称重传感器测量单元的研究与设计.doc

称重传感器测量单元的研究与设计 　　摘要:从信号传输形式、与上位机的通讯方式和扩展调试等三个方面对称重传感器的专用测量单元进行了改进,构建了一种基于C8051F350单片机的智能数字式应变称重传感器专用测量单元。采用了RS-485总线通讯协议做为通讯方式,首创性地开发了一套专用的控制命令码协议,并进行了大量实验验证。实验数据表明系统具有较高的测试精度和良好的重复性及时间稳定性,可以满足工程中实际应用的要求。 　　关键字:智能称重,数字化,RS485,C8051F350 　　中图分类号:TH715文献标识码:B文章编号:1009-3044(2009)33-9503-03 　　Research and Design of Measurement Unit of Load Sensor 　　TIAN Jia-lin1, ZHENG Bin1, JIANG Hua2 　　(1.National Key Laboratory for Electronic Measurement Technology, North University of China, Taiyuan 030051, China; 2.Heilongjiang Hua-an Machinery co., ltd, Qiqihar 161046, China) 　　Abstrct: The measurement unit of load sensor is significantly improved form three ways which are the signal’s transfer-form, the communication to the host and expandtion ?Cdebugging. A new intelligent digital application specific measurement unit based on C8051F350 MCU is attained, which communicates with RS-485 BUS and controlled by a self-made special communication codes. Many experiments were done and the experimental data indicates that the system has high measuring precision and exceptional repeatability and stability for factual application. 　　Key words: intelligent-loading, digital, RS485, C8051F350 　　21世纪是人类全面进入信息电子化的时代。随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业。电子技术的飞跃进步,单片机的普及与推广,为电子衡器提高性能、称量自动和智能化作出了贡献,更加速了衡器数字化、智能化、微型化和微功耗的进程[1]。在这个大背景下,数字式称重传感器应运而生。 　　1 系统设计 　　本系统是针对应变称重传感器的专用测量单元的设计,即通过对外加芯片电路的调整、调试,使传统的应变称重传感器数字化,智能化,使其能以更高的精度,更快的速度输出更准确的结果[2],并适宜于同其他数字化设备连接,便于下载和调试。 　　1.1 工作原理 　　整个系统主要包含传感器、数字测量单元以及进行相应调试显示功能的仪表或计算机。其总的系统结构框图如图1所示。 　　首先被测信号(压力、温度)通过传感器部分转化为电信号。然后,产生的测量电信号被输入到数字测量单元进行A/D转换、数字补偿等数字处理[3],以达到工业实际应用的精度要求。最后补偿完的正确的重量信号将以RS-485的通信形式通过数据通信单元输出给计算机、显示仪表等二次仪表来完成各项补偿的数学建模功能及显示功能。 　　2 系统硬件电路设计 　　2.1整体设计 　　应变称重传感器专用测量单元的硬件连接电路主要可分为以下三个部分:传感器与数字测量单元接口电路、数字测量单元电路和数字测量单元与显示驱动芯片接口电路。 　　传感器(包括温度补偿芯片)与数字测量单元接口电路主要是完成将传感器测得的非电量信号(包括称重信号和温度信号)送入数字测量单元中进行处理。数字测量单元部分电路的设计主要是完成将传感器输入的重量和温度信号进行放大、滤波、AD转换和补偿等处理。数字测量单元与显示驱动芯片接口电路主要是将处理后的数据送入显示屏进行显示,以便于观测。 　　2.2 传感器与C8051F350单片机接口电路 　　在称重模块的外