体设计 (5)
2.3 系统控制算法的设计 (5)
3 系统单元电路的设计 (7)
3.1 检测电路设计 (8)
3.2 A/D转换电路设计 (11)
3.3微控制器的工作电路设计 (12)
3.4 显示电路的设计 (13)
3.5 通信模块设计 (13)
3.6 系统抗干扰设计 (13)
4 系统的软件设计 (14)
4.1 系统主程序流程图 (14)
4.2 A/D转换子程序 (15)
4.3 数据采集子程序 (16)
4.4 通信模块子程序 (17)
4.5 显示子程序 (19)
4.6 控制子程序 (19)
总结 (21)
参考文献 (22)
附录： (23)
1 引言
随着经济的发展和科技的进步，现代交通运输业飞速发展。近几年来我国对公路基础设施特别是高速公路建设的力度逐年加大，交通运输业的发展无疑对国民经济建设起到了积极的推动作用，但是号称公路隐形杀手的营运车辆超载现象屡禁不止，其危害是多方面的，如加速损坏公路路面增加公路养护成本、使国家税费大量流失、造成交通事故频繁发生、严重的环境污染、加速车辆的损坏等等，因此，加强公路运输的管理、保障行车安全等问题也显得日趋重要，设计高精度的动态汽车衡，必将为公路运营部门治理超限超载和实施计重收费提供有效的技术手段。同时提高动态称重的精度，提高称重时车辆通过速度、降低称重系统的成本仍是一个未能解决的问题。如何设计出速度快、抗干扰能力强、准确度高的新型全自动汽车动态称重系统，对公路交通部门有效地实施超限计重管理，保证行车安全、延长公路的使用寿命、降低公路养护的成本、减少环境污染等方面有着显著的社会效益和经济效益。
对动态称重系统研究的要求是：①精度高：②便于移动；③测定时的有效性高；④耐久性，可靠性好；⑤测定时的易隐藏：⑥便于维修保养：⑦标定容易；
⑧数据存贮可靠、容量大；⑨信息传递性好；⑩测定安全，总成本(设置费用、维修费用、测试费用)低。
与静态称重秤体结构不同的是，动态称重秤体不能自由浮动，而应该固定不动，以减缓车辆过衡时产生的水平方向的摇晃和振动。如果可能的话，在垂直方向上也应该加以约束，以减小秤体的垂直方向上可能产生的较大的振动。动态称重秤体结构的动态响应特性的设计也应该给予足够的重视。合理地设计秤体结构的固有频率等动态参数，以得到较快的动态响应速度。
2 总体方案设计
2.1 硬件方案论证
对于动态称重系统来说，硬件系统是它的最基本的框架，是系统的所有功能的丛础。硬件的选择和所选硬件的性能对系统的功能实现以及系统的精度都有直
接的影响，系统的设计成功与否很大程度上取决于硬件系统的设汁。本系统硬件方案论证包括单片机、公路动态称重系统的传感器、数据采集电路、数据接口及显示电路的选择。
2.1.1 微处理器的选择
方案一：
8031芯片内部无ROM，需要外扩程序存储器,由此造成电路焊接的困难，况且使用8031还需要另外购买其他的芯片，如A/D转换及定时/计数器（PWM）等芯片，从而造成成本较高，性价比低。
方案二：
89C51芯片内部有ROM，且片内ROM全部采用Flash ROM，它能于3V的超低压工作，与MCS-51系列单片机完全兼容，但是其不具备ISP在线编程技术，需把程序编写好以后再放到编程器中烧写，才可以进行硬件电路的调试，倘若程序编写出现问题，调试电路就比较麻烦，而且其芯片内存也只有4KB。
方案三：
由于所需程序空间比较大，要求微处理器包含比较大的内部程序存储器空间。PHLIPS公司生产的P89C58X2单片机内部含有32K字节的FLASH程序存储器和256字节的RAM，可以满足设计需要。所以我们选择P89C58X2作为系统微处理器。
2.1.2 称重传感器的选择
测量重量的传感器有很多种，按工作原理分有弹性力平衡式压力传感器、感应式传感器、应变式传感器、压电式传感器、霍尔式压力传感器、电容式、光纤式、数字式传感器等。
方案一：
电位器式传感器广泛应用于各种场合，它主要是一种把机械的线位移或角位移输入量转换为与他成一定函数关系的电阻或电压输出量的传感器元件。电位器式传感器要求出入能量大，电刷雨点组之间容易磨损，故不选用。
方案二：
电阻应变片式传感器通常是由某些金属半导体材料制成。它具有精度高、测量范围广，使用寿命长、性能稳定可靠，结构简单、尺寸小，重量轻，频率特性好，可在高低温、高速、高压、强烈震动、强磁场、核辐射和化学反应等腐蚀的恶劣条件下工作，很适合与露天动态称重，故本设计选用电阻应变片式称重传感器。电阻应变式称重传感器的特点如下：①精度高，测量范围广；②使用寿命长，性能稳定可靠；③可在高低温、高速、高压、强烈振动、强磁场、潮湿等恶劣环境正常工作；④结构简单，体积小，重量轻；⑤价格便宜，品种多样，便于选择和大量使用；⑥频率响应较好，即可用于静态测量又可用于动态测量。
总之，既要从各方面提高要求，又要考虑经济效益，确保达到高性价比。从上述几点综合考虑，我们选用常用的电阻应变片称重传感器。
2.1.3 显示器的选择
方案一：
LCD数码管液晶显示,由单片机驱动.它主要用来显示大量数据、文字、图形，能够显示的位数多，显示得清晰多样、美观，但同时液晶显示器的编写程序复杂，价格昂贵，从而降低了整个系统的性价比，故不采用此种方案。
方案二：
LED数码管显示器可分为两种显示方式：静态显示和动态显示。LED数码管静态显示，多片七段译码器驱动显示，这不仅增加了成本，还需要占用单片机多个I/O口，也给电路的焊接带来一定的困难，因此不选用这种方案作为显示模块，所以排除此方案。
方案三：
LED数码管显示器动态显示方式下，将所有位的段选线并联在起，由位选线控制哪位接收字段码。采用动态扫描显示，也就是在显示过中，轮流向各位送出字形码和相应的字位选择，同一时刻只有一位显示，其他各位熄灭。利用显示器的余晖和人眼的视觉暂留现象，只要每一位显示足够短，则人看到的就是无为数码管同时显示。在动态显示方式下电路设计简单，故采用此方式。
2.1.4 数据采集电路的选择
方案一：
并行通信是指一条信息的各位数据被同时传送的通信方式。并行通信的特点是：各数据位同时传送，传送速度快、效率高，但有多少数据位就需多少根数据线，因此传送成本高，且只使用于近距离(十几距数米)的通信，故不采用。
方案二：
串行通信是指一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通信方式。串行通信的特点是：数据位传送，按位顺序进行，最少只一需根传输线即可完成，成本低但传送速度慢。串行通信的距离可以从几米到几千米。由于串行通信方式具有使用线路少、成本低、特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用，因此本设计采用串行通信。
2.1.5 数据接口的选择
在串行通信时，要求通信双方都采用一个标准接口，是不同的设备可以方便地连接起来进行通信。当前流行的接口有：RS-232-C和RS-485。
方案一：
RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50，75，100，150，300，600，1200，2400，4800，9600，19200波特。RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制。例如，采用1 50pF／m的通信电缆时，最大通信距离为l 5m。传输距离短的另一原因是RS 一232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。
方案二：
RS-485总线，通信距离为几十米到上千米时，因此长距离要求时被广泛采用。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS一485
可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。故本系统采用RS-485接口。
2.2 系统总体设计
2.2.1 系统的工作流程
(1)初始状态：检测区通过地感线圈检测有无车辆。
(2)车辆驶入秤台，仪表接收到来自秤台的重量数据超过一定限定值时，系统自动进入动态称重方式。
(3)车辆通过秤台，仪表检测车重。控制箱内的数据采集模块将称重称台传来的信号进行放大，并转换为数字信号送到计算机进行称重信号处理。
(4)计算机收到仪表传送的信息后，自动计算出轴超载量、总重超载量及相关内容，并进行记录与储存。
2.1.2 系统的设计方案方框图
图2．1系统总体构造图
2.3 系统控制算法的设计
车辆通过称重台时，由于自身结构、路面平整度等因素的影响，使称重系统受到动态干扰力。设d(t)是反映车辆通过称重台台面过程中施加给台面的一个幅值为单位l的输入信号，w(t)为称重台面向下位移，M为称重台面质量，m为车辆真实载荷，k、c分别为称重传感系统结构的弹性系数和阻尼次数。依照牛顿第二
定律，可以对模型建立如下力学方程：
M*d2w(t)/ d2t+c*dw(t)/d(t)+kw(t)=mgd(t),
再进行拉氏变换，可以得出其传递函数为：
G(S)=W(S)/D(S)=mg/(MS2+cS+k).
其中D(s)，W(s)分别为输入信号和输出信号的拉式变换。可见此称重系统为一二阶欠阻尼系统，系统无阻尼振荡频率(固有频率)为:w
n
=(k/M)1/2，阻尼比为
ζ=c/(2(k/M)1/2)。
建立这个模型后，车辆驶入称重台相当于给此系统施加了一个信号mgd(t)。综合分析汽车称重系统模型和实测数据后，可以发现车辆在称重台上所产生信号d(t)实为一梯形波。梯形波的两腰分别对应车辆上下称重台的过程；中间平稳阶段即为车辆轮轴完全作用在称重台上的测量过程，有效采集数据存在于此段。输入的信号d(t)的上升和水平阶段可以两个速度信号的叠加，据拉氏变换的叠加原
理可得D（S）=1/(ε
0*S*S)- e-Εs/(ε
*S*S).
再依据拉氏变换的终止定理有：w(+∞)=mg/k.
我们采用的控制算法是参数估计法。参数估计法是一种系统辨识方法，它把动态测量作为一个参数估计和预测问题来处理，具体过程是：首先依据车辆动态称重的先验知识，推导出一个含有未知参数的模型；其次用此模型去模拟动态称重过程中的输出信号，从而获得最小平方误差意义上的参数估计。基于参数估计的系统辨识方法可由极短的轴重信号估计出模型参数和轴重值，而且具有较高的准确度，同时利用适当的辨识算法可以进一步减小速度对测量结果的影响，可以在车辆中速及高速的情况下使用此种方法。其典型应用算法是最小二乘递推算法(RLS)。该问题的典型提法是，根据随时间先后顺序所获得的测量值Zl、Z2、?、Zk，在线且实时地估计参数θ的值。其中，测量值Zl、Z2、?、Zk是向量，待估参数θ可以是矩阵。
最小二乘递推算法RLS的基本思想可以概括成：θk=θk-1+修正值；RLS算法
的基本递推算式为：θk=θk-1+Kk[Zk-hk*θk-1]；Kk=P
K-1*h
K
[hkPk-1+1]；
Pk=[1-Kk*hk]*PK-1 .
根据前次观测数据得到的Pk-1及新的测量数据，可以计算出Kk，从而由θk-1递推出θk，下一次的递推计算所需的Pk也可根据Pk-1，、和Kk等计算出来。每
一次递推计算过程中的信息变换。
Θk-1Pk-1
Zk
hk
Θk Pk
图 2.2 RLS 算法示意图
系统实际的输入信号是连续的，而计算机的处理是基于离散信号的，因此依据上面的微分方程将系统的传递函数离散化，得出下式：
G(Z)=(b 0+b1Z -1+b2Z -2)/(1+a1 Z -1+a2 Z -2),a1,a2，b 。，b1，b2为Z 变抉的相关参数。根据Z 变换的中值定理，w(+∞)=（b0+b1+b2）/（1+a1+a2）；由此可知 mg/k=（b0+b1+b2）/（1+a1+a2）,经过变换计算可以得到具有理想精度的汽车质量m=(（b0+b1+b2）/（1+a1+a2）)*(k/g)。在采集到系统相关输出的基础上，依据RLS 算法进行参数估计，可以快速的在线辨识出参数如，k 也可以通过系统辨识标定出来。
3 系统单元电路的设计
对于本系统，硬件系统的设计可分为以下几个部分：机械部分和电器部分，我们关心的是电器部分。电气部分包括检测电路的设计及其信号调理电路的设计、信号采集电路（A/D 转换电路）设计、单片机最小系统设计、显示电路设计。系统硬件的选择和设计按如下原则进行：
(1)精确性：动态称重的目的是测量汽车重量，所以结果的精确性成为首要的原则。若检测结果与真实值偏差过大，就达不到称重的最初目的，失去了称重的意义。但是由于动态称重本身干扰因素太多的原因，就很难达到静态称重的精度，可以说，动称重是以牺牲一定的精度为代价来实现动态测量汽车重量的。即使是这样，动态称重也应当保证一定的精度。
(2)经济性：任何一项工程能否实现，经济条件都是重要的影响因素。如何利用现有的有限资金和设备，建立车辆动态称重的硬件系统，是研究进行中需要随时考虑的问题。在课题中，就需要合理的搭配各种元件的性能，在保证性能的前提下，尽量减少成本。
(3)可靠性：保证在规定的条件下，系统能正常的运行，完成各项预定的功能。
(4)线长最短原则：在动态称重系统设计时，应选择线长最短的方案。所谓的线长最短，不单指系统设各的儿何尺寸上的线长最短，还包括在确保精度和可靠性的前提下，称重系统的组成环节，系统软件的组织形式等，应该简单明了。系统的线长越短，可以使测量误差的因素较少，提高检测的精度：机电元件减少，故障率降低，提高系统的可靠性：环节减少，缩短流程，较少运行操作时间，提高系统的实时性。
3.1 检测电路设计
3.1.1传感器电路设计
称重传感器位于称体之中，是整个硬件系统的起始部分，是构成系统信息输入的主要窗口，为系统提供赖以处理和决策控制所必需的原始信息。它将车重信号转换成电压信号，动态称重系统信号检测中传感器的性能，直接影响称量精度，称重原理决定了传感器的选择或设计。相当多的动态称重系统仍是采用通用的压力传感器，就通用传感器本身性能而言其动态特性完全可以满足车辆正常行驶时的信号检测。选择传感器要考虑以下几点：
(1)数量的选择：根据电子称重系统的用途、秤体需要支撑点数而定，一般地来说秤体有几个支撑点就选择几个传感器，使用时根据实际情况来确定。
(2)量程的选择：根据被测压力的大小确定传感器的量程。根据经验，一般应使传感器工作在其30％～70％的量程内，但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的动态称重系统，在选择传感器时，一般要扩大其量程，使传感器工作在其量程的20％～30％之内，以增大传感器称重储备量，保证传感器的使用安全和寿命。
(3)准确度的选择：称重传感器准确度等级的选择，以满足称重系统的准确度要求为准，切不可片面追求高的准确度等级。
(4)使用环境及介质性能的考虑：根据环境条件和被测介质的性能综合选择。
电阻应变片式称重传感器包括两个主要可在部分：一个是敏感弹性元件，利用它把被测的重量转换为弹性体的应变值。另一个是电阻应变计，它作为传感元件将一个弹性体的应变同步地转换为电阻值的变化。其基本原理是在一个弹性体上成对地纵向和横向贴上四个应变片，当弹性体受到重量F作用时，应变片将随之改变电阻值。由于应变计是连接成平衡电桥式的，应变片电阻的变化将会引起电桥的平衡破坏，从而输出信号。设K为电阻应变计的灵敏系数，K=(ΔR/R)/(Δl/l)本设计采用传感器，其主要技术参数如下：
①非线性度<0.05％；
②灵敏度1.2mV／V；
③重复性<0.01％F.S；
④滞后效应<0.03％F.S；
⑤绝缘电阻380Ω±20Ω，输出阻抗350Ω±10Ω；
⑥工作温度-10——+5℃；
⑦供桥电压：4——24V。
3.1.2 放大电路设计
由于称重传感器转换后的电压信号是幅度很小的毫伏级差动信号，很难直接进行模数转换，因此需要对这一模拟电信号进行放大处理。由于传感器信号放大电路的设计对系统的精度有很重要的影响，因此尽量选用高增益、高输入电阻、低失调和高共模抑制比的仪表放大器。在传感器信号放大电路中采用放大AD602。AD602电路不复杂，同时该放大器具有很好的特性，温漂和电压失调参数很小。AD602是一种只用一个外部电阻就能设置放大倍数为l～1000的低功耗、高精度仪表放大器。其主要特性如下：
①供电电源范围：士2.3V——士l8V；
②最大供电电流：13mA；
③最大输入失调电压：125uV；
④最大输入失调电压漂移：1uV/℃；
⑤最大输入偏置电流：2nA；
⑥最小共模抑制比：93dB(G=10)；
⑦建立时间：15us。
AD620在它的输入端采用了超β处理，使其具有低输入偏置电流和低噪音，因而是一个很好的前置放大器。低功耗的特性，使它非常适合于传感器接口。其=49.4/(G-1)KΩ。
增益公式为：R
G
其电路工作原理：传感器电桥采用恒压源供电，激励电压为12V。本电压由精密稳压电源提供。我们选用的称重传感器(10Kg)灵敏度为2mV／V，由于前面的分析，取5Kg作为最大称量，传感器输出电压范围为0～12mV。AD的输入电压要求为0～l 0V，所以考虑把传感器的输出信号放大到0～l 0V范围内，放大倍数为833倍，但考虑到动态称量时汽车的动态峰值可能会大于汽车静态轴载，故放大倍数为750倍，同时考虑到去零电路，故采用两级放大电路。考虑温度漂移会给放大电路带来影响，整个放大电路的电阻均采用低温度系数(5ppm)的高精密电阻。(1)第一级放大电路
第一级采用差动放大电路，为了减小可调电阻的值，使得调试时容易调节放大倍数，采用两个电阻(一个阻值固定，一个阻值可调)来决定放大倍数。其中RI=1 00 ，RPl为200 的可调电阻。本级放大倍数为250。
(2)第二级放大电路
由于传感器可变电阻的不平衡及称重台的重力，造成无汽车时传感器仍有输出，由于输出电压非零值，A／D转换器的输出显示的是该电压对应的数字量。单片机把这一数字量作为零点，进行零点标定，这样很大一部分数据单元就被占据。如果进行调零，使从零到最大运算数都可作为有效分辨单位，则单片机中被零点占据的大部分有效空间被释放出来，从而提高称量的精度。为了解决此问题，用RP来调零。即RP4来调放大倍数，R5的作用是减小可调电阻的值，使得调试时容易调节放大倍数，而且工作性能稳定，本级放大倍数为3倍。
低，精度高等特点。并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的电阻电容元件即可构成一个完整的A/D转换器。其主要功能特性如下：
·非线性误差：小于±l/2LBS或+1LBS；
·有参考电压基准和时钟电路，不需外部时钟就可以工作：
·转换速率高：l2位转换25us，8位转换l6us；
·模拟电压输入范围为O——l0V和0——20V，O——±5V和O——±l0V两档四种；·数据输出格式分为12位和8位两种。
AD574采用．5V～+5V双极性输入方式，2脚直接接地，转换结果为12位数据，分两次输出转换结果，3、4、5、6脚分别接至单片机P2．5、P1．3、P1．4、P1．5，用于控制AD574A的工作过程。AD574状态脚(STATUS)接单片机P1．0，
当单片机P1．O查询到STS端送出的转换结束信号后，先将转换后的l2位A/D 数据的高8位读入单片机，然后再将低4位读入单片机。与AD574的12脚和lO 脚相接的两个100 Q的电位器分别用于零点调整和满刻度调整(增益调整) 。3.3微控制器的工作电路设计
P89C58X2是一款低功耗、高性能的8位微处理器，采用先进的CMOS工艺制造，指令系统与805l完全相同。它包含32K字节的FLASH EPROM和256字节的RAM、32条I／O口线、3个16位定时／计数器、6输入4优先级嵌套中断结构、一个串行I／O(可用于多机通信、I／O扩展或全双IUART)以及片内振荡器和时钟电
3.4 显示电路的设计
动态称重系统测最出汽车车重后，要在显示器上将卡车重显示出来。本设计选用适合LED数码管显示器来完成显示。LED(Light Emitting Diode) 数码管显示器与其他显示器相比，有工作电压低、多色、寿命长、发光控制简单的特点。我们用无片共阳极发光二极管显示器来显示汽车重量，其中三位整数、两位小数。用一片74LS373锁存器完成LED数码数码管字形码的锁仔和驱动。单片机的P2 0～P2 4作为位选端，通过反相器7106与各位数码管的共阳极连接，控制某一位数码
生产效率，改善了工作条件，大大提高了控制质量与经济效益。但是，通常系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的，其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。干扰会导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大的损失。影响系统可靠、安全运行的主要因素是来自系统内部和外部的各种电气干扰，以及系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。这些、因素对测控系统造成的干扰后果主要表现在数据采集误差加大、控制状态失灵、数据受干扰发生变化、程序运行失常等几个方面，因此抗干扰设计尤其重要。
CPU的抗干扰设计主要是用专门的看门狗复位电路，保证CPU系统的可靠运行，从而保证整个动态称重系统的可靠性。
为了降低干扰，传感器输入信号线采用四芯屏蔽线，同时屏蔽地线与秤台底部相连。在实验的过程中非常必要，可有效保证传感器的信号不被其它信号干扰。
4 系统的软件设计
汽车动态称重系统的软件设计主要包括单片机的软件设计和PC机上的程序设计。单片机的软件设计主要包括：主程序设计、数据采集、数据处理、显示程序、通信程序等。
4.1 系统主程序流程图
在本设计中选用的单片机语言是C51。它具有一般C语言的特点：程序书写简单，便于阅读和维护；可实现模块化、结构化编程；语言表达能力强：可对内存、变量的值进行直接操作，能完成汇编语言对硬件操作的大部分功能；源程序的可移植性好，许多程序段不做或只做少量的修改即可移植到另一个C系统上运行，为调试提供方便。主程序主要完成可编程芯片的初始化和重量数据采集及按需要调用各模块。程序流程图如下：
图 4.1 主程序流程图
4.2 A/D转换子程序
该模块的功能是：设置数据的采集频率和转换的格式，将采集到的数据转换成单片机能识别的数字信号。当主程序调用A／D转换程序时，首先须对A／D转换模块的采样频率和采样精度进行设置，再等待传感器检测信号的输入，如有前端数据输入，则对输入数据进行预处理，采集、调整频率和幅值，最后输出数字信号。AD转换程序主要有三大块组成：
①AD转换器启动程序：
②查询等待转换结束程序；
③读取转换结果程序。
单片机作业 学院计算机与控制工程学院 专业自动化132 学号30
姓名王伟 基于51单片机的称重系统—k动态称重所谓动态称重是指通过分析和测量车胎运动中的力，来计算该运动车辆的总重量、轴重、轮重和部分重量数据的过程。动态称重系统按经过车辆行驶的速度划分，可分为低速，所以高速动态动态称重系统与高速动态称重系统。因为我国高速公路的限速最高是120之间时速通过称量装置的车辆进行动态称重。而低速动态120称重系统在理论上可对5到称重系统则一定要限制通过车辆的行驶速度，要想有较高的测量精度，理论要求车辆在以下时速匀速通过。在我国，车辆动态称重一般都使用低速动态称重来完成，在很5km/h多收费站和车辆检测站都有应用，国家也出台了相关的测量标准。 与传统意义上的静态称重相比，动态称重可以在车辆缓慢运动情况下直接进行称重，这样动态称重的高效率、测量时间短.能流畅交通等主要特点就凸显岀来了。动态称重的问世，不但使车辆的管理上有了很大的促进作用，而且还对我国的公路管理和维护起到了至关重要的作用。 二系统总体结构及其功能 51 图 本设计要求能判断岀车辆是否超载，如果车辆超载，本系统能够提供该车辆的超载信息并发出警报。本设讣采用STC89C52单片机作为系统的处理核心，利用桥式称重传感器采集到车辆重量并转换成电压信号，然后通过放大电路将电压信号进行放大处理后，传送. 到A/D转换器中转换为数字信号，再经过单片机处理、传输到接口电路，最后送到上位机，
该数据可以与上位机里用键盘事先输入设定的总重量作比较并判断出该车辆是否超载，如果超载，则可通过显示器、蜂鸣器作显示超载信息并报警, 当然，键盘的作用除了输入设定值还可以解除和开启警报。 三动态称重系统的组成 动态称重系统主要111车辆重量（含超载、偏载检测）检测子系统、货车长、宽、高三维尺寸超限检测子系统、自动触发摄像拍照子系统、车辆类型自动判别子系统、系统配置及系统维护子系统、行驶车辆速度测量子系统、数据统讣、报表处理子系统和单据输岀打印子系统这儿部分组成。该系统组成完善，部件考虑周全, 能很好的完成称重任务。 四动态称重系统的主要功能 （1）动态检测出通过车辆的轴数、轴重、轴距、轮数、车速等； （2）能自动检测出车辆的高.宽、长等外围尺寸是否超出最大标准，并能给出超出部位的具体位置和具体数据； （3）拍摄机器在车辆经过时能自行对要被检测的车辆进行拍照，该机器能对车牌号码、车辆种类进行识别，最终作为图像证据； （4）可以将不合格车辆的处理记录、超限情况进行打印，根据车辆超限的程度来计算罚款数额并打印收据或罚款单； （5）检测到的数据全部存入数据库中，并对被监测到的数据进行分析、统讣。 便于汇总上报、日常管理和进行查询。五单片机的选用 本设计采用的是INTEL公司研究开发生产的STC89C52单片机，其内部置有256 字节的内部数据存储器、8位中央处理单元、8K片内程序存储器、3个16位定时/计数器、32个双向I/O 口和一个片内时钟振荡电路，全双工串行通信口，5 个两级中断结构。89C52的引脚图如图所示。 图89C52引脚图 本设讣使用的是单片机的最小系统，其中电路包括下载口电路、复位电路和晶振电路。复位电路中，电阻在下接地，电容在上接高电平，中间为RST。复位电路工作原理是：通引脚上处于高电平，这时的单片RST电时，由于电流很大，从而相当于电容被短路，这样. 机为禁止工作状态。如果要使单片机正常工作，就要使RST端电压慢慢下降并到一定程度，也就是RST端为低电平，这就需要通过电源对电容进行充电。 复位电路复位的方式有手动复位、上电复位两种。所谓上电复位，就是通电瞬间，山于电流很大，从而相当于电容被短路，这样RST引脚上处于高电平，自动复位；相反，通过对改变电容电流，当电流很小的时候，我们就可以把电容当做开路状态，RST端就处于低电平，程序就能正常的运行。而手动复位要在上电复位的基础上，按下复位按键，使VCC直接与RST相连，电容处于放电状态，以高电平形成复位；松开复位按键，RST仍旧是高电平，这时充电电流作用于电阻上，VCC 给电容进行充电，还是复位状态，充电结束后，RST为低电平，能够正常工作。 A/D转换器 A/D转换器根据输出的信号格式有并行A/D和串行A/D两种。ADC0832是一种具有双通道A/D 转换芯片和8位分辨率。它的优点有体积小，兼容性强，性价比高，从而深受个人的欢迎和企业的认可，U前在世界上也已经有了较高的使用率。ADC0832具有能够进行双通道A/D转换，分辨率高达8位；当供电电源为5V时，输入电压能稳定的保持在0~5V之间:TTL/CMOS与输出
第27卷第8期2006年8月 仪器仪表学报 Chinese Journal of Scient ific Instrument Vo l127No18 A ug12006 车辆动态称重技术* 程路张宏建曹向辉 (浙江大学工业控制技术国家重点实验室杭州310027) 摘要随着公路运输业和商业贸易的发展,车辆动态称重技术已成为车辆载荷测量的关键技术和发展方向。文中对车辆动态称重系统的结构和弯板、压电传感器、单传感器及光纤传感器4种常用的动态称重传感器进行了介绍,并对系统产生的轴重信号进行了分析,重点讨论和研究了算术平均、神经网络、系统辨识等运用到车辆动态称重系统中的算法,并且阐述了今后的发展趋势。 关键词动态称重传感器轴重信号处理汽车 中图分类号T P273.5文献标识码A国家标准学科分类代码510.8040 Vehicle weigh-in-motion technology Cheng Lu Zhang H ong jian Cao Xiang hui (N ational key Labor ator y of I ndustr ial Contr ol T echnol ogy,Zhej iang Univers ity,H angz hou310027,China) Abstract A long w ith the development of the highw ay transpo rtation and trade,vehicle w eigh-in-m otion be-comes the key techno logy and the trend o f measuring traffic loads1T he paper presents the structure of vehicle WIM system and four ty pes of commo nly used WIM sensors:bending plate,piezoelectric sensor,load cell and fiber optic sensor1T he output signal of ax le load in the WIM sy stem is analyzed1Sever al alg orithm s used in veh-i cle WIM system,such as arithmetic averaging,neural netw ork and sy stem identification are deeply dis-cussed1The future trend for WIM is also described. Key words w eig h-in-motion sensor ax le load sig nal pro cessing vehicle 1引言 车辆的负荷对公路和桥梁的设计有着十分重要的意义。调查表明,车辆在运输中普遍存在超载运输现象,而行驶于公路的车辆如果轴重超过限值的30%,公路使用寿命就会缩短56%,使得公路维修费用巨增,路面使用寿命缩短。另外,超载运输由于载重量超过了车辆的额定吨位,使得车辆的性能受到影响:首先是车辆的稳定性受到影响,其次在弯道和纵坡较大路段,由于超载使得车辆的动力性能受到影响,严重影响了车辆的安全行驶,最后超载运输对车辆的通行能力也有一定的影响。因此,建立公路及桥梁的称重站势在必行[1]。 对于车辆的称重,传统的方法都是在静态下进行的,这种整车测量方法准确度虽然很高,但是存在着很大的缺点,如价格较高、不能分别测出轴重等。另外,实际应用中停止汽车运行进行重量测量也是不方便的。因此,近年来许多国家都对车辆动态称重技术进行了研究,并有一些实际的应用。 车辆动态称重的主要方式有两种:整车计量和轴计量方式。应用整车计量方式,需要比较大的秤台,这大大增加了工程造价和难度,所以这种方式使用地越来越少了。目前较为流行的是轴重测量,即分别测出车辆各轴的轴重,再由称重系统计算出整车重量。在静态称重时,车辆的轮胎平稳地作用于汽车衡上,除真实轴重外,无任何其他外力干扰,因此容易实现高准确度测量。但是动态称重时,车辆以一定的速度通过汽车衡,不仅轮胎对秤台的作用时间很短(在几百毫秒以内),而且作用在秤台上的力除真实轴重外,还有许多因素产生的干扰力,如车速、车辆自身振动、路面激励、轮胎力等[2-3]。可以说真实轴重往往被淹没在各种干扰力中,这给高准确度的动态称重造成很大的困难。 *本文于2005年4月收到。
基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言： 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词：温度多路温度采集驱动电路 正文： 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时，有p1.0输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度降到下限温度值时，p1.0信号停止输出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序，6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON 及数码管显示子程序DISP。 （1）主程序 主程序进行系统初始化操作，主要是进行定时/计数器的初始化。 （2）定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样，消除数码管温度显示的闪烁现象，用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到，调用温度采集机模数转换子程序ADCON，得到一个温度样本，并将其转换为数字量，传送给89C51单片机，然后在调用温度计算子程序CALCU，驱动控制子程序DRVCON，十进制转换子程序MERTRICCON，温度数码显示子程序DISP。
湖南理工学院 数字信号处理课程设计 设计题目：称重仪的设计 院部：机械学院 专业：机械电子工程 班级：机电二班 学生姓名: 贾 学号: 1 1
摘要 本设计是基于单片机的称重仪，它的硬件电路设计包括单片机最小系统、A/D转换器、称重传感器、语音电路、LED显示电路、±5V稳压电源电路等几部分设计内容。其中压力传感器输出响应的模拟电压信号，经过模/数转换（A/D变换）后就得到数字量D。但是，数字量D并不是重物的实际重量值W，W 需要由数字量D 在控制器内部经过一系列的运算——即数据处理才能得到。整个设计系统由Atmel公司生产51系列89S51单片机进行控制；软件实现功能开机检测，主要是开机后自动逐个扫描LED数码管，以防止某段数码管损坏造成视觉误差；出于人性化考虑我们还可以增加语音电路，实现自动语音播报重量。 2
目录 一、课题设计要求 二、总体设计方案 三、硬件电路模块分析 四、硬件电路设计 五、软件设计 六、总结 3
一、题设计要求 1、设计出硬件电路。 2、设计出软件程序 2、采用A/D的转换器 3、LED显示要显示的内容。 二、总体方案设计 2.1 称重仪的基本工作原理 电子秤的工作原理以电子元件:称重传感器，放大电路,AD转换电路，单片机电路，显示电路，通讯接口电路，稳压电源电路等电路组成。当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据程序将这种结果输出到显示器，直至显示这种结果。 2.2称重仪的系统总体框图 按照本设计功能的要求，系统由5个部分组成：控制器部分、信号采集部分、报警部分、数据显示部分、和电路电源部分，系统设计总体方案框图如图2.1所示。 4
超重车辆高速动态称重系统设计方案 1
目录 一工程概述 (4) 二超限超载治理手段现状分析 (5) 三系统应用介绍 (5) 3.1.系统应用对象和环境介绍 (5) 3.2.系统在超限超载治理和管理中的作用 (5) 四系统设计方案 (6) 五项目环境介绍 (8) 5.1安装地点选择标准 (8) 六系统总体设计方案 (8) 6.1系统总体设计原则 (8) 6.2系统可实现的功能 (9) 6.3系统设计拓扑图 (10) 6.4系统数据流程图 (11) 6.5可扩展的系统网络图 (12) 七称重和抓拍系统介绍 (13) 7.1称重系统 (13) 7.1.1称重数据采集器的选型特点 (13) 7.1.2称重采集器主要技术参数 (14) 7.1.3称重采集器自带软件简单介绍 (16) 7.1.4称重传感器的选型特点 (23) 7.1.5传感器主要技术参数 (26) 7.2车辆监控及车牌照自动识别系统 (27) 2
7.2.1抓拍系统构成 (27) 7.2.2车牌识别视频监控拓扑图 (29) 7.2.3车牌识别技术指标 (29) 7.2.4车牌照相机技术指标 (30) 7.2.5全景摄像机技术参数 (33) 7.2.6车牌抓拍打包工控机主要参数 (35) 7.2.7摄像机架技术参数 (36) 7.2.8户外机柜及基础图纸 (37) 八称重采集器软件功能介绍 (38) 8.1超重管理客户端软件主要功能 (38) 3
一工程概述 近年来由超重车辆导致的桥梁安全事故屡有发生，对公路的破坏日益严重，如钱塘江三桥引桥坍塌事故以及哈尔滨阳明滩大桥引桥倾覆事故。超重车辆除直接导致桥梁垮塌外还加剧了桥面和路面等设施破损，增加了养护维修量，对桥梁和公路等基础设施的安全带来极大的危害。 超限车对大桥安全构成严重威胁，且这些年车超限装载，在行驶工程中，制动性等都会受到影响，对过完小车的行驶安全也不利；超限车装的石子、渣土往往有抛洒滴漏现场，威胁过完车辆行车安全，同时也污染环境。 为全面掌握各路和桥梁的超重车辆通行状况，为行政执法查处提供依据，超重车辆高速动态称重管理系统基于压电电缆传感式动态称重系统和视频监测技术的非现场超限超载执法系统。可实现对各种正常行驶车辆的动态称重功能，能在10-200Km/h速度范围内检测过往车辆的轴重、总重、车型、流量、速度及加速度等参数，可对货运机动车超限超载进行有效治理。根据执法需求，可依法对超限超载车辆进行治理。 高速称重能保证了整个超限超载检测管理系统能够在交通流量较大或车速较快的路段快速识别超限超载车辆而不影响正常交通；系统首次实现超限超载的非现场执法，通过高速动态称重和视频监测有机结合，提供了非现场执法依据，大大节省了人力成本。 此系统适用于车速较高的高等级公路、交通量较大的干线公路、以及道路桥涵等应用场合超限超载车辆的治理。 4
学号： G RADUATE T HESIS 论文题目：基于51 单片机的电子秤的设计 学生姓名： 专业班级： 学院： 指导教师： 2017 年06 月12 日
第一章功能说明 本设计系统以单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。在设计系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步设计了各个单元功能模块。 系统的硬件部分包括最小系统部分、数据采集部分、人机交互界面和系统电源四大部分。最小系统部分主要包括AT89S52和扩展的外部数据存储器；数据采集部分由称重传感器，信号的前期处理和A/D 转换部分组成，包括运算放大器AD620和A/D 转换器ICL7135；人机界面部分为键盘输入，四位LED数码显示器，可以直观的显示重量的具体数字以及方便的输入数据，使用方便；系统电源以LM317和LM337为核心设计电路以提供系统正常工作电源。 系统的软件部分应用单片机C 语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。该电子秤可以实现基本的称重功能（称重范围为0～9.999Kg ，重量误差不 大于± 0.005Kg）, 并发挥部分的显示购物清单的功能，可以设置日期和设定十种商品的单价，还具有超量程和欠量程的报警功能。 本系统设计结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。 称重传感器原理 即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。 按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。 传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常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，转换元件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。此外传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 称重传感器在电子秤中占有十分重要的位置，被喻为电子秤的心脏部件，它的性能好坏很大程度上决定了电子秤的精确度和稳定性。通常称重传感器产生的误差约占电子秤整机误差的50%~70%。若在环境恶劣的条件下（如高低温、湿热），传感器所占的误差比例就更大，因此，在人们设计电子秤时，正确地选用称重传感器非常重要。 称重传感器的种类很多，根据工作原理来分常用的有以下几种：电阻应变式、电容式、压磁式、压电式、谐振式等。（本设计采用的是电阻应变式） 电阻应变式称重传感器包括两个主要部分，一个是弹性敏感元件：利用它将
计算机控制技术 课程设计 成绩评定表 设计课题基于单片机的汽车动态称重系统设计学院名称：电气工程学院 专业班级：自动化0604 学生姓名：王晓娅 学号： 20064280429 指导教师：王黎 设计地点：中原路校区2-417 设计时间：2010-01-04～2010-01-10
计算机控制技术课程设计 课程设计名称：基于单片机的汽车动态称重系统设计专业班级：自动化0604 学生姓名：王晓娅 学号：20064280429 指导教师：王黎 课程设计地点：中原路校区2-417 课程设计时间：2010.01.04—2010.01.10
计算机控制技术课程设计任务书
摘要 道路运输车辆超载现象极为普遍，公路动态称重是目前高速公路管理一项必不可少的技术。其能有效减缓公路路面的损耗、节约公路养护成本、减少因超载而引起的交通事故，与税务系统相结合，还能防止国家税收的大量流失。 目前，公路车辆动态称重的目的大体可分为-①贸易结算；②法令规定的强制计量；③交通数据的采集。上述不同的目的的称重对于称重系统的量要求也不相同。贸易称重用于车辆进行整车称重，要求误差小；法定强制称重包括检测整车重以及轮荷、轴荷、轴组荷，用于这一目的的称重，每次称量的误差也较小，而且需要在不同的位置设置大量的检测仪，便于执法人员发现超载；交通数据的采集包括各种车辆的重量、轴载、速度、轴距、车辆类型等交通数据，对高速公路的规划、设计、建造、运行、维护、管理以及投资都必不可少，用于此目的时，大量低精度的采样数据相对于少量高精度的采样数据，在分析中能提供更好的预测资料。 世界上经济发达的国家都很重视车辆动态称重技术的研究，动态称重系统简称WIM(weigh—in．motion)，随着计算机处理数据能力的增强与数字信号处理方法的日益增加，许多信号处理理论用于改进汽车动态称重信号处理来提高处理的精度。本设计的汽车动态称重硬件系统采用电阻应变式称重传感器搭建称重平台，设计了信号放大电路、AD转换电路、信号采集电路、显示电路、单片机控制电路和通信电路，给出了信号流程图并介绍了汽车动态称重软件系统。 关键词：汽车动态称重；传感器；参数估计
届毕业生 毕业设计说明书题目: 基于单片机的称重控制系统设计 院系名称： 专业班级： 学生姓名：学号： 指导教师：教师职称：
摘要 由于称重器具在商业贸易中的重要作用，称重技术的发展一直都受到人们的关注。本文设计实现了一种新型的多功能电子称重系统，该系统采用了最为常见的C51系列单片机STC89C52作为主控芯片，系统可以准确称量待测物的质量，使用者设置好单价后，系统还能自动地计算总价并可以把测量结果直观地显示在液晶屏幕上，同时本系统还具有超量程自动报警功能。另外本系统还扩展了电子万年历和电子温度计的功能，使得系统更加实用。本文论述了课题提出的背景，系统方案确定的依据以及系统具体硬件电路的设计方案和软件编程的基本思路，最后针对系统的测试结果进行了分析。 关键词：电子称重系统；单片机；称重传感器；A/D转换；时间和温度；人机交互
Title Design of weighing control System Based On MCU ABSTRACT Due to the important role of weighing apparatus in the trade, development of weighing technology has been paid close attention to by people. This paper presents a new type of multifunctional electronic weighing system .This design is based on the most common C51 series microcontroller STC89C52 as a control core, it realized the basic functions of electronic scales. This design can acquisition quality accurately, display test data intuitively, set the price for diffident things and automatic alarm when it is over range. At the same time, the system also extends the function of electronic calendar and the thermometer, making the system more intelligent and practical. This paper discusses the background of the subject,how the system scheme is determined, design of the hardware circuit system and software programming. At the end of the paper, the system test results were analyzed. Key Words Electronic scale; single chip microcomputer; sensor; A/D conversion; human-computer interaction; time and temperature
单片机系统的设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
第4章 单片机系统的设计 引言 用V/F 变换器作A/D 转换时，通常由一些硬件电路如振荡器、二分频器、计数器和门电路组成，而由计数器计得的计数值即A/D 转换结果再通过接口电路送入微计算机进行处理，较为复杂和不便，或者采用F/BCD 变换电路将V/F 变换器输出的频率信号变为BCD 码再通过接口电路送入微计算机，也较为复杂，而且还要对BCD 码进行变换。这些方法成本都较高。 本设计介绍一种以单片机直接与V/F 变换器接口进行A/D 转换的方法，不须额外的硬件电路，完全利用单片机内部的硬件资源，简单方便，成本最低，大大地提高了V/F 变换器作为A/D 转换电路的可行性。 当前，单片机特别是Intel 公司的MCS-51系列单片机已在智能仪器仪表和过程控制等方面得到广泛应用，大有取代Z80之势，因此A/D 转换电路与单片机的接口方法也是人们所关注的。下面将主要介绍MCS-51系列的单片机8031为主控器件的硬件电路。 主控器Intel 8031简介 P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0P3.1P3.2P3.3 P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL 1 XTAL 2 V SS RST/VPD RXD TXD T0 T10INT P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 1INT WR RD EA /V P P ALE V CC PSEN 4039383736353433323130292827262524232221 2019181716151413121110 987654321 8031P1.0 图4-1 8031引脚图 8031 cite-feet figure
2016-2017学年第1学期 单片机应用系统设计/工程实践 (课号:103G06B/D/E) 实验报告 项目名称：基于AT89C51单片机温度报警系统 学号 姓名 班级 学院信息科学与工程学院 完成时间
目录 一、项目功能及要求 (3) 1.1、课程设计的性质和目的 (3) 1.3、项目设计要求 (3) 二、系统方案设计及原理 (3) 2.1、设计主要内容 (3) 2.2 、AT89C51单片机简介 (3) 2.3 、DS18B20简介 (4) 2.4 、数码管显示 (5) 2.5、报警电路 (6) 三、系统结构及硬件实现 (7) 3.1、总电路图 (7) 3.2、单片机控制流程图 (8) 四、软件设计过程 (8) 五、实验结果及分析 (8) 5.1 、Proteus仿真 (8) 5.2 、C程序调试 (9) 六、收获及自我评价 (14) 七、参考文献 (15)
一、项目功能及要求 1.1、课程设计的性质和目的 本温度报警器以AT89C51单片机为控制核心,由一数字温度传感器DS18B20测量被控温度，结合7段LED以及驱动LED的74LS245组合而成。当被测量值超出预设范围则发出警报，且精度高。 利用现代虚拟仿真技术可对设计进行仿真实验，与单片机仿真联系紧密的为proteus仿真，利用keil软件设计单片机控制系统，然后与proteus进行联合调试，可对设计的正确性进行检验。 1.2、课程设计的要求 1、遵循硬件设计模块化。 2、要求程序设计结构化。 3、程序简明易懂，多运用输入输出提示，有出错信息及必要的注释。 4、要求程序结构合理，语句使用得当。 5、适当追求编程技巧和程序运行效率。 1.3、项目设计要求 1、基于AT89C51单片机温度报警系统； 2、设计3个按键分别为：设置按钮、温度加、温度减； 3、DS18B20温度传感器采集温度，并在数码管上显示按键的区别； 二、系统方案设计及原理 2.1、设计主要内容 本设计以AT89C51单片机为核心，从而建立一个控制系统，实现通过3个按键控制温度，以达到设置温度上下限的功能，并在数码管上显示三个数字当前的温度上下限设置值和DS18B20温度采集值的显示（精确到小数点后一位），当温度高于上限或者低于下限蜂鸣器报警。 2.2 、AT89C51单片机简介 AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用A TMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及89C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案.AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器，32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。 此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89C51单片机的基本结构和外部引脚如下图所示。
一、动态称重系统适应范围 动态称重系统按照设备适应的速度范围，又可以分为高速动态称重系统和动态自动衡器 两种。高速动态称重系统一般可以对5km/h-120km/h （国内高速公路最高限速为120km/h， 因此更高的速度没有实际意义）时速通过的车辆进行自动称重，在满足一定置信度范围内可 以达到5%以上的准确度。目前该产品尚没有国家或者行业标准。动态自动衡器需要限定车辆的通过速度，一般在5km/h 一下时速匀速通过时，可以达到较高的准确度。目前在国内多数用于公路计重收费系统和公路超限超载检测站的低速复核称重，该产品现已有国家标准。 二、动态称重系统定义 动态称重是指通过测量和分析轮胎动态力测算一辆运动中的车辆的总重和部分重量的过程。 动态称重系统是一组安装的传感器和含有软件的电子仪器，用以测量动态轮胎力和车辆 通过时间并提供计算轮重、轴重、总重（如车速、轴距等）的数据。 三、动态称重系统特点 由于动态称重系统是具有测量行驶车辆重量的特点，决定了它在交通轴载调查、治理超 限超载运输和计重收费系统中不可替代的作用，也正是因为这一特点，它必须测量运动中轮 胎的动态力而不是静态荷载，在性能和使用上都与传统的静态汽车衡有着显著区别，因而静态汽车衡的相关标准交不适用于动态称重系统。首先，动态称重系统是一种技术含量很高的 复杂设备，动态称重与传统的静态称重有很大的区别。其次，由于车辆行驶产生的各种复杂 因素和动态称重技术的复杂性，动态称重结果具有一定的不确定性，因此，精度检验需要按 照适当的方法进行，对于称重误差采用概率术语表述更为合理。最后，应特别注意各种标准 规范对于使用条件的规定与现场使用条件的吻合程度，选择适用的标准与设备对应。 四、静态车辆称重系统与动态车辆称重系统的具体区别？ 静态称重：汽车在秤台上稳定之后，才显示读数。这种称重方式比较准确。但是速度较慢。 动态称重：汽车开过秤台，显示读数。这种方式一般精度不高，但是速度快，例如：轴重秤。公路车辆一般使用动态称重。通俗的说，静态车辆称重系统：就是指把车辆开到秤上面，停下来，然后称重，人工确定重量。（按道理不能算系统）动态车辆称重系统：指车辆 自动开过秤，系统自动计算出车辆的重量。所以说高速公路收费站上的那种称重系统就是属 于动态称重，也称为公路动态车辆称重系统 五、路动态称重与静态称重的利与弊 1动态称重存在问题及解决对策 动态称重在实际应用中暴露了一些问题，以称重误差较大的问题尤为突出，而且极易引起征 缴矛盾，进一步加大收费站拥堵的严重程度，引发社会的质疑和不满，大大降低了高速公路的服务水平。主要表现在以下几个方面。 1. 1存在问题，主要表现在以下几个方面。 （1）设备按照对已建成的收费广场开挖面积大，施工难度大，设备安装周期长，维护复杂。 ⑵设备稳定性影响费额。系统检测到数据与实际车型相比主要表现为：一是多轮胎或 者少轮胎，如双胎判单胎。二是多轴或少轴。直接影响费额的增加或减少，司机误以为人为 操作，极易引发费员与司机矛盾。 (3) 存在称重差异。称重系统的准确性使得计重收费严肃性受到质疑，车辆的称重数据往往在不
电动汽车最新动态
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四项电动车国标出台新能源车迎标准时代 2010年05月17日09:47南方都市报朱中齐 记者上周从全国汽车标准化技术委员会获悉，在该标准化技术委员会电动车辆分技术委员会于4月底举行的重庆会议上，《电动汽车传导式充电接口》、《电动汽车充电站通用要求》、《电动汽车电池管理系统与非车载充电机之间的通信协议》和《轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》4项标准，顺利通过审查成为电动车“国家标准”。 新能源汽车迎来“标准”时代 截至目前，我国已制定并发布了新能源汽车相关国家标准和行业标准共计42项，其中22项已列为新能源汽车产品准入的专项检验标准。 据悉，在《电动汽车传导式充电接口》等四项标准成为国家标准之后，还将有《燃料电池电动汽车加氢口》、《车载氢系统技术条件》、《燃料电池电动汽车最高车速试验方法》和《燃料电池混合动力电动汽车氢消耗量测量方法》等新能源汽车标准陆续出台。 充电设施的建设离不开相关标准的规范和引导，在电动汽车推广初期，国家的鼓励政策会起到至关重要作用。 该专家表示，4月底作为国家标准而出台的《电动汽车传导式充电接口》、《电动汽车充电站通用要求》和《电动汽车电池管理系统与非车载充电机之间的通信协议》是和电动车充电密切相关的重要标准。而《轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》，则为科学评价该类型混合动力汽车的能耗，奠定基础。 据悉，针对目前电动汽车充电站还没有形成确定统一经营模式，整车充电模式和分箱充电模式都具有一定的发展前景的实际情况，此次出台的《电动汽车充电站通用要求》涵盖不同充电模式中的共同部分，包括充电、供电、监控、计量等方面的要求。而对于特定模式下的特殊要求(如分箱充电模式下可能包括电池更换场地和设备的要求)及充电站的一些扩展功能(如电池检测等)，将另行做出规定。 将成国际标准重要参考 专家表示，关于电动车的充电站、充电接口和通讯协议，国际标准也在制定当中，但进程比中国国标速度慢，中国国标将成为相关国际标准的重要参考。 有关专家也表示，上述国家标准的推行，也是众所关注的新能源汽车能否获得补贴的重要依据之一。
第1章绪论 1.1 本课题研究的背景及意义 称重技术自古以来就被人们所重视，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。电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、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。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、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。 随着自动化测试技术的发展，传统的称重系统在功能、精度、性价比等方面已难以满足人们的需要，尤其在智能化、便捷式、对微小质量的测量方面更显得力不从心。笔者采用以AT89S51单片机为控制核心，结合高敏度的电阻式应变式压力传感器和高精度的A/D转换器，设计称重系统的总体结构及软件、硬件。实现物体质量、控制及显示报告的电气化与智能化。 称重器是电子衡器的一种，电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段,
汽车新技术发展动态的认识 一学期的汽车文化课程结束了，我对汽车在技术方面的发展有了点新认识，或许这些认识在专业人士看来根本就不值一提，但我还是想从以下三个方面外形、舒适度、安全性谈论一下自己对汽车技术发展的认识。 一、外形设计 现在的时代是一个注重形象的时代，所以，在车身设计上的技术发展更新更是层出不穷。汽车刚开始被称为“无马马车”可以想象刚出来的汽车外形与卸下马的马车无二，在联系一下电视里面坐马车的情形不难想象坐这样的马车毫无舒适可言，赶完一天的路估计腰酸背痛好几天。运气不好碰上雷雨天气就得在风雨中驰骋了，只能仰天大笑“让暴风雨来的更猛烈些吧”。之后出现了厢式汽车，厢式汽车用来遮风挡雨是没有问题了，但舒适度就爱不那么尽人意了，但相比前面的“无马马车”就要好多了。之后出现的甲壳虫就比较接近现代的车了。流线型的车身线条给人感觉更柔和，增强了美感。现在车身的设计都采用激光焊接技术。激光焊接技术是一项集光学、机械制造、电器自动的控制等多项技术与一体的复杂工艺技术。此项技术在化学性能，抗蚀性能和电磁学性能上都要优于常规焊接方法，且能精确控制能量输出，并且在能量输出时，焊接边缘减小。激光焊接由于其焊缝外形美观、穿透力强、热影响区小、母材烧损少、焊接强度高、效率高等优点经年来在轿车制造中得到广泛的应用。这种焊接技术使得汽车看上去浑然一体，不像是几块铁板拼合堆叠而成。现在的汽车不光外形上更有美感了，而且应大众追求个性的心理，越来越多样化了。不同的汽车品牌虽然主打的风格不同，但确在其基础上不断创造新样式，以适应不同需求，不同年龄阶段人的需要。 二、舒适度 现在的车逐渐从代步工具这唯一的角色中走出来，进入生活中，逐渐成为生活中不可缺少的部分，这就需要更好的舒适度。忙碌一天后，汽车中舒适的坐靠垫能给人提供舒适休息的环境，所以越来越被人看重。汽车坐垫按材质分类主要分为：传统的竹编或草质坐垫、亚麻坐垫、水牛皮坐垫、冰丝坐垫、羊毛坐垫。传统的竹编或草质坐垫最大的优势是凉快；亚麻坐垫采用纯天然材料制成，亚麻就是具有吸汗、透气性良好和对人体无害等显著特点，才越来越被人类所重视；水牛皮材质坐垫：优质水牛皮坐垫色泽生动、自然，皮质具有韧性，手感细腻柔滑，天然无瑕疵。最主要的是具有透气散热和美观时尚两大优点。冰丝坐垫： 冰丝是由天然棉皮经科学提炼而成，具有透气性能好，自动调湿，日照升温慢等特点羊毛坐垫采用优质羊皮一般经过几十道生产工序精制而成。羊毛坐垫优点是毛绒细密、色泽光亮如丝、手感如绸缎般柔软舒适、透气、保暖效果好。此外，其后视镜、车窗等也更人性化。为你在开车时提供最大的舒适程度。 三、安全性 随着汽车数量以及车速的提高，交通事故频频发生，人们对安全的考虑也是越来越看重。安全性便成为汽车生产时的重要指标之一。在人们买车时所考虑的性价比中，安全性不可避免的占着很大的比重。汽车安全系统主要分为两个方面，一是主动安全系统，另外一方面是被动安全系统。简单说，所谓主动安全，就是作用避免事故的发生；而被动安全则是在发生事故时汽车对车内成员的保护
单片机最小系统设计 ?单片机最小系统部分 ●AT89C52的结构特点及引脚特 ●硬件框图 ?键盘部分 ?电源部分 ●固定电源 ●可调电源（5—12V） ?软件编程 ?单片机最小系统部分 ●AT89C52的结构特点及引脚特性： 为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通
信等。 各引脚特性： 1.P0 口 P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的 2.P1 口 P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑 3.P2 口 P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑 4.P3 口 P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻 5.RST 复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 6.ALE/PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX 和MOVC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 禁止位无效。 7.PSEN 程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 8.EA/VPP 外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），E A 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。