基于cs5532的高精度药品自动称重系统论文本科毕业论文.doc
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1、密 级学 号 毕 业 设 计(论 文) 基于CS5532的高精度药品自动称重系统的研究院(系、部):信息工程学院姓 名:年 级:专 业:测控技术与仪器指导教师:教师职称:讲师 2013年 06月15日北京北 京 石 油 化 工 学 院毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书学院(系、部) 信息工程学院 专业 班级 学生姓名 指导教师/职称 1.毕业设计(论文)题目基于CS5532的高精度药品自动称重系统的研究2.任务起止日期: 2012年 12 月 12日 至 2013年 06 月 22 日(含岗位实习)3.毕业设计(论文)的主要内容与要求(含原始数据及应提交的成果)具体工作任务与要求:翻译外文
2、资料(不少于25000字符)技术调研提出高精度药品自动称重系统方案确定控制系统硬件总体方案及实现确定控制系统软件方案及实现预期培养目标:具备文献查阅与综合能力具备外文阅读与翻译能力具备数据收集、分析、计算和处理能力具备项目调研、设计及调试能力具备现场解决问题的能力具备一定的科技论文写作能力最终提交材料:外文资料原文(不少于25000字符)及翻译稿设计说明书系统硬件原理图系统软件流程图及代码4.主要参考文献图书馆藏嵌入式相关图书;cnki中国期刊全文数据库及万方数据库;5.进度计划及指导安排(前5周的内容安排在寒假前)周 次日 期工 作 内 容具 体 要 求1熟悉题目、查阅文献资料2熟悉题目、查
3、阅文献资料3翻译本专业原文资料、方案论证4翻译本专业原文资料、方案论证、开题交译文/开题报告5系统硬件方案设计交硬件配置图6系统硬件方案设计交逻辑描述图7系统硬件原理图设计交I/O表格及画面8系统硬件PCB设计9系统硬件PCB设计10系统软件设计11系统软件设计12系统软件设计13系统软件设计注:要求部分软件编制。只交流程图14整理软硬件资料编写论文15整理软硬件资料编写论文16整理软硬件资料编写论文17整理软硬件资料编写论文18毕业答辩交论文任务书审定日期 年 月 日 系(教研室)主任(签字) 任务书批准日期 年 月 日 教学院(系、部)院长(签字) 任务书下达日期2012年12月12日 指
4、导教师(签字) 计划完成任务日期2013年06月22日 学生(签字) 基于CS5532的高精度药品自动称重系统的研究摘 要随着计算机和测控技术的不断进步与发展,人们对称重系统的要求也越来越高,药品的包装现场,需要精确、操作简便和快速的称重装置。本论文采用电阻应变片式压力传感器,被待测物施加了一个压力,导致传感器发生一定形变,从而使传感器阻抗产生改变,并使其电压产生改变,输出一个变化的模拟信号。经放大电路放大该信号输出到CS5532(高精度24位A/D转换芯片,可实现传感器微弱信号的采集与转换,提高了系统的精度)将其转换成数字信号输出到核心控制器80C52。80C52根据发出的命令或者程序将运算
5、结果输出,应用于实际产品中,提高了工作效率,体现了良好的技术效果,实现了药品的精准测量,具有良好的应用前景。关键词 CS5532 电子称 80C52 自动称重 AbstractWith the computer and control technology continues to progress and development,people weighing system requirement are also increasing,pharmaceutical packaging site,you need accurate,easy to operate and fast weigh
6、ing device,In this thesis,the resistance strain gauge pressure sensor is a pressure test was applies,resulting in occurrence of a deformation sensor,the sensor impedance is generated so that changes and to generate change in voltage,a change in the output analog signal.the amplifier circuit amplifie
7、 the signal output to the CS5533(precision 24 A/D conversion chip,enabling the sensor weak signal acquisition and conversion,improve the accuracy of the system) to convert it into a digital dignal to the central controller 80C52.80C52according to the program issued a command or operation result outp
8、ut applied the actual products,improve work efficiency,reflecting the good technical results,to achieve a precise measurement of drugs,has a good application prospect.Keywords:CS5532 80C52 automatic weighing electronic scales目 录第一章 绪论11.1自动称重系统的研究背景11.1.1称重系统的现状及发展11.1.2传感器技术的现状及发展21.1.3 压力传感器的历程及发展
9、趋势31.2 本文研究的意义61.3本文研究的内容及工作安排6第二章 CS5532高精度药品自动称重系统的总体方案设计82.1 总体结构设计82.2 设计方案实施82.2.1 设计方案的结构82.2.2 传感器选型92.2.3 单片机选型10第三章 系统装置设计及硬件配置123.1 电阻应变片式压力传感器123.1.1 传感器的工作原理123.1.2 传感器的硬件配置173.2 LM324变送电路183.2.1 LM324原理介绍183.2.2硬件配置183.2 CS5532原理综述193.2.1 CS5532工作原理193.2.2 CS5532的硬件配置及说明263.3 单片机80C52的综
10、述283.3.1 80C52最小系统原理283.3.2 硬件配置293.4 LED显示模块323.4.1 LED显示模块原理323.4.2 硬件配置333.5 protel说明及总体硬件配置图343.5.1 protel软件说明343.5.2 总体硬件配置图35第四章Keil软件介绍及程序流程设计374.1 Keil软件介绍374.2 主程序流程图374.3 CS5532初始化程序设计384.4 CS5532A/D转换部分程序设计414.5数码管显示部分程序设计43第五章 结论与展望445.1 研究结论445.2 进一步研究的展望44参考文献45致谢47附录48声明58 III基于CS5532
11、的高精度药品自动称重系统的研究第一章 绪论1.1自动称重系统的研究背景1.1.1称重系统的现状及发展随着科学技术的日新月异,自动化程度要求越来越高。目前衡器行业计量系统有电子地磅,电子秤,皮带秤,电子天平等计量方式。这些单一计量方式独立运行缺乏数据共享不能满足自动化的发展。非标称重系统利用计算机网络技术和自动化技术将这些单一计量方式进行远程传输数据集中汇聚对生产过程进行集中监视、管理和分散控制充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点采用标准化、模块化、系统化设计配置灵活、组态方便。下面为大家介绍目前市场主流的非标称重系统有配料称重系统,装载机称重系统,蒸汽称重系统无人值守称重系统等等个性化
12、称重系统7。配料称重系统是通过传感器,仪表,控制系统的结合.达到对罐体的称重计量工作,从而进行控制的系统.称重及控制系统主要由多只传感器,多路接线盒(含放大器),显示仪表,输出多程控制信号.该系统可应用于各种箱体称重,罐装液体,固体称重及干粉搅拌机,砂浆配料搅拌机,液体配料罐等.用户可以直接接入PLC系统,终端控制系统,实现多程控制及自动化控制。装载机称重系统是一种高精密度的动态计量设备;可称量煤或焦碳、有色矿、土方、花岗岩或大理石、砂子、碎石砖、工业及民用垃圾,挖掘材数及建筑材料添加料等。由液压传感器和称重仪表组成,全动态计量,操作过程无需人工干预,自动累计,称重仪表可调为全中文信息如计量单
13、位、过磅员、货物品种等,并可直接打印,精度误差可控制在1%,无论进口、国产各种型号的装载机均可装载安装。蒸汽环形迷宫式称重系统、天平开合装置、直线升降及定角度旋转装置,既能适应不同的测试条件,又能实现自动称重,保证称重精度。同时,为了提高测试条件的可控性,项目研发了高精度温湿度控制系统,能够精确控制蒸发环境。无人值守称重系统是集远距离车号自动识别系统、自动语音指挥系统、称重图像即时抓拍系、红绿灯控制系统、红外防系统、道闸控制系统、远程监管系统于一身的智能称重系统。就目前市场而言,各个行业对于称重系统的要求越来越个性化,企业也在不断发展新技术来迎合整个市场需求,非标称重系统在衡器行业发展前景势不
14、可挡称重技术在人类社会各行业活动中是不可缺少的组成部分,近年来的发展取得相当惊人的紧张,主要表现在称重测量技术有静态测量向动态测量,在线测量和模拟化方向发展,尤其在动态数学模型的建立,系统理论,模糊理论,人工智能,神经网络,数字滤波,振动理论,阻尼技术等科学技术在称重领域的广泛应用,系统的自诊断,自适应及功能自组织的形成,使称重计量向测量系统的信息处理智能化,组合化和功能自适应方向发展,国际上已经取得了动态精密测量的技术突破,称重技术水平已跨入了高技术王国。1.1.2传感器技术的现状及发展随着科技的发展传感器技术不断成熟,作为各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件,传感器是实现现代化
15、测量和自动控制(包括遥感、遥测、遥控)的主要环节,是现代信息产业的源头,又是信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。传感器技术将是21世纪人们在高新技术展方面争夺的一个制高点。在国外,各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术的关键。从20世纪80年代起,日本就将传感器技术列为优先发展的高新技术之首,将开发和利用传感器技术列为国家重点发展的六大核心技术之一。90年代,日本科学技术制定的重点科研项目中有70个重点课题,其中有18项是与传感器技术密切相关。美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点内容。美国早在80年代初就成立了国家技术小组(BTG),帮助政府组织和领导各大公司与国家企
16、事业部门的传感器技术开发工作。美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中有6项与传感器信息处理技术直接相关。美国空军2000年举出15项有助于提高21世纪空军能力的关键技术,传感器技术名列第二。我国在20世纪80年代以来也已将传感器技术列入国家高新技术发展的重点。“八五”、“九五”期间,信息电子部、机械工业部等有关传感器产业的相关专业部门,都分别组织有关科研和生产的专家制订我国“传感器产业发展规划”1。 目前传感器的发展趋势可概括为以下几个方面:一、 集成多功能化:1. 把信息获取、放大、变换、传输以及信息处理和存储都制作在同一基片上,不仅具有检测功能,而且还兼有信号处理等其他功能。2.
17、 把一些同样的单个传感器配置于同一个平面上,如将一些传感器配置成矩阵,称为二维传感器。二、 智能化:传感器本身具有过程数据处理、自诊断能力、组态能力、存储功能、数字通信和自适应功能。三、 微型化:微机械加工技术(MEMT)和微米/纳米技术将得到高速发展,为传感器的制作工艺提供了支持。采用MEMT制作的微传感器,具有划时代的微小体积、低成本、高可靠等独特的优点。四、 精密化:由于各种基础理论的发展和制造工艺的提高,传感器测量的精度和灵敏度得到了很大提高。1.1.3 压力传感器的历程及发展趋势现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志,而半导体传感器的发展可以分为四个阶段:(1)发明阶段(1945-
18、1960年):这个阶段主要是以1947年双极性晶体管的发明为标志。此后, 半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(C.S.Smith)与1945发现了硅与锗的压阻效应2,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。(2)技术发展阶段(1960-1970年):随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001)或(110)晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性
19、好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属-硅共晶体,为商业化发展提供了可能。(3)商业化集成加工阶段(1970-1980年):在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术,主要有V形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。(4)微机械加工阶段(1980年-今):上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力
20、传感器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力传感器进入了微米阶段。从世界范围看压力传感器的发展动向主要有以下几个方向。1光纤压力传感器这是一类研究成果较多的传感器,但投入实际领域的并不是太多。它的工作原理是利用敏感元件受压力作用时的形变与反射光强度相关的特性,由硅框和金铬薄膜组成的膜片结构中间夹了一个硅光纤挡板,在有压力的情况下,光线通过挡板的过程中会发生强度的改变,通过检测这个微小的改变量,我们就能测得压力的大小。这种敏感元件已被应用与临床医学,用来测扩张冠状动脉导管气球内的压力。可预见这种压力传感器在显微外科方面一定会有良好的发展前景。同时,
21、在加工与健康保健方面,光纤传感器也在快速发展。2电容式真空压力传感器E+H公司的电容式压力传感器是由一块基片和厚度为0.82.8mm的氧化铝(Al2O3)构成,其间用一个自熔焊接圆环钎焊在一起。该环具有隔离作用,不需要温度补偿,可以保持长期测量的可靠性和持久的精度。测量方法采用电容原理,基片上一电容CP位于位移最大的膜片的中央,而另一参考电容CR位于膜片的边缘,由于边缘很难产生位移,电容值不发生变化,CP的变化则与施加的压力变化有关,膜片的位移和压力之间的关系是线性的。遇到过载时,膜片贴在基片上不会被破坏,无负载时会立刻返回原位无任何滞后,过载量可以达到100%,即使是破坏也不会泄漏任何污染介
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