基于单片机的智能位移量检测系统设计下载

weixin_39820835 2019-08-15 12:30:27

基于单片机的智能位移量检测系统设计
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基于单片机的智能位移量检测系统设计

基于单片机的地磅设计——文献综述摘要：当今社会飞速发展,伴随计算机技术、通信技术以及电子技术的不断创新,新技术在很大程度上改变了的生活和工作习惯。物流、交通、运输流程中涉及许多测重的环节，地磅在其中发挥着主角的地位。传统的地磅在称重、输入设备、及其精确性上都存在极大的不足，适应不了快速发展的社会需求，产生极大的不便捷。本文在给出智能地磅结合传感器硬件设计的基础上，完善了地磅的功能，阐释了基于单片机的地磅的研究现状，并对其发展方向做了展望。关键词：地磅 单片机 计量监测传感器 1、引言随着当今科技的不断发展，微机应用日益普及深入，微机在通信自动化、工业自动控制、电子测量、信息管理和信息系统等方面得到广泛的应用。嵌入式计算机系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功效等严格要求的专业计算机系统[1]。其最初应用是基于单片机的。单片机 小巧灵活，成本低，易于产品化。它面向控制，能针对性的解决从简单到复杂的各种控制任务。称重技术作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。目前归纳了市场上地磅的使用存在的一些问题，或者是结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，精度稳定性不好，调正时间长，易损件多，维修困难，装机容量大，能源消耗大，生产成本高。而且目前国内的市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。在此基础上，对地磅的优化成为近年来电子称重技术和电子衡器的发展情况及电子衡器市场的需求，小型化、模块化、智能化、集成化、其技术性能趋向于速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高，其应用性趋向于综合性、组合性[2]。地磅是国家法定计量器具，是围计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。在此的基础上，改造一种更好的地磅将是社会发展的必然产物。硬件的选择现今大部分的地磅不是硬件部分过于简单就是采用了具有数模转换的单片机，使得其只能承担一定的称重称量功能而不能实现外界数据的输入和基于实际情况的参数调整，也会使得系统过于简单，导致硬件在一定时候需要扩展比较麻烦。目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大，被测信号经放大整形后送入单片机，由单片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。单片机控制适合于功能比较简单的控制系统,而且其具有成本低,功耗低,体积小算术运算功能强,技术成熟等优点。 2.1 传感器传感器的定义：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换部分指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分[3]。电容式传感器电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容变化的一种传感器。它有结构简单、灵敏度高、动态响应好、可实现非接触测量、具有平均效应等优点。电容传感器可用来检测压力、力、位移以及振动学非电参量。电容传感器的基本工作原理可用最普通的平行极板电容器来说明。两块相互平行的金属极板，当不考虑其边缘效应（两个极板边缘处的电力线分布不均匀引起电容量的变化）时，其电容量为[4] 2.2前级放大器部分经由传感器或敏感元件转换后输出的信号一般电平较低；经由电桥等电路变换后的信号亦难以直接用来显示、记录、控制或进行信号转换。为此，测量电路中常设有模拟放大环节。这一环节目前主要依靠由集成运算放大器的基本元件构成具有各种特性的放大器来完成[5]。 2.3信号转换采用A/D转换，原理：逐次逼近法逐次逼近式A/D是比较常见的一种A/D转换电路，转换的时间为微秒级。采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成。基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探[6]。选择A/D 转换器除考虑上述要点外，为防止对A/D 转换器的技术指标的影响，还要注意以下几个问题：（1）工作电源电压是否稳定；（2）外接时钟信号的频率是否合适；（3）工作环境温度是否符合器件要求；（4）与其它器件是否匹配；（5）外接是否有强的电磁干扰；（6）印刷线路板布线是否合理。 2.4控制单片机的选型选择单片机型号的出发点有以下几个方面：市场货源，单片机性能，研制周期。 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Rea

电子设计竞赛控制类赛题分析总结电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第1页。历届的 "控制类"赛题水温控制系统（1997年C题）自动往返电动小汽车（2001年C题）简易智能电动车（2003年E题）液体点滴速度监控装置（2003年F题）悬挂运动控制系统（2005年E题）电动车跷跷板（2007年F题）【本科组】电动车跷跷板（2007年J题）【高职高专组】声音引导系统（2009年B题）【本科组】；模拟路灯控制系统（2009年I题）【高职高专组】基于自由摆的平板控制系统（2011年 B 题）【本科组】智能小车（2011年 C 题）【本科组】帆板控制系统（2011年 F 题）【高职高专组】电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第2页。传感器及传感器模块温度传感器光电传感器超声波传感器倾角传感器角度传感器音频信号检测等电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第3页。电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第4页。（2）光电传感器光电传感器：红外发光二极管（LED）、光电接收二极管、光电接收三极管、阻挡弱光的光电三极管、光电接收达林顿管、光电施密特接收管、反射式光电组件、光电施密特对射组件、对射式编码检测器和条型码传感器等。光电接收器：光电接收二极管、光电接收三极管、阻挡弱光的光电三极管、光电接收达林顿管、光电施密特接收管等。自动往返电动小汽车（2001年C题）液体点滴速度监控装置（2003年F题）简易智能电动车（2003年E题）模拟路灯控制系统（2009年I题）【高职高专组】电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第5页。（3）超声波传感器超声波传感器可以用来测量距离，探测障碍物，区分被测物体的大小。在与电动小车有关的赛题中，超声波传感器主要用来测距和避障。简易智能电动车（2003年E题）智能小车（2011年 C 题）【本科组】电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第6页。（4）倾角传感器倾角传感器可以用来测量相对于水平面的倾角变化量。倾角传感器的种类繁多，有单轴倾角传感器、双轴倾角传感器模、高精度倾角传感器、倾角开关、倾角传感器芯片、倾斜度传感器、无线倾角传感器、倾斜度倾角模块等，电动车跷跷板（2007年F题）【本科组】和（2007年J 题）【高职高专组】电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第7页。（5）角度传感器（角度位移传感器）角度位移传感器实际是一个高精度导电塑料电位器基于自由摆的平板控制系统（2011年 B 题）【本科组】帆板控制系统（2011年 F 题）【高职高专组】电动车跷跷板（2007年F题）【本科组】和（2007年J题）【高职高专组】。电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第8页。（6）音频信号检测声音引导系统（2009年B题）【本科组】电路主要由采样部分、放大部分和解码部分组成电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第9页。微控制器（1）单片机单片机是大学生电子设计竞赛中应用最多的微控制器，型号有：AT89C52、AT89S51、AT89S52、MSP430F1611、MSP430F2274、Atmega128、PIC16F628A、ADuC841、C8051F022、W78E51B等等。电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第10页。（2）FPGAFPGA有集成度高、体积小、灵活、可重配置等优点，在控制系统中得到了越来越广泛的应用（3）ARM（嵌入式微处理器）近年来，嵌入式系统在控制类赛题中也有使用，而且逐年增多（4）DSP近年来，DSP系统在控制类赛题中也有使用，但很少电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第11页。微控制器外围电路模块（1）键盘及LED显示器（2）汉字图形液晶显示器（3）触摸屏（4）ADC和DAC （5）无线收发模块（6）语音模块（7）RS-485总线通信模块（8）CAN总线通信模块电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第12页。电机控制电路模块直流电机驱动模块（L298 N）步进电机驱动模块（L297+L298N，TA8435H）舵机控制模块光电隔离模块等电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第13页。放大器电路模块小信号放大器电路模块滤波器电路模块音频放大器电子设计大赛控制类培训资料全文共14页，当前为第14页。

本系统以51单片机为核心，重点研究并开发了一套以STC89C52单片机为核心的智能化窗帘控制系统。本系统利用红外遥控器及电机驱动动技术，可自动开启、定时开启、手动开启及遥控控制。同时，该系统还具有光敏电阻传感器，可根据外界光线强度，对窗帘进行自动开闭，实现了对系统的智能化控制。本文详细介绍了该系统的软、硬件设计。在硬件方面，主要进行了元件选择和电路原理图、仿真图设计等方面的工作。其中，软件设计主要包括了主程序，光照传感器程序，定时器程序，液晶显示器程序，红外遥控程序等。

方案一：AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS型8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。其片内的8K程序存储器是FLASH工艺的，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护我们的劳动成果。再者，AT89C52目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。

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