高速动态电子称量系统的研发

作     者：肖延翔 xiaoyanxiang

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘思颂

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：动态称量 通讯协议 滤波 汇编语言 EMC性能 

摘      要：称重自古以来都是社会生产生活中必不可少的环节,小到人们日常生活中市场使用的电子秤,大到工业制造中使用的工业秤,称重已经渗透进了现代生活的方方面面。初期的称重装置主要是以弹簧或者杠杆为核心的静态称重装置,这种装置随着生产现代化要求的普及已经无法满足企业需求,因此称重进入以微处理器为核心的高精度数字称重模式,其中高速动态电子称重解决方案的研究得到了快速发展。动态称量技术的运用使得企业降低了生产过程中的物料损耗,实现了生产线运行过程中的不停机称量,提高了企业的生产效率。因此高速动态电子称量系统的研究与应用对各行业市场经济具有重要意义。本文介绍了一种基于STC8系列单片机及CS5530模数转换器为核心的高速动态电子称重解决方案。系统整体结构由称重传感器、数据采集单元、数据处理单元及数据输入输出单元组成。数据采集单元使用了具有良好动态性能的24位ADC芯片,数据处理单元采用超高速8051内核单片机,从而实现了系统的高稳定性、高速、高精度测量。系统接口设计兼具RS232通讯接口与RS485通讯接口,通讯协议具备SBI协议和SICS协议,保证系统可以与市场使用的主流称重仪表进行通讯,同时兼顾Modbus总线通讯协议,实现工业生产过程中多设备同时工作。硬件电路设计过程中采用了滤波器件,运用了去耦电路、旁路电路、RC电路等滤波措施,同时电路进行了模拟电路及信号电路的分区域布置,覆铜遵循数字地保护模拟地原则,从而使系统具有较好的EMC性能。软件设计部分选择了高效率的汇编语言进行编程工作,程序设计中采用了滑动平均值滤波法进行数字滤波,提高了系统测量的准确性。本系统通过了频率为80MHz～2GHz,强度为10V/m的EMC性能测试,在抗电磁干扰性能方面达到了OIML第76号国际建议的相关标准。因此系统相比于其它动态称重系统在EMC性能方面具有较强的竞争力。实验结果表明,本文中的高速动态电子称量系统具有可行性,且从测试结果可以看出系统具有较高的精度及稳定性。因此,系统初步实现了方案设计预期效果且具有一定的市场使用价值及推广意义。