计算机控制技术课程设计
计算机控制技术
课程设计
成绩评定表
设计课题汽车动态称重控制系统设计
学院名称：电气工程学院
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
设计地点：
设计时间：2012-06-11～2012-06-15
指导教师意见：
成绩:
签名：年月日
计算机控制技术课程设计
课程设计名称：汽车动态称重控制系统设计
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：臧海河
课程设计地点：31-503
课程设计时间：2012-06-11～2011-06-15
计算机控制技术课程设计任务书
学生姓名专业班级学号
题目汽车动态称重控制系统设计
课题性质工程设计课题来源自拟指导教师
主要内容（参数）
此汽车动态称重系统采用电阻应变式称重传感器，通过信号放大电路，AD 转换，信号采集，单片机控制电路和通信电路，实现动态称重。由于本系统适用于恶劣的环境，必须考虑消除不良因素造成的误差，因此设计时从硬件和软件方面都有提高精度的方法。本报告包括了各个电路的信号流程图，各部分子程序，总原理图，和源程序。
任务要求（进度）
第1天：熟悉课程设计任务及要求，针对课题查阅技术资料。
第2天：确定设计方案。要求对设计方案进行分析、比较、论证，画出方框图，并简述工作原理。
第3 - 4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。
第5天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅不少于6000字。
主要参考资料【1】田社平.采用数字滤波技术得数据采集误差分析[J].计量技术1994 【4】陈明荧．8051单片机基础教程．北京．科学出版社，2003
【5】李建忠．单片机原理及应用．西安．西安电子科技大学出版社，2003 【6】胡学军．单片机与控制技术．北京．北京航空航天大学出版社，2004 【7】庚华光，邹寿彬．电子技术基础[M]．北京：高等教育出版社，1998 【8】刘君华．智能传感器系统[M]．西安；西安电子科技大学出版社，1999
审查意见
系（教研室）主任签字：年月日
目录
1 引言 (4)
2 总体方案设计 (4)
2.1 硬件方案论证 (5)
2.1.1 微处理器的选择 (5)
2.1.2 称重传感器的选择 (5)
2.1.3 显示器的选择 (5)
2.1.4 数据采集电路的选择 (5)
2.1.5 数据接口的选择 (6)
2.2 系统总体设计 (6)
2.2.1 系统的工作流程 (6)
2.1.2 系统的设计方案方框图 (7)
2.3 系统控制算法的设计 (7)
3 系统单元电路的设计 (9)
3.1 检测电路设计 (9)
3.1.1传感器电路设计 (9)
3.1.2 放大电路设计 (9)
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 (14)
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)
5 总结 (21)
6 参考文献 (21)
附录 (21)
1 引言
随着交通检查、超限治理和计重收费工作的不断深入，车辆称重系统得到了越来越广泛的应用。车辆称重系统实际上就是一个信号转换和显示的系统。当车辆行驶到称重平台上时，传感器把感受到的压力转换并输出电压模拟信号，经模/数转换（A/D变换）后就得到数字量的信号。但是，数字量的信号并不是重物的实际重量值，它需要由数字量在单片机内部经过一系列的数据处理才能得到。不仅如此，称重显示器的整个工作过程也都是在单片机的控制下有条不紊地进行。近年来，随着大规模集成电路的飞速发展，单片机更加广泛的应用在各种智能化表中。多年来，公路车辆在运输货物时，普遍存在着超限超载现象。据调查，德国超限超载车辆达50％、美国40％的大型载货汽车超限超载。近年来，我国道路运输车辆超限超载现象也极为普遍，在严重地区，几乎所有的货运车辆都存在不同程度的超限超载行为。货运部门通过改装车身、后桥和轮胎来大幅度提高货车的装载能力，使运输效率和经济效益得到很大的提高，但是超限超载却带来了一系列的重大危害。要有效治理超限超载，就必须有对车辆是否超限超载进行判断，也就是说必须进行超限超载测量。如何实现准确科学地衡量车辆的重量是治理超限超载运输和计重收费中的关键问题。目前对车辆的超限超载监测有静态和动态两种方法：动态称重系统虽能实现超载治理和不停车计重收费系统的完美结合，但是由于影响动态称重精度的因素较多，例如，汽车的振动、路面的不平度、汽车的速度等等。这些因素势必会使测量精度降低，使测量结果不准确、不具说服力，在车辆称重系统中使用单片机可使系统的性能提高、成本降低，具有明的优越性。
2 总体方案设计
系统主要由动态轴重秤台，红外车辆分离器，轮胎识别检测器，收尾地感线圈，室外信号控制柜及相关通信软件等组成。动态称重系统主要安装在高速公路及等级公路的收费站，工作环境恶劣，车流量大，因此对其称量精度，稳定性质量可靠性，长寿命，故障自诊断能力，可维护性等要求较高。
2.1 硬件方案论证
硬件系统是它的最基本的框架，是系统的所有功能的基础。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
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
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。
2.1.3 显示器的选择
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
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。
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
称重传感器信号放大电
路
A/D转换电路
显示输出微控制器PC机图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/(ε0*S*S)- e -Εs /(ε0*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。
RLS 算法
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精确性，经济性，可靠性，线长最短原则进行。
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。选择传感器要考虑数量，量程，准确度，使用环境及介质性能
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。
1
2
3
C
B
A
LP2
R03
R04
RP1200Ω
R2
100Ω
C101
C102
1
2
3
45
6
7
8
U?
SSM 2017P (8)
+12
-12
1
2
3
45
6
7
8
U?
SSM 2017P (8)
R?
RES R?
RES
R?
RES R?
RES
C?
CA P
-12
+12
GN D
GN D 传感器输出CO N2
图 3.1 放大电路图
3.2 A/D 转换电路设计
采集上来的模拟信号要进入单片机进行处理前，需要转换成数字信号。综合
考虑系统对转换精度与转换速度的要求，选择AD574模数转换器来完成模数转换的工作。AD574A 是美国模拟数字公司(Analog)推出的单片高速12位逐次比较型A/D 转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换芯片，具有外接元件少，功耗低，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
路。其特性如下：
①采用静态设计，可提供很宽的操作频率范围(频率可降至0)；
②片内含32K 字节FLASH 程序储存器，可擦除和编程1 0000次以上。可编程加密位，数据保存可达10年以上；
③存储器的寻址范围可达到64K 字节RAM 和64K 字节ROM ； ④工作速度可达到33MHz ；
⑤电源控制模式：可实现两个由软件选择的节电模式(空闲模式以及掉电模式)。
6
543
P0.0
P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7RX D TXD
ALE/PROG P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7
INT1/P3.3INT0/P3.2T1/P3.5T0/P3.4EA/VPP XTA L1XTA L2PSEN VC C RESET RD /P3.7
W R/P3.6
GN D
89C 51
AD 606JN (16)
VC C
11.0592MH Z
C6
22p F
C7
22p F R710K C21
100u F
VC C
1110B 9B 8B 7B 6B 5B 4
B 3B 2B 1B 0
ND
CS
TS
U2D7D6D5D4D3D2D1D0
图 3.2 微控制器电路图
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，控制某一位数码点亮。
6
5
4
3
2
1
a 7
b 6
c 4
d 2
e 1
f 9
g 10dp
5
gnd 8gnd 3
LED4
AD606JN (16)
a 7b
6c 4d 2e 1f 9g 10dp
5
gnd 8gnd 3
LED3
AD606JN (16)
a 7b
6c 4d 2e 1f 9g 10dp
5
gnd 8gnd
3
LED2
AD606JN (16)
a 7
b 6
c 4
d 2
e 1
f 9
g 10dp
5
gnd 8gnd 3
LED1
AD606JN (16)
a 7b
6c 4d 2e 1f 9g 10dp
5
gnd 8gnd
3
LED0
AD606JN (16)
VC C
15V
D0D1D2D3D4D5D6D7OE
CK
Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7
GND
74L S 373
U4U10
74F04U9
74F04U8
74F04U7
74F04U6
74F04
R13
150
R12150
R11150
R10150
R9150
U1
U2
D7D6D5D4D3
图 3.3 显示电路图
3.5 通信模块设计
该模块完成了串行口的初始化和波特率的没置，并将数据传送给PC 机。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。本系统采用了RS-485接口，波特率为9600。
3.6 系统抗干扰设计
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：
开始
调AD程序
读取称重数据
数据融合
调通信程序
调显示程序
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。
开始
设置A/D转换的采样频率
和精度
传感器检测
对输入数据预处理
采集、调整频率和幅值
输出数值信号
图 4.2 A/D子程序流程图
4.3 数据采集子程序
数据采集就是把称重传感器的模拟信号x(t)经过采样转换为采样信号
x(nT)，然后再进行量化和编码处理得到离散的数字信号x(n)，最后把x(n)送到计算机进行相应的处理。
(1)采样周期的选择
采样周期T决定了采样信号的质量与数量，T太小，会使采样信号x（n T)的数量剧增，占用大量的内存单元；T太大，会使模拟信号的某些信息丢失，这样一来就会出现失真现象，影响数据处理的精度。因此必须根据采样定理来选择T 以确保x(n T)不失真。根据采样定理可知，对截止频率为f的连续信号x(t)进行采样，其采样周期T必须满足T≤1/(2f)时，才能唯一确定不会出现失真。根据相关文献可知汽车的垂直振动在50Hz时已不明显，因此f取50Hz比较合适，所以T ≤1/(2f)=0．01s=10ms。一个采样周期包括硬件延迟时间、A/D转换时间和程序执行时间。在本课题中取硬件延迟为100微秒，A/D转换时间35微秒，程序执行时
间l5微秒，由此可知T=150微秒，满足采样定理。
(2)采样开始和结束的判断
由于硬件系统的数据采集是连续的，因此实验小车通过计量平台的开始和结束要由软件来判断。这就需要在软件中设置一个阀值，如果A/D 转换数据超过阀值，则认为小车开始通过计量平台采样开始，一旦采样开始并且转换值低于阀值则认为小车离开计量平台采样结束。
开始
返回
启动A/D
读A/D 转换状态
转换结束？
取转换结果
大于阈值？
前一个值大于阈
值？
延时
保存结果
否
否
否
是
是
是
图 4.3 数据采集流程图
4.4 通信模块子程序
通信模块负责单片机与用户PC 之间的通信，完成了串行口的初始化和波特率
的设置，并将数据传送给PC 机。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主程序调用通信模块时，程序首先设置好断点并保护好现场，在处理完通信程序后，利用现场数据进行恢复。接下来要设置好波特率，并对串口进行初始化。接着向PC 发送要传输的数据长度，再传输数据并等待PC 方接收，接着判断数据是否被PC 收到、数据是否发完，如PC 没有收到数据或者数据没有发送完毕，则重新进行发送。数据发送完毕后，程序利用保护好的现场数据进行现场恢复。通信模块的具体程序流程如下图所示：
设置好波特率、串口、接口初始化
传输
恢复现场
接收
发送数据长度
设置断点，保护好现场
是否收到？
是否发完
是
是
否
否
图 4.4 通信模块流程图
4.5 显示子程序
由于在数码管的显示上，本系统选择的是动态显示，因此在不同位数码管的显示之间需要延时，因考虑人眼的视觉暂留的影响，数码管每5个采样周期，即0.5秒刷新一次。三个数码管的高两位为显示重量的整数值，两个显示重量的小数值。如：
char dispvalue_Array[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};为显示0～9的数组。为了把整数值与小数值区分开，中间的数码管显示时要把小数点点亮。这时给中间的数码管的显示编写了另一个代码数组如：
char dispvalue_Array1[]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10};
4.6 控制子程序
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。上可知系统传递函数为：G(S)=W(S)/D(S)=mg/(MS2+cS+k).
=(k/M)1/2，阻尼比为ζ=c/(2(k/M)1/2)。且系统无阻尼振荡频率(固有频率)为:w
n
+b1Z-1+b2Z-2)/(1+a1 Z-1+a2 Z-2),将系统模型格式写最小二乘格Z变换为G(Z)=(b
式：Z（k）=h(k)θ+v(k),其中h(k)=[z(k-1),-z(k-2),u(k),u(k-1),u(k-2)]T, θ=[a1,a2,b0,b1,b2]T。
根据前述最小二乘参数估计递推算法RLS，得流程图如下：
智能称重系统设计 高伟朋 （陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程电子1204班，陕西汉中723000） 指导教师：梁芳 [摘要]介绍基于单片机STC89C52控制的一款智能电子秤，其中物体质量信息由重力传感器进行采集。传感器将采集到的信息传送至单片机中，经过单片机处理，准确的在四位数码管显示屏上进行显示。它具有置零，去皮功能。物体的质量数值会和电子秤本身的称量范围数值进行比较，若超出了测量范围的最大值，系统就会执行报警程序。本系统设计结构简单、精确度高、功能齐全、使用方便。 [关键词]单片机；重力传感器；智能电子秤
Design of the Intelligence Electronic Scales of Microcontroller Gao Weipeng （Grade12,Class4,Major of Electronic Information Engineering,School of Physics and Electronic Information Engineering,Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi） Tutor: Liang Fang [Abstract]Introduction based on single chip STC89C52 control of an intelligent electronic scales, wherein the object quality of the information collected by the gravity sensor. Sensor information collected will be sent to the microcontroller through the microcontroller processing, accurate display on four digital display. It has zero, tare function. Quality and value will be the object of electronic scales weighing range values themselves are compared, if the maximum value exceeds the measurement range, the alarm system will execute the program. The simple design structure, high precision, fully functional, easy to use. [Key words]Single chip ; Gravity sensor ; Intelligent electronic scales
便携电子称的设计方案 电子秤的应用系统是由硬件和软件所组成。硬件指单片机、扩展的存储器、扩展的输入输出设备等部分；软件是各种工作程序的总称。硬件和软件只有紧密配合、协调一致，才能提高系统的性能价格比。从一开始设计硬件时，就应考虑相应软件的设计方法，而软件设计是根据硬件原理和系统的功能要求进行的。 一、基本要求： 1、电子秤称重范围：0~;重量误差不大于； 2、数码管显示或者液晶显示：所称物体重量 二、特色与创新： 使用单片机为控制核心，大大简化了系统的组成构造，且单片机可拓 展性强，可以很方便的对系统进行拓展和应用。 2、使用键盘输入数据，操作简单，方便。 3、中文液晶显示所称量的物品重量，数量，单价，金额和所有物品的总金额。 4、具有去皮功能。 5、当物品重量超过电子秤量程，即过载情况或者是物品重量小于A/D 转换器所能转换的最小精度，即欠量程的时候，具有超重报警功能。 三、设计原理及设计基本思路： 电子称重技术的基本原理：称重技术的根本任务是测量各种状态下物体重量。实质上是测量被称物体质量，我们知道，质量的测量是物体在重力场下的重力测量获得的，用公式W=mg,w 是物体的重量，g 是在重力场的重力加速度，m 是物体的质量。目前无论是利用杠杆的原理，还是利用弹性元件的弹力与被测物体的重力达到平衡来测量物体的质量，都没有离开两个必须的条件：一是重力场，二是静力平衡。随着现代传感技术的发展，人们已从传统的机械杠杆原理测量物体的质量，发展到现在的电子称重，即用传感器把重力信号转变成电信号，利用电子计算机技术，根据电信号同重力信号的数学模型，间接的求出物体的质量。 系统的基本设计思路：
过程控制综合训练 课程报告 16 —17 学年第二学期课题名称基于PLC和组态王的 系统 姓名 学号 班级 成绩
水箱液位控制系统 [摘要] 在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽的液位需维持在给定值上下，或在某一小围变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。 关键词：过程控制液位控制PID控制 Abstract: In the process of industrial production, liquid storage tank such as product cans, buffer, tanks and other equipments are widely used. In order to ensure the normal production,material supply and demand must be balanced to guarantee the process of the production. So, the process requires that the liquid level in the tank should be maintained at a given value, or change in a small range,and ensure that the material does not overflow,for instance,system of boiler drum level control, level control of filter pool and clarification pool of self-flowing water production
《汽车衡全自动智能称重系统》 设 计 方 案
一、综述： 一直以来，电子衡器称重管理工作，都是煤炭、水泥、石化、粮食、饲料、冶金、化工等工业以及所有需要电子磅计量行业中的难题。往往磅房远离管理部门，司磅人员的工作得不到有效监控，而且每天大量的手工填单和计算工作极易发生错误，这些问题的存在，久而久之，日积月累下来都将给企业带来巨大的经济损失。随着新技术的发展，对称重管理要求的提高，如何有效地管理称重数据，提高工作效率，提高企业信息化管理水平，是各企业的管理人员所想的，也是我们所开发的称重管理系统所必须做的。 我公司根据热电企业、垃圾焚烧行业、大型煤电企业的实际情况，引进国内外先进的技术经验成功开发了一套汽车衡智能称重管理系统。已广泛应用在国内多家垃圾处理场、发电厂以及化工、造纸企业，受到广大用户的肯定！ 汽车衡全自动称重系统是集远距离车号自动识别系统、自动语音指挥系统、称重图像即时抓拍系、红绿灯控制系统、红外防作弊系统、道闸控制系统、远程监管系统于一身的智能称重系统。在称重的整个过程里做到计量数据自动可靠采集、自动判别、自动指挥、自动处理、自动控制，最大限度的降低人工操作所带来的弊端和工作强度，提高了系统的信息化、自动化程度。对于管理部门，可以通过系统中的汇总报表了解当前的生产及物流状况；对于财务结算部门，则可以拿到清晰又准确的结算报表；仓管部门则可以了解到自己的收、发货物的情况等。这些报表数据是随时可以查阅的，因此它也加强了管理上的一致性，缩短了决策者对生产的响应时间，提高了管理效率，降低了运行成本，促进了企业信息化管理。
二、系统设计原则 1 可靠 本系统是一个长期运行的系统，保证系统稳定可靠的运行是首先要考虑的。设计时充分考虑了系统在部分出现故障时仍然能够提供对用户的服务，并且能够很快的排除故障恢复正常运行。 2 可扩展 企业的发展是有一个过程的，相应的需求也是一个由小到大的过程，在系统方案中按照系统分析、统筹规划的观点将系统规划成一个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统。中心系统采用叠加式模块升级方式，逐步实现平滑扩容；降低系统维护升级的复杂程度，提高系统更新、维护和升级的效率；软件系统使用先进的网络开发平台，以客户机/服务器体系结构为框架，结合模块化和结构化的设计思想，既考虑到当前使用的易用性，更具有适当的超前性。同时系统具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力；计算机网络系统适应将来的广域扩展。 3 标准化和优势确立 系统实现时尽量采用符合工业标准的技术，保证技术实现的质量，便于日常维护和系统的扩展。 系统采用成熟的高新科技，以目前较为先进的方法实现需要的功能，既反应当今科技的先进水平，又具有发展潜力，保证系统在相当长的时间内不被淘汰。 4 开放 系统设计遵循开放性原则，整个系统的操作以方便、简捷、高效为目标，多操作平台整体设计统一操作，既充分体现快速反应的特点又能便于工作人员进行业务处理和综合管理，便于领导层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息。
摘要 传统的称重在市场上已经满足不了我们的需求。我们一直希望紧凑，测量准确，显示直观，便宜的电子称重装置可取代传统的称量工具。电子称重机便应运而生，凭借称重仪表无法取代传统的功能，如称量方便，准确，自动化控制，操作简单，广泛应用于人们的生活，工业生产中。 电子称重装置以MCU作为中央控制单元，由通过称重传感器进行模数转换单元，在配以键盘、显示电路及强大软件来组成。本选题采用压力传感器来收集由于通过电压放大电路产生的微弱信号的压力变化，通过A/D转换器转换成数字信号后，将数字信号送入微处理器。经微控制器的适当处理后，将模拟量转化为数字量输出，控制器接受来自A/D转换器输出的数字信号，将数字信号转换为物体的实际重量信号，并传送到显示单元。此外，项目可通过键盘涉嫌价格被设置。这种高精度智能电子称重器体积小，准确，便于携带，重量函数集的质量和价格计算功能于一体，满足商业贸易和居民家庭的需要。 关键词：电子称重器；单片机；称重传感器
Abstract Traditional weighed on the market has failed to meet our needs. We always wanted a compact , accurate measurement , intuitive display, cheap electronic weighing device can replace the traditional weighing tools. Electronic weighing machines have come into being , by virtue of weighing instruments can not replace the traditional features, such as weighing convenient, accurate , automatic control , simple operation, widely used in people's lives and industrial production. Electronic weighing means as a central control unit MCU from the load cell through the analog-digital conversion unit configured with a keyboard, a display circuit and powerful software components. The topic using pressure sensors to collect the pressure produced by the change of the voltage amplifier circuit weak signals by A / D converter into a digital signal, the digital signal is fed to the microprocessor . After appropriate treatment of the microcontroller , the analog to digital conversion of the output , the controller receives the digital signal from A / D converter outputs a digital signal is converted to the actual weight of the object signals , and transmitted to the display unit . In addition , the project can be set via the keyboard alleged price . This high-precision electronic weighing devices small smart , accurate, easy to carry , quality and price calculation of the weight function set functions, commercial trade and residents to meet the needs of families . Keywords: electronic weighing devices ; SCM ; weighing sensors
毕业论文（设计）题目：基于PLC控制的高精度液位控制系统的设计 姓名：濮孝金 学号： 专业：机械电子工程 年月
摘要 在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量与控制，而日常生活中应用 到的水位控制也相当广泛。在以往水塔液位控制系统中，常规继电器的频繁操作容易导致机械磨损，不方便更新和维护，不能满足人们的实际需求；另外，随着人口的递增和生活条件的提高，人们用水的需求量也日益增加。 为了提高液位控制系统的质量和效率，节约能源，本次模拟水塔液位控制系统的装置考虑结合可编程逻辑控制器，继电器和传感器等技术，实现液位控制系统的自动控制。本设计使用西门子S7-300 PLC可编程控制器作为液位控制系统的核心，配合硬件与软件实现液位控制池液位动态平衡，过高、过低水位报警等功能。主要 的实验方法是在水箱上安装一个自动水位测量装置，通过水位变送器检测水箱实际液位并将该液位反馈到PLC控制器，经A/D转换后，所得数据与PLC内部设定数据进行比较，控制器处理数据并发送相应指令改变电机的转速从而控制抽 水速率，改变进水量，使水位稳定地保持在设定值附近。此外，通过液位标定计算出控制器输出PIW数值与实际水位的关系，就可以在触摸屏上直观显示实时水位情况。实验结果表明本设计能较好地完成自动液位控制的功能。 关键词：水塔液位控制，水位控制，继电器，PLC Abstract In the course of routine industrial and agricultural production we the need to measure the water level and
control it. Furthermore everyday level control applications are quite extensive , such as hydropower , water towers and other water control . According to the water supply system in the past, frequent operation towers will produce mechanical wear of conventional relay convenient maintenance and updates, that means it can not meet the actual needs of the people, and with Gradual growth of population and living conditions, the demand for water is also increasing .In order to improve the quality of the water supply system, energy conservation, so I considered use a programmable logic controller, relay and sensor technology, with hardware and software to achieve low water level alarm, warning switch between work and procedures manual / automatic to design practical level control tower scheme. I completed the set up of this simulation using the tank water tower , based on Siemens S7-300 PLC programmable controller tank water level control system as the core .I completed a water tank to
《汽车衡IC卡智能称重系统》 设 计 方 案
一、综述： 一直以来，电子衡器称重管理工作，都是煤炭、水泥、石化、粮食、饲料、冶金、化工等工业以及所有需要电子磅计量行业中的难题。往往磅房远离管理部门，司磅人员的工作得不到有效监控，而且每天大量的手工填单和计算工作极易发生错误，这些问题的存在，久而久之，日积月累下来都将给企业带来巨大的经济损失。随着新技术的发展，对称重管理要求的提高，如何有效地管理称重数据，提高工作效率，提高企业信息化管理水平，是各企业的管理人员所想的，也是我们所开发的称重管理系统所必须做的。 我公司根据热电企业、垃圾焚烧行业、大型煤电企业的实际情况，引进国内外先进的技术经验成功开发了一套汽车衡智能称重管理系统。已广泛应用在国内多家垃圾处理场、发电厂以及化工、造纸企业，受到广大用户的肯定！ 汽车衡全自动称重系统是集IC车号自动识别系统、门卫收发卡系统、自动语音指挥系统、称重图像即时抓拍系、红绿灯控制系统、红外防作弊系统、手持机确认系统于一身的智能称重系统。在称重的整个过程里做到计量数据自动可靠采集、自动判别、自动指挥、自动处理、自动控制，最大限度的降低人工操作所带来的弊端和工作强度，提高了系统的信息化、自动化程度。对于管理部门，可以通过系统中的汇总报表了解当前的生产及物流状况；对于财务结算部门，则可以拿到清晰又准确的结算报表；仓管部门则可以了解到自己的收、发货物的情况等。这些报表数据是随时可以查阅的，因此它也加强了管理上的一致性，缩短了决策者对生产的响应时间，提高了管理效率，降低了运行成本，促进了企业信息化管理。
二、系统设计原则 1 可靠 本系统是一个长期运行的系统，保证系统稳定可靠的运行是首先要考虑的。设计时充分考虑了系统在部分出现故障时仍然能够提供对用户的服务，并且能够很快的排除故障恢复正常运行。 2 可扩展 企业的发展是有一个过程的，相应的需求也是一个由小到大的过程，在系统方案中按照系统分析、统筹规划的观点将系统规划成一个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统。中心系统采用叠加式模块升级方式，逐步实现平滑扩容；降低系统维护升级的复杂程度，提高系统更新、维护和升级的效率；软件系统使用先进的网络开发平台，以客户机/服务器体系结构为框架，结合模块化和结构化的设计思想，既考虑到当前使用的易用性，更具有适当的超前性。 同时系统具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力；计算机网络系统适应将来的广域扩展。 3 标准化和优势确立 系统实现时尽量采用符合工业标准的技术，保证技术实现的质量，便于日常维护和系统的扩展。 系统采用成熟的高新科技，以目前较为先进的方法实现需要的功能，既反应当今科技的先进水平，又具有发展潜力，保证系统在相当长的时间内不被淘汰。 4 开放 系统设计遵循开放性原则，整个系统的操作以方便、简捷、高效为目标，多操作平台整体设计统一操作，既充分体现快速反应的特点又能便于工作人员进行业务处理和综合管理，便于领导层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息。 系统对外传输采用标准的TCP/IP协议，其他的系统也采用相应的工业标准，具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力，充分保证了系统的开放性。 5 安全 数据的安全性在任何系统予以高度重视，网络系统采取防范措施防止黑客的入侵。对于内部的员工以及司磅员等也安排足够的权限控制，避免用户能够操作到不属于自己的数据。提供系统总体闭环检测及网管方案，实现对整个网络的自检、实时监控和自动故障报警检测以及一定程度的自恢复。
目录 第１章绪论............................................................................................... - 1 - 第2章设计方案........................................................................................ - 2 - 2.1 方案举例......................................................................................... - 2 - 2.2 方案比较......................................................................................... - 3 - 2.3 方案确定......................................................................................... - 3 - 第3章硬件设计........................................................................................ - 4 - 3.1 控制系统......................................................................................... - 4 - 3.1.1 AT89C51单片机 ..................................................................... - 4 - 3.1.2 AT89C51的信号引脚............................................................... - 6 - 3.1.3 单片机最小系统 ....................................................................... - 7 - 3.2 感应系统......................................................................................... - 8 - 3.3 指示系统......................................................................................... - 9 - 3.4 液位控制系统................................................................................. - 10 - 3.5 电机与报警系统.............................................................................. - 11 - 第4章软件设计...................................................................................... - 14 - 4.1 延时子程序.................................................................................... - 14 - 4.2 感应系统程序................................................................................. - 14 - 4.3 指示系统程序................................................................................. - 15 - 4.4 电机和警报系统程序 ....................................................................... - 16 - 4.5 液位预选系统程序 .......................................................................... - 16 - 4.6 系统主流程图................................................................................. - 19 - 第5章系统测试...................................................................................... - 21 - 5.1 仿真测试过程................................................................................. - 22 - 5.2 仿真结果....................................................................................... - 24 -总结...................................................................................................... - 25 - 致谢...................................................................................................... - 26 - 参考文献................................................................................................... - 25 -附录1 系统仿真电路 ................................................................................ - 28 - 附录2 源程序.......................................................................................... - 29 -
确受力,提高系统的称量精度。 ③改进传统的导向柱与衬套刚性配合限位设计,而是依靠新装置(称量箱)的活动承载压柱和缓冲衬套之间的柔性配合限位来精确完成对力的引导,避免秤体由于受承重冲击偏载和侧向力容易产生的卡碰现象,以解决系统称量失准、使用失常等技术难题。 ④秤台采用整体箱式厚板结构,并在一侧设置活动盖板门,密闭性好,可有效抵抗高温辐射和钢水飞溅。秤体设计采用16只M20的高强度螺栓与臂叉大梁连接成一体,所以秤体倾覆的可能性几乎为零,传感器检查或更换只需打开秤体一侧盖板(活动门),维护简单方便,使用安全可靠。 ⑤采用国产高温传感器,节省投资;自行设计研制称量装置,风险系数小,效益好。 4 效益分析 本文介绍的炼钢工艺钢包称量装置的改进与设计,完全可应用在涟钢所有的连铸机钢包旋转台和车载钢包主体设备上。随着管理水平的提高,在完善配备化铁炉、转炉和电炉的投入产出计量手段的同时,为降低消耗,节约成本,近期,涟钢决定在一炼钢和三炼钢1#、2#共4套连铸机钢包放置台上应用国产钢包称量装置,并对原有的精炼炉车载钢包秤进行技术改造,使炼钢生产过程中钢水有了可靠的计量手段,使提高产品质量和节能降耗有一定保障。通过钢水称量显示操作人员可精确控制钢水不剩余,特别是对控制回炉钢水效益最好。根据涟钢炼钢回炉钢水统计分析,一年中由于钢水衔接不好,回炉钢水平均吨钢减少约10kg,按年产连铸方坯150万t计算,仅钢水衔接回炉钢水减少15万t。有了先进的称量装置和计量手段,按节省每吨钢水800元计算,1年就可创经济效益1200万元左右。 收稿日期:2001-07-21。 作者莫良智,男,1953年生,1978年毕业于湖南省国防企业系统锻造职工大学,工程师;主要从事计量检测和过程控制,发表论文14篇。 动态称重系统的设计 The Design of Dynamic W eighing System 魏鲁原 伍 斌 崔 霞 (徐州师范大学工学院,江苏徐州 221011) 摘 要 介绍一种动态称重系统的结构和实现方法,主要功能是动态测量行驶车辆的轮胎受力,并计算相应静态车辆重量,实现全自动、不停车计量。硬件设计中重点介绍数字电路的构成,A/D转换器、信号放大与偏置电路和LCD偏置电路。软件设计中提出了根据实际采样波形而设计的独特数据处理方法。 关键词 称重系统设计 动态称重 静态重量 车辆重量 A bs tract The structure and implementation of a d ynamic weighin g s ystem are presented.The main function is dynamically meas uring the force on tyre of on going vehicle an d calculating related static weight of vehicle to accomplish full y automatic n on-stop meterin g.In hardware design the composition of d igital circuit,A/D con verter,signal am plif ying and bias circuit as well as LCD bias circuit.In software design the unique data processing m ethod d e-sign ed in accord ance with real ti me sam plin g waveform is stated. Key w ords Design of weighing s ystem Dynamic weighing Static weighin g Weight of the vehicle 1 概述 随着我国市场经济的发展,公路交通量迅速增长,各种载货车、大平板车、带挂汽车和集装箱运输车的数量和比重逐年递增,特别是一些运输单位或个人不顾车辆、公路承载能力及行车安全,擅自对车辆进行改装,增加弹簧钢板,更换高强度轮胎,加高、加宽、加长车厢栏板,栏板上再加围篱,围篱上又堆尖等超载现象较为普遍,使公路、桥梁及其附属设施遭受到严重破坏,且由此而引发的交通事故日益增多。因此,为了维护国家财产和人民生命安全,保护公路完好畅通,严格限制超载运输车辆迫在眉睫。动态称重系统是交通执 《自动化仪表》第23卷第8期 2002年8月D OI:10.16086/https://www.doczj.com/doc/d116398916.html, ki.issn1000-0380.2002.08.012
电子体重秤测试系统设计与实现 [ 摘要] 分析了电子体重秤的现状，提出了一种简单电子体重秤的设计方案。本课题设计了以单片机为核心的智能人体电子秤，详述了该系统硬件和软件的设计方法。该系统集称重和显示体重指数于一体，以STC12 单片机为主控芯片，选用应变式传感器，外围附以称重电路、显示电路、按键电路。制作了实物体重秤，实现了自动称重系统的功能。 [关键词] 应变式传感器；STC12 单片机；体重指数计算 Design and Implementation of Electronic Weighing Scale System Abstract: The current situation of electronic weighing scale is analyzed in this paper, while one simple electronic weighing scale design plan is put forward. The intelligent human electronic scale is designed with the core of SCM, hardware and software of the system are also elaborated. This system gathers weighing and showing body mass index and is mainly controlled by STC12 single chip, the periphery is consists of strain gauge sensor with weighing circuit, display circuit, buttons circuit. The object weighing scale is made and the function of auto weighing system is achieved. Key words: strain gauge sensor; stc12 single chip; body mass index 目录 1绪论 (1)
单容液位控制系统设计 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
目录1系统设计认识 (1) 前言 (1) 2系统方案确定、系统建模和原理介绍 (1) 控制方案确定 (1) 控制系统建模 (1) (1) (2) 3系统构成 (4) 控制系统结构 (4) 控制系统方框图 (4) 4系统各环节分析 (5) 调节器PID控制 (5) 执行器分析 (6) 检测变送环节分析 (6) 被控对象分析 (6) 5系统仿真 (7) 系统结构图以及参数整定 (7) 6仪器仪表选型 (10)
PID调节器选择 (10) 执行器选择 (11) (11) (11) (12) 差压变送器的选择 (12) 7课程设计结束语 (14) 参考文献 (15)
一、系统设计认识 前言 过程控制早已在矿业、冶金、机械、化工、电力等方面得到了广泛应用。在液位控制方面，比如:水塔供水、工矿企业排给水、锅炉汽包液位控制、精馏塔液位控制等更是发挥着重要作用。在这些生产领域里，基本上都是劳动强度大或者操作有一定危险性的工作，极易出现操作失误引起事故，造成厂家的经济损失。可见，在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响着工厂的生产成本、经济效益以及设备的安全系数。所以，为了保证安全条件、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。 本设计以单容水箱的液位控制系统为研究对象。由于单回路反馈控制系统结构简单、投资少、操作方便，且能满足一般的生产过程要求，在液位控制中得到了广泛的应用，所以本设计单容水箱的液位控制系统采用的就是单回路反馈控制。它的控制任务就是使水箱液位保持在给定值所要求的高度，并且减少或消除来自系统内部和外部扰动的影响。通过系统方案的选择，完成系统的工艺流程图设计和方框图的确定，各环节仪表仪器的选型，控制算法的选取，系统的仿真以及控制参数的整定等工作。 二、系统方案确定、系统建模和原理介绍 控制方案确定 如前言所介绍，由于单回路反馈控制系统结构简单、投资少、操作方便，且能满足一般的生产过程要求，在液位控制中得到了广泛的应用，故采用单回路反馈控制。 液位控制的实现除模拟PID调节器外，还可以采用计算机PID算法控制。由差压传感器检测出水箱水位；水位实际值通过单片机进行A/D转换，变成数字信号后输入计算机中；在计算机中，根据水位给定值与实际输出值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值传送到单片机中，由单片机将数字信号转换成模拟信号；最后，由单片
液位控制系统设计 学院： 专业班级： 学生姓名： 指导老师：
液位控制系统设计 本文主要讲了压力传感器实现的液位控制器的设计方法，以单片机为核心。通过外围硬件电路来达到实现控制的目的，根据需要设定液位控制高度，同时具备报警、高度显示等功能，具有与液面不接触的特点，可用于有毒、腐蚀性液体液位的控制，具有较高的研究价值。该控制器不仅可用于学校进行教学研究，还可用于生产实际，是目前比较缺少的一种产品。随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。 。关键词：单片机；水位检测；控制系统；仿真 0 引言 随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。中国使用单片机的历史只有短短的30年，在初始的短短五年时间里发展极为迅速。1986 年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会，很多地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入一个“单片机”的搜索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。电子界，在2003年7月，https://www.doczj.com/doc/d116398916.html, （91 猎头网）在上海、广州、北京等大城市所做的一次专业人才需求报告中，单片机人才的需求量位居第一。大家都有些奇怪一块小小的片子，为何有这样的魔力？我们首先从它的构成说起：单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。正因为如此他才改变了我的生活它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。据统计，我国的单片机年容量已达3 亿片，且每年以大约20%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地
物联智能计量管控平台－一体化解决方案 计重之星-防作弊智能称重管理系统（版本~ 无人值守智能称重管控系统（单机/网络/WEB版本 基于物联网技术的集团级计量自动化管控平台 物联：支持从计量现场（RFID读写器、红外检测仪、光栅、计量仪器仪表、地感、LED屏、声波定位、雷达测速装置、信号指示灯、抓拍相机（照片、车牌）、道匝/拦道机、喇叭/音箱/功放/语音对讲）到管控办公间（机柜、工控机、PLC主控柜、各类仪器仪表及传感装置、有线无线网络设备、UPS、条码打印机）、从控制办公间到管理办公间（PC、身份认证U盘）、再到客户终端（PDA、手机、盘点机、扫描器）的整个信息网络共享接连，网络连接支持有线局域网、GPRS、WIFI、3G等. 智能：支持单片机、PLC数据采集与信号控制（外部设备），实现数据与设备的智能控制与自动化 计量：软件提供了对各类计重、计数、计温、计湿、计雾、计微量元素仪器仪表的数据采集 管控：实现对业务数据的管理与控制、对工作设备状态的管理与控制 平台：提供一体化集成化的WEB操作平台（个人电脑、手机、PDA） “计重之星-防作弊智能网络称重管理系统”是为适应信息化时代的发展要求，结合我国计重（衡器）行业的市场发展的需要和客户的实际需求而开发的一套现代计重、物流、智能控制管理系统。该系统对衡器行业在当前信息化普及时代刚刚起步的背景，为国内外衡器企业及相关行业用户在计重管理上的需要，为提高各行业用户在计重管理业务上的管理水平，实现其从当初习惯的手工操作模式有效的过渡到自动化，智能化的计算机管理模式，实现行业用户在计重管理全面信息化的完整解决方案。该系统可以运行于各种通用的操作系统及微机和服务部构建的各种单机、局域网、内部网（Intranet）或广域网等多种软硬件环境，适用于水泥、煤矿、钢材、化工、港口、采矿、电力、粮油、食品、农贸市场、企业物资重量检验，配送，物流等行业及领域的计重管理应用。 “计重之星-防作弊智能网络称重管理系统”结合了新一代电子衡器技术、计算机技术、网络通讯技术、数据库技术、多媒体视频技术、ＩＣ卡射频卡识别