基于STC单片机的自动称重系统

类别:公司新闻 时间:2018-01-20 点击:118 次

随着传感器技术、电子技术和微机技术的崛起,动态称重技术得到了迅速发展。动态称重系统在数字化,智能化等方面有长足的 进步,称重系统的研究与开发也进入了一个崭新的阶段》。动态称重系统是对托盘上的物体进行连续称量的系统,在医疗、电力、化工、煤炭、粮 食等行业都有较广泛的应用,其技术相对成熟,市场需求巨大。本文设计的自动称重系统以STC12C5412AD单片机为控制单元,采用精确的 低压差恒压源,高分辨率转换芯片AD7730,实现了测量精度达到±lg,系统稳定,功能全面,市场前景广阔,性能指标符合国家质量标准。
1.系统原理设计
整机工作原理如图1所示:称重显示板提供人机交互界面,通过 稳态,调零,称重,电源等LED指示灯可以查看当前显示板的状态,通 过按键可对显示板进行调零,关机的操作。显示板既能与AD7730通 讯(通过单片机的SPI 口控制接收、发送数据),也能与上位机通讯(通 过单片机的串口控制接收、发送数据)。显示板显示当前被测物力的重量。设计采用STC单片机作为主控制器,控制器的SPI 口与AD7730相连,发送接收命令与数据。控制器的串口与PC端相连时,用于下载 烧录程序,与上位机相连时,用于和上位机通讯。称重传感器测量被测 物体,输出的微弱信号放大后经过AD7730采样,采样的数据输出到 单片机后经过单片机处理,输出到数码管显示被测物体的重量信息, 按键具有调零和关机的功能。

2.系统硬件设计
系统硬件设计主要包括主控器的设计,AD转换器的设计,显示单 元的设计等。
2.1主控器的设计方案
主控制器原理图如图2所示:采用STC12C5412AD芯片作为主 控单元,工作电压采用+5V供电,工作频率为11.0592MHz,用户应用 程序区为12KB,片上集成512字节的RAM,带有6个16位定时器和 27个通用IO 口。同时该芯片还具有SPI同步通信口和串口功能,方便与AD7730和上位机通讯,能够满足设计的需求。74HC04作为单片机 复位芯片控制主控器的复位。

2.2 AD转换器的设计方案
AD控制单元原理图如图3所示:采用AD7730作为AD转换单 元,该芯片使用+5V工作,具有23万的分辨率,24位的无失真码,低噪声,抗干扰等特点。它包含一个电荷平衡ADC,一个带有片内静态RAM的校正微处理器,时钟振荡器,数字滤波器和双向串行通信口。 缓冲放大器允许外部信号高阻抗源的模拟输入,处理的结果直接送往 24位AD寄存器。由于传感器的输出信号很微弱,传感器桥供电压的 微小变化会引起传感器输出信号较大变化,因此需要采用精度较高的 恒压源。我们采用了精确的低压差恒压控制IC,将输出信号控制在稳 定的范围。
2.3显示单元的设计方案
采用NES-12012AS型数码管作为显示单元,该数码管导通电压+5V,导通电流 20mA,显示为红色,同时还具有耐 压,耐破裂,抗冲击老化的特性,能 够满足应用的需求。
3.系统软件设计
该系统主要用于测量新生儿体 重,医学检测和鉴定,对体征状态不 稳定的新生儿疾病的辅助治疗将发 挥重要作用。称重系统硬件平台采 用与上位机串口连接的方式,可以 通过上位机对系统进行调试和测 量,提高系统的测试能力和应用范 围。
设计采用STC51单片机模块 为开发平台,采用通用模块化设计 方法,设计一个通用的测试平台。开 发的硬件模块包括主控信号采集模 块、AD转换模块、数据处理模块、数 据显示输出模块,按键模块等。硬件 平台为整个系统提供基础支撑平 台,提供测试测量所需的接口及与 上位机的通信接口,软件运行于硬件平台基础之上,控制硬件完成信 号采集、检测、分析、统计。根据系统的结构,软件按照模块化的方法进 行设计,其主要功能模块有主程序模块,AD模块,调零模块,关机模 块,与上位机串口通信模块,按键处理模块等。
称重测试系统的软件流程结构如图4所示。

调零程序对传感器初始值重新标定,提高测量的准确性,软件流 程如图5所示。


称重程序结构如图6所示。

4.总结
本文采用STC12C5412AD单片机作为主控单元,AD7730作为24 位AD转换芯片实现对微弱传感器信号进行采集与转换,使得测量精 度达到国外先进水平,满足设计的需求;数码显示器作为显示界面实 时显示测量的结果,实现了良好的人机操作界面;调零功能符合实际 应用的需要。本文设计的称重系统功能全面,适应性良好,能够满足实 际应用的需要,具有广泛的应用空间。

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