汽车动态称重系统设计论文(编辑修改稿)

汽车动态称重系统设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

％～ 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。 计算机 控制技术 课程设计 9 (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=(Δ R/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 ％； ② 灵敏度 ／ V； ③ 重复性 ％ ； ④ 滞后效应 ％ ； ⑤ 绝缘电阻 380Ω177。 20Ω，输出阻抗 350Ω177。 10Ω； ⑥ 工作温度 10—— +5℃； ⑦ 供桥电压： 4—— 24V。 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 —— 士 l8V； ②最大供电电流： 13mA； ③最大输入失调电压： 125uV； 计算机 控制技术 课程设计 10 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。 其增益公式为： RG=(G1)KΩ。 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 (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。 计算机 控制技术 课程设计 11 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 8 J a n 2 0 1 0 S h e e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n g s \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \ 图 \ M y D e s i g n 5 . d d bD r a w n B y :L P 2R 0 3R 0 4R P 1200ΩR2100ΩC 1 0 1C 1 0 212345678 U?S S M 2 0 1 7 P ( 8 )+ 1 2 1 212345678 U?S S M 2 0 1 7 P ( 8 )R?R E SR?R E SR?R E SR?R E SC?C A P 1 2+ 1 2G N DG N D传感器输出C O N 2 图 放大电路图 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177。 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—— 177。 5V和 O—— 177。 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， 6 脚分别接至单片机 P2． P1． P1． P1． 5，用于控制 AD574A 的工作过程。 AD574 状态脚 (STATUS)接单片机 P1． 0， 计算机 控制技术 课程设计 12 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 )。 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 )。 图 微控制器电路图 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 8 J a n 2 0 1 0 S h e e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n g s \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \ 图 \ M y D e s i g n 5 . d d bD r a w n B y :P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7P 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7R X DT X DA L E / P R O GP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7I N T 1 / P 3 . 3I N T 0 / P 3 . 2T 1 / P 3 . 5T 0 / P 3 . 4E A / V P PX T A L 1X T A L 2P S E NV C CR E S E TR D / P 3 . 7W R / P 3 . 6G N D89C51A D 6 0 6 J N ( 1 6 )V C C H ZC6 22pFC7 22pFR710KC 2 1 100uFV C CD B 1 1D B 1 0D B 9D B 8D B 7D B 6D B 5D B 4D B 3D B 2D B 1D B 0D G N DCSS T SV C C1 2 / 8A0R / CCENCR E F O U TA G N DR E F I NV E EB I P O1 0 V i n2 0 V i nAD574C?C A PV C CL P 1L P 215VV I N15VU2D7D6D5D4D3D2D1D0 计算机 控制技术 课程设计 13 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。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o。