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1引言
微機(jī)控制自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)是為改進(jìn)天津市駐軍某后勤部倉(cāng)庫(kù)在鋼材購(gòu)入和銷(xiāo)售過(guò)程中的人工作業(yè)方式而設(shè)計(jì)的。本設(shè)計(jì)中在裝運(yùn)吊車(chē)上安裝以電阻應(yīng)變片拉力傳感器及其轉(zhuǎn)換電路，作為重物的檢測(cè)；用MCS-51系列微型單片機(jī)控制，完成對(duì)重量數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示和打印，達(dá)到對(duì)作業(yè)過(guò)程的直觀監(jiān)測(cè)和自動(dòng)管理。系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)范圍如下：
最大載重量:P™x<10t
累計(jì)載重量:XPm„<60t
測(cè)量精度：1/1000
工作環(huán)境：一10C?+50C
顯示打印內(nèi)容：稱(chēng)量序號(hào)N0（2位）;稱(chēng)量單重W（4位）；稱(chēng)量總重2W（5位）。
2總設(shè)計(jì)方案及基本原理
微機(jī)控制自動(dòng)稱(chēng)重及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，由6部分組成。其總方案如圖1所示。在吊車(chē)上裝以電阻應(yīng)變片拉力傳感器及其轉(zhuǎn)換電路，作為重量的檢測(cè)。吊車(chē)吊起鋼材后，重量的檢測(cè)電路輸出正比于鋼材重量的模擬電壓量。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)傳輸電路（光電隔離器），由單片機(jī)將數(shù)據(jù)采集，據(jù)程序設(shè)定進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算、處理、顯示和打印。整個(gè)作業(yè)過(guò)程由微機(jī)按鍵盤(pán)的設(shè)定進(jìn)行控制，完成各種功能操作。
3硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)主要硬件結(jié)構(gòu)考慮如下：
3.1單片機(jī)及I/O接口
考慮系統(tǒng)的程序空間和數(shù)據(jù)的運(yùn)行空間較寬，選用片內(nèi)EPROM8751單片機(jī)控制系統(tǒng)為核心。用其EPROM作系統(tǒng)程序的存儲(chǔ)。另外配用CMOS6116靜態(tài)RAM芯片作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。由8751的已口作為擴(kuò)展高8位地址總線A15-A8,分別作為6116高3位地址和6116及I/O接口8255,A/D轉(zhuǎn)換0809芯片的選通控制。P?？诜謩e作為低8位地址總線A7?A。和數(shù)據(jù)總線D7-D0,由74LS373地址鎖存允許ALE使能控制，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳送。其8位準(zhǔn)雙向I/O口P,分別接CMOSCC14543、CMOSCC4514芯片，以驅(qū)動(dòng)七段夜晶顯示器的字段和6位數(shù)字顯示器的位選控制。
系統(tǒng)的輸入輸出接口選用8255A可編程并行接口芯片，其B口為數(shù)據(jù)輸出，用于數(shù)據(jù)的打印輸岀。C口為控制信息,分別用作打印機(jī)選通/關(guān)閉ADC0809,選通和系統(tǒng)作業(yè)中的按鍵控制。
3.2重量檢測(cè)電路
考慮檢測(cè)的靈敏度、精度、穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)，釆用電阻應(yīng)變片拉力傳感器及其轉(zhuǎn)換電路作為重量的檢測(cè)電路。電阻應(yīng)變片拉力傳感器基本結(jié)構(gòu)是用4片特性相同的電阻應(yīng)變片，對(duì)稱(chēng)地粘貼在彈性物體（等截面實(shí)心軸）上,將其接成全橋四臂工作方式，由直流穩(wěn)壓電源供電，構(gòu)成重量檢測(cè)電路。
3.3A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理
A/D轉(zhuǎn)換是計(jì)算機(jī)在過(guò)程控制中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的主要接口。本系統(tǒng)選用ADC0809芯片，將重量檢測(cè)輸岀的模擬電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。同時(shí)考慮與外設(shè)進(jìn)行通訊時(shí)，需電平轉(zhuǎn)換且為進(jìn)一步提高抗干擾能力，選用光電隔離器作為數(shù)據(jù)傳輸電路。A/D轉(zhuǎn)換是由可編程I/O接口芯片8255A控制，向其START端輸入一啟動(dòng)脈沖，開(kāi)始轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換后由EOC發(fā)出結(jié)束信號(hào)使單片機(jī)P,口向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，待CPU發(fā)出選通信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)經(jīng)光電隔離器送入單片機(jī)P?？诖幚?。
3.4顯示驅(qū)動(dòng)
為能直接觀測(cè)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)岀料時(shí)稱(chēng)量的作業(yè)情況，選用LCD（液晶顯示器）顯示稱(chēng)量的序號(hào)、重量等。其顯示驅(qū)動(dòng)部分選用交流CMOSCC14543芯片。系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)8751單片機(jī)處理后通過(guò)P"?R.3口送到驅(qū)動(dòng)電路。另外采用4位鎖存4線一16線譯碼器CC4514作為地址譯碼器，由8751單片機(jī)P14~P]7向CC4514送入顯示的位信號(hào),經(jīng)譯碼后控制其位顯。當(dāng)其數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)輸入LE=0時(shí),液晶顯示器顯示對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。
4軟件設(shè)計(jì)
微機(jī)控制自動(dòng)稱(chēng)重和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)作業(yè)過(guò)程控制的主程序設(shè)計(jì)和用于單片機(jī)與稱(chēng)重系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通訊以及實(shí)現(xiàn)各種重量數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示、記錄等部分子程序的設(shè)計(jì)。特別是考慮到實(shí)際測(cè)量中盡量避免一些工藝及設(shè)備精度等帶來(lái)的影響，進(jìn)一步保證稱(chēng)量的精度，在軟件控制中設(shè)置了3個(gè)數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)：
（1）    多次采樣排隊(duì)取中值
考慮材料被吊起稱(chēng)重時(shí)的擺動(dòng)，使傳感器受力不穩(wěn)定而影響測(cè)量精度,每吊一鉤材料設(shè)計(jì)采樣5次,按由大到小順序排列，取其中值作為最后測(cè)量數(shù)據(jù)。
（2）    減零點(diǎn)
考慮實(shí)際測(cè)量中傳感器受溫度影響產(chǎn)生的零點(diǎn)漂移和蠕變經(jīng)及稱(chēng)重時(shí)的皮重,每測(cè)同一類(lèi)材料前，首先測(cè)零點(diǎn)W°將結(jié)果暫存,然后每測(cè)一鉤鋼材用其結(jié)果減W。得被測(cè)材料重量真值。
（3）    非線性修正
考慮電阻應(yīng)變片傳感器作為重量檢測(cè)，雖較其他傳感器精度高、測(cè)量量程大，但其傳感器本身存在一定的非線性偏差（如2圖示），一般不能保證理想的輸入輸出線性關(guān)系，因此影響測(cè)量精度。為解決此問(wèn)題，根據(jù)其非線性變化規(guī)律計(jì)算出一定載荷范圍的修正值，制成表存放在固定的區(qū)域中，在測(cè)得重量“真值”后找其對(duì)應(yīng)的修正值進(jìn)行修正，以進(jìn)一步保證測(cè)量精度。

圖2非線性編差示童圖

5結(jié)束語(yǔ)
本設(shè)計(jì)來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，在整個(gè)系統(tǒng)操作過(guò)程中，既有直觀的顯示，方便的鍵盤(pán)控制，又可進(jìn)行數(shù)量的打印記錄。系統(tǒng)中由計(jì)算機(jī)對(duì)檢測(cè)環(huán)節(jié)固有的非線性和數(shù)據(jù)的離散性等進(jìn)行處理，同時(shí)采用光電耦合電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，有力地提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高了測(cè)量精度。在軟件編輯方面通用性較強(qiáng)，對(duì)響應(yīng)數(shù)據(jù)稍作修改,可應(yīng)用于較大范圍的稱(chēng)量。

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