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1、工程综合实践项目实践报告（项目1动态称重系统）专业测控技术与仪器班级09测控二班组员教师中国计量学院2012年4月11日动态称重系统一、项目设计意义称重技术是人类各行各业中不可缺少的组成部分，而称重测量技术的进展主要体现在静态测量向动态 测量发展上。其中，动态称重系统广泛应用于生产线定量包装供送系统、在线质检系统中，以实现生产质 量的在线控制。动态称重系统的性能直接影响到动态电子称的精度，熟读，对保证企业的产品质量和提高 生产效率有关键的影响。本项目主要结合工程训练中心包装物流生产线智能传送系统，设计一个动态称重 系统，实现对盒装产品的重量信号的动态检测和单片机数据处理、显示的功能，即是通过显
2、示器件实时显 示称重称重结果，同时，通过添加称重干扰信号的硬件滤波电路，使称重结果更加精确稳定。二、项目设计内容（一）、动态称重系统的功能该动态称重系统的原型为工程训练中心包装物流生产线智能传送系统的称重装置，当物体放置在有称 重传感器的传送带上时，动态称重系统将得到物体的重量值，同时本称重系统通过按键控制上位机显示出 称重值，直观观测到重量示数。（二）、动态称重系统的结构组成1、线性稳压直流电源为动态称重系统提供+/-12v和+5v电压。2、称重信号采集与信号调理电路称重传感器由支撑梁和金属箔式电阻应变片组成，一般为四线制，两根为电压激励端。另外两根为 差动电压输出端。信号调理选择差动放大器
3、，放大倍数选择一个合适的值，输出电压在A/D转换器的转换 电压范围之内，并且增益可以滑动变阻器进行调节。选取AD623芯片参与构成电路，在无重物时，通过芯片AD623调节变阻器，使输出为电压为0V。3、单片机处理由于数字信号采集出来的值很小，约为1毫伏几十毫伏之间，不能达到转换仪器的分辨率（如A/D 转换器TLC1543），所以要对信号进行放大。单片机对放大后的信号进行A/D转换，通过处理，把得到的 重量信号在显示屏上显示出来，直观显示出被测物体的称重值。4、硬件滤波电路称重信号经过放大处理后存在很多频率较高的干扰信号，干扰信号影响A/D转换的结果，直接读取称 重示数会有很大的误差。因此需要在
4、对信号进行A/D转换之前进行硬件滤波，可以设计一个有源低通滤波器来滤除干扰信号，使称重信号变成比较平滑的信号。5、声光报警电路声光报警电路用LED和蜂鸣器实现。驱动电路选择三极管。三、项目技术设计（一）、硬件系统的设计与器件选择图1硬件设计总框图1、直流稳压电源设计0V图2： 5V直流稳压电源参考电路图采用7805稳压源输出5v电压，用电解电容和无极性电容进行滤波，通过发光二级管检测电路准确 性。电路中各个电器元件的型号如上图。2、称重信号采集与信号调理采用AD623芯片对信号进行采集放大。称重传感器电桥输出接入2.3脚。图中5脚接地，则放大倍数 通过调节1和8脚的电阻器来调节放大倍数。放大信
5、号从6脚送出进入一节滤波电路而后送入A/D转换模 块。3、单片机处理与称重信号显示图4单片机电路参考框图(1)、A/D转换模块电路2016 DOUTUrefGD13、14脚间接基准电压4.096v。将0GNDGND图5： A/D转换参考图A/D转换采用TLC1543芯片，从A8通道输入图3输出的信号, 15、16、17、18脚与单片机I/O连接起来。因此，整个线路的连接图为:卩CS15 _ 否fO CLR 1L/1 CXI.K图6：整个电路连接图(2)、称重值显示Ill图7：数码管接口电路图4、硬件滤波电路5、上位机显示需要数据传输总线和串行助手，然后偏向程序软件设计。6、单片机系统板eSin
6、.! it山MtlrnIEFiB4T3H9K1IWSI-M33： iras lXi 惧 L*JM 甩kuiHmu!i rart? rnHS ntw哲卫出书劄也 隹 營也F-aw* T J3a If ui亠嬴rrle图8：单片机电路总图（二）、单片机程序控制1、程序设计框图2、程序代码四、项目实施记录与总结（一）、项目数据记录实际重量（g）081624324048称重显示（g）OO.OOg8.00g16.00g24.00g32.00g40.00g48.00g实际重量（g）54称重显示（g）54.00g表1项目数据记录表图9项目数据记录对比折线图（红点为实际值，黑点为测量值,）由数据及图表可看出，
7、由于添加了硬件滤波电路可减小误差，测量数值十分精确。（二）项目实施记录1、我们首先同时开始着手于单片机系统板的焊接和稳压电源的设计，四人分成两队。2、一队负责焊接单片机系统板，一人负责取材和排版，另一人负责焊接和检验焊接是否正确。同时，第二队两人讨论稳压电源的设计。3、第一队完成单片机系统板后，对单片机系统板进行检查，由于在电脑上检查时操作不熟悉，误以为系统板出了问题，耽误了很长时间，但是始终无法找到，最终我们意识到了操作上的错误，确定了单片机系 统板的正确性。4. 当单片机系统板完成全部焊接工作后，稳压电源电路的设计与焊接也已经完成，开始信号采集放大电路和A/D转换电路的制作。5、当几部分电
8、路都完成后，我们开始将两块电路板接起来运行，发现无法正常显示，通过认真检查，我 们发现是有两个管脚接错，通过改正后，终于完成了硬件方面的制作。6、在程序调试方面，我们组有擅长程序编程的同学所以进展较快，但编程到最后阶段时连上称重传感器 测量时出现了显示不稳的情况，经过很长一段时间的调试，最终解决了问题。7、最后，我们欣喜地发现结果十分精准。随后，我们花了课外的一些时间，和两个课时，对程序进行修 正，使其测重物更加精确，并加了声光报警电路。和写了他的程序。8、完成以上任务后，我们各有分工的着手写论文，做PPT。（三）项目总结在为期数周的工程综合实践，我们了解了生产线的工作流程，各个环节的工作任务
9、以及不同环节的原 理，并且学会结合自己专业所学的知识解决一些生产上的困难，对分包的工业生产有了一定的认识。同时， 经过这几周的实践，我们完成了这个项目，提高了自己的动手能力，并对专业课上学过的知识有了更加深 入的了解，对许多知识学会了活学活用，并且，在程序的编写和应用上有了较大的提升。（四）、心得体会1、在焊接电路之前，应当先仔细分析电路图，尤其是对于自行设计的电路图，必须分析好所需元件和焊 接顺序，取件及排版时应当做好标记，保证在焊接时不易出错。2、电路错误检测十分考验对于电路的理解，应当善于利用万用表、示波器等工具，避免无法检测出错误。3、程序模块化设计能够增加程序的可读性，方便更改。同时
10、，程序编写时应细致，另外程序调试平台没 有考虑到实际外界环境的干扰和制约，导致在实际应用时会出现问题。4、合理分工和知识互补的重要性。在团队类任务里，需要每个人一起努力。五、项目元件清单与选型说明（一）测量电路的清单（不含单片机的PCB版）名称稳压器电解电容变阻器电阻放大器型号（数量）7805 (1)5v 220uf(1)100k(1)10k(1)6800,3000,100k QAD623(1)名称A/D转换器电容基准源发光二极管导线型号（数量）TLC1543(1)104 (3)TL143(1)1只若干控制电路（单片机实验板焊接清单）（二）单片机系统板焊接清单序号PCB上元件编号所用元件名称所
11、用参数备注17805LM7805三端稳压器LM7805CT2C3 C4铝电解电容100uF/25V左正右负3C5瓷片电容104无正负区分4直流输入孔型电源插座065USBUSB插座B型母口6电源灯发光二极管白色左负右正7蜂鸣C单排插针单排2脚插针8R21/4W电阻10K9R71/4W电阻4.7K10R51/4W电阻8.2欧姆11复位按钮开关2只脚的按钮12C2铝电解电容10UF/25V左负右正13串行通信单排插针单排4脚插针14蜂鸣器有源蜂鸣器有源蜂鸣器上正下负15Q1三极管C8550161820C单排插针单排2脚插针17R91/4W电阻4.7K181820温度传感器DS18B2019C6 C
12、1瓷片电容30pF无正负区分20Y1晶振12MHz无正负区分21单片机单片机插座40脚底座22程序下载口10针母口10针母口缺口朝向上23C8瓷片电容104无正负区分245V电源输出双排插针2排X5脚25P2 P3单排插针单排20脚插针26RP1排阻10K字朝向左271-DHT11-4单排插针单排4脚插针28R121/4W电阻4.7K2911C LR CB单排插针单排4脚插针30L2发光二极管红色左正右负31L1发光二极管绿色左正右负32R6R81/4W电阻10K33R4R31/4W电阻1K34K1C K2C单排插针单排2脚插针35L1C L2C单排插针单排4脚插针36K1 K2按钮开关2只脚的按钮37R151/4W电阻1K38R141/4W电阻不焊39R191/4W电阻不焊40R131/4W电阻8.2欧姆41右边的长插针单排插座单排20脚插座42右边的短插针单排插座单排16脚插座43GND裸露导线裸露导线
