基于51单片机的称重系统设计.docx
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1、基于51单片机的称重系统设计 单片机作业 学院计算机与控制工程学院 专业自动化132 学号2022022030 姓名王伟 基于 51 单片机的称重系统 一动态称重 所谓动态称重是指通过分析和测量车胎运动中的力,来计算该运动车辆的总重量、轴重、轮重和部分重量数据的过程。动态称重系统按经过车辆行驶的速度划分,可分为低速 动态称重系统与高速动态称重系统。因为我国高速公路的限速最高是120,所以高速动态称重系统在理论上可对 5 到 120 之间时速通过称量装置的车辆进行动态称重。而低速动态 称重系统则一定要限制通过车辆的行驶速度,要想有较高的测量精度,理论要求车辆在 5km/h 以下时速匀速通过。在我
2、国,车辆动态称重一般都使用低速动态称重来完成,在很 多收费站和车辆检测站都有应用,国家也出台了相关的测量标准。 与传统意义上的静态称重相比,动态称重可以在车辆缓慢运动情况下直接进行称重, 这样动态称重的高效率、测量时间短、能流畅交通等主要特点就凸显出来了。动态称重的 问世,不但使车辆的管理上有了很大的促进作用,而且还对我国的公路管理和维护起到了 至关重要的作用。 二系统总体结构及其功能 设计总体结构是以51 单片机为处理器的系统,如图 3.1 所示。 上位机键盘输入A/D转换器放大器 ADC0832OP07 AT89C51桥式称重传感器RS232转换器 单片机WPL110 蜂鸣器LED显示 图
3、3.1 本设计要求能判断出车辆是否超载,如果车辆超载,本系统能够提供该车辆的超载信 息并发出警报。本设计采用STC89C52单片机作为系统的处理核心,利用桥式称重传感器 到A/D 转换器中转换为数字信号,再经过单片机处理、传输到接口电路,最后送到上位机,该数据可以与上位机里用键盘事先输入设定的总重量作比较并判断出该车辆是否超载,如 果超载,则可通过显示器、蜂鸣器作显示超载信息并报警,当然,键盘的作用除了输入设 定值还可以解除和开启警报。 三动态称重系统的组成 动态称重系统主要由车辆重量(含超载、偏载检测)检测子系统、货车长、宽、高三 维尺寸超限检测子系统、自动触发摄像拍照子系统、车辆类型自动判
4、别子系统、系统配置 及系统维护子系统、行驶车辆速度测量子系统、数据统计、报表处理子系统和单据输出打 印子系统这几部分组成。该系统组成完善,部件考虑周全,能很好的完成称重任务。 四动态称重系统的主要功能 (1)动态检测出通过车辆的轴数、轴重、轴距、轮数、车速等; (2)能自动检测出车辆的高、宽、长等外围尺寸是否超出最大标准,并能给出超出 部位的具体位置和具体数据; (3)拍摄机器在车辆经过时能自行对要被检测的车辆进行拍照,该机器能对车牌号码、车辆种类进行识别,最终作为图像证据; (4)可以将不合格车辆的处理记录、超限情况进行打印,根据车辆超限的程度来计 算罚款数额并打印收据或罚款单; (5)检测
5、到的数据全部存入数据库中,并对被监测到的数据进行分析、统计。便于 汇总上报、日常管理和进行查询。 五单片机的选用 本设计采用的是INTEL 公司研究开发生产的STC89C52单片机,其内部置有256 字节 的内部数据存储器、 8 位中央处理单元、 8K 片内程序存储器、 3 个 16 位定时 / 计数器、 32 个双向 I/O 口和一个片内时钟振荡电路,全双工串行通信口, 5 个两级中断结构。 89C52 的引脚图如图 4.1 所示。 图4.1 89C52 引脚图 本设计使用的是单片机的最小系统,其中电路包括下载口电路、复位电路和晶振电路。 复位电路中,电阻在下接地,电容在上接高电平,中间为
6、RST。复位电路工作原理是:通电时,由于电流很大,从而相当于电容被短路,这样 RST引脚上处于高电平,这时的单片机为禁止 工作状态。如果要使单片机正常工作,就要使 RST端电压慢慢下降并到一定程度,也就是RST端为低电平,这就需要通过电源对电容进行充电。 复位电路复位的方式有手动复位、上电复位两种。所谓上电复位,就是通电瞬间,由于 电流很大,从而相当于电容被短路,这样 RST引脚上处于高电平,自动复位;相反,通 过对改变电容电流,当电流很小的时候,我们就可以把电容当做开路状态, RST 端就处于低电平,程序就能正常的运行。而手动复位要在上电复位的基础上,按下复位按键,使 VCC 直接与 RST
7、相连,电容处于放电状态,以高电平形成复位;松开复位按键, RST仍旧是高电平,这时充电电流作用于电阻上, VCC给电容进行充电,还是复位状态,充电结束后,RST 为低电平,能够正常工作。 A/D 转换器 通道 A/D 转换芯片和8 位分辨率。它的优点有体积小,兼容性强,性价比高,从而深受 个人的欢迎和企业的认可,目前在世界上也已经有了较高的使用率。 ADC0832具有能够进行双通道A/D 转换,分辨率高达8 位;当供电电源为5V 时,输入电压能稳定的保持在05V 之间;TTL/CMOS与输出输入电平兼容;功耗很低,只有 15mW;转换工作时间只有32 S,也就是频率仅有 250KHZ 等特点。
8、其引脚功能图如图 4.6 所示,芯片引脚接口说明如表 4 所示。 CS18Vcc/REF CH027CLK CH136DO ADC0832 GND45DI 图 4.6 引脚排列 表 4 ADC0832 引脚说明 接口说明 CS片选使能,输入低电平能使芯片工作 CH1模拟的输入通道1 ,或作为 IN+/- 使用 CH0模拟的输入通道0 ,或作为 IN+/- 使用 GND接地 DO转换数据输出,数据信号输出 DI选择通道控制,数据信号输入 CLK芯片时钟脉冲输入 Vcc/REF5V 参考电压输入和电源输入 通常情况下的单片机和 ADC0832的接口的数据线应为 4 条,分别是 CS、CLK、DO、
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