Проектирование автоматической системы взвешивания вагонов в статике - Дипломная работа

В наше время, когда наука и техника достигли очень больших высот, становится возможным моделирование приборов, основанных на микропроцессорах и микроконтроллерах. На этих элементах цифровой электроники можно наряду с новыми аппаратами создавать давно известные, такие как вольтметры, частотомеры, электрические весы, но на базе контроллеров. Например, полученные с них данные могут выводиться на экран дисплея или на жидкокристаллический дисплей, они более точны и более универсальны, т.к. перепрограммировав их, можно измерять параметры в других пределах, а если еще произвести небольшое усложнение схем, то можно добиться увеличения функциональных возможностей аппарата. В современных системах на различных производствах и т.п. повсеместно используют в виде посредника между датчиком и компьютером быстродействующие аппараты на основе микроконтроллеров. Часто, приборы на микроконтроллере производят прием информации от датчика, преобразуют в определенный формат полученные данные, если необходимо - хранят данные, фильтруют, уплотняют и только после этого передают в компьютер.На рисунке 1.1. изображена схема измерения веса вагона. Пронумерованными стрелками показано направление потока информации от датчиков. В данном случае необходимо 4 точки, т.к. возможно, что нагрузка на различные точки будет неравномерной, причем может очень сильно различаться. Так, как нагрузка распределяется между опорными точками, в которых расположены датчики, то каждый датчик преобразует частичный вес вагона. Для получения общего веса вагона необходимо просуммировать все частичные весы.На рисунке 1.2.1. изображена блок схема, поясняющая принцип работы схемы. Группа первичных преобразователей производит преобразование веса в соответствующие уровни напряжения. Далее нормирующие преобразователи формируют уровни напряжения Unorm для каждого канала в заданном диапазоне для того, чтобы напряжение было "удобным" для дальнейших с ним действий. Полученный код веса записывается в микроконтроллер. После того, как будут опрошены все каналы и будут записаны полученные коды, характеризующие частичный вес, происходит суммирование частичного веса.В роли первичного преобразователя выступает тензорезисторный мост. Исходя из количества тензодатчиков и максимальной массы взвешиваемого вагона выбираем тензодатчики типа ДСТВ-1 , рассчитанные на 16 тонн. Система с такими тензодатчиками может взвешивать вагоны, массой до . Этот запас необходим, т.к. возможно, что вес не будет равномерно распределен между контрольными точками (датчиками). Т.к. данные тензодатчики способны выдерживать дополнительную нагрузку на 50% от номинальной, то , что позволяет выдерживать общую нагрузкуВыбираем напряжение питания . Учитывая выходные параметры первичного преобразователя, выбираем усилительный элемент. Т.к. полезный сигнал будет поступать с большим синфазным сигналом, приблизительно равным напряжению питания тензорезисторного моста , то необходимо, чтобы усилитель имел очень высокий уровень подавления синфазного сигнала. Значит, необходимо выбрать такой усилительный элемент, который обеспечивает ослабление синфазного сигнала минимум в . Коэффициент усиления должен быть таким, чтобы максимальный уровень полезного сигнала усиливался до опорного напряжения АЦП, что соответствовало бы максимальному коду.Аналого - цифровой преобразователь (АЦП) выбирается исходя из ТЗ. Для того, чтобы покрыть весь диапазон с шагом, равным минимальному шагу квантования необходимо сделать шагов. Значит, сигнал необходимо оцифровывать с разрядностью 10. Поэтому выбираем разрядность АЦП - 12. Выбираем АЦП фирмы BURR BROWN ADS7820.Согласно ТЗ, необходимо работать сразу с восемью аналоговыми сигналами. Для того, чтобы можно было оцифровывать все 8 сигналов одним АЦП необходимо использовать аналоговый мультиплексор. Выбор канала должен осуществляться с помощью трех управляющих выводов, задающих номер канала.INTEL MCS-8051 предназначен для построения контроллеров и микро-эвм различного назначения, отличающихся низкими аппаратными затратами при сохранении универсальности и быстродействия. 9) внутренняя память программ емкостью 4 кбайт, расширяемая внешними устройствами до 64 кбайт; 10) внутренняя память данных емкостью 128 байт, в которой размещается от одного до четырех банков рабочих регистров R0-R7, область стека и побитово адресуемая область памяти; Предлагвется использовать микроконтроллер MCS-8051 следующим образом: Порт Р0 и Р2 будут работать с данными, поступающими с АЦП. На рисунке 2.7. изображена электрическая принципиальная схема передачи информации от микроконтроллера в последовательный порт компьютера посредством комплексного преобразования напряжений с помощью драйвера последовательного интерфйса RS232A.Программа для микроконтроллера состоит из трех основных блоков: Предварительная установка. Запускается по RESET или при включении питания микроконтроллера. Запускается по сигналу INT0, соответствующему сигналу готовности данных на выходе микросхемы аналого-цифрового преобразователя. Запуска

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1.1 Принцип действия устройства

1.2 Блок-схема устройства

2 Принцип действия блоков схемы

2.1 Первичный преобразователь

2.2 Расчет первичного преобразователя

2.3 Нормирующий преобразотель

2.4 Аналого - цифровой преобразователь

2.5 Выбор мультиплексора

2.6 Выбор микроконтроллера

2.7 Передача информации через последовательный порт

2.8 Настройка контроллера на работу с последов. портом

3.Программирование микроконтроллера

3.1Блок-схема предустановок

3.2Блок-схема измерения веса

3.3Блок-схема вывода инфрмации о весе в компьютер

3.4Блок-схема автокалебровки.

3.5Управление микроконтроллером с компьютера

3.6Программа на ассемблере для микроконтроллера MCS-51

Список литературы

Приложения