量仪装载机动态计量仪硬件和软件设计

摘要：装载机是一种应有广泛的高效工程机械，一般不具备称重功能。本文针对装载机针对如何进行快捷车载动态计量微控制器，以单片机为核心，对其硬件系统进行了设计。主要有传感检测电路、模数转换单片机扩展、键盘接口和液晶显示电路等。同时，在保证仪器精度、稳定可靠的前提下，进行了系统软件流程设计，采用模块化设计思路，实现了智能称重仪较高的称重精度。
关键词：装载机 动态计量仪 单片机 精度
1.引言
装载机是一种集铲、运、装、卸于一体的自行式工程机械，它被广泛应用工业生产中。如何利用装载机进行装、卸货过程中进行动态计量，提高装载效率，是装载运输行业一个亟待解决的问题。

2.系统总体控制方案设计

装载机称重系统一般由信号采集部分和信号处理及显示部分组成。信号采集部分一般通过传感器或者变送器实现，信号采集的准确程度对装载机的称量的准确度至关重要。
本文针对动态计量仪存在的问题，然后提出了以微控制器代替微机进行控制，对计量称重系统的硬件系统进行了设计，首先设计了硬件系统的总体结构图，后对传感器的设计、、电源电路、单片机系统相关电路，显示打印电路的设计，和I/O接口、键盘接口的设计。并完成了软件系统流程划设计。

3.系统硬件设计，

3.1压力传感器设计

在装载机上安装两个压力传感器，1#、2#压力传感器分别人测进油路压力（测量主油路压力）和回油路压力。装载机车在翻斗提升过程中，压力传感器通过对举升压力的自动检测，系统根据分别安装在装载机动臂油缸进油和回油油路上的2个压力传感器，对装载机动臂举升过程中油缸压力变化进行测定，单片机结合外界位置检测器及机械结构参数计算出最终重量，并在仪表屏幕显示所得出的重量。利用键盘，用户可以设置每次预装载的重量，单片机根据实际设置预装量，对每一斗的重量累计并自动计算待装量，铲斗每升降一次，微处理器就存入一个重量值，当达到预装量时，系统给予报警提示，用户可精确控制装卸的重量，达到有效的管理。

3.2单片机电源电路设计

车载电源为12V电压，而单片机系统需要5V电压，因此需要进行电源转换。本系统采用MC78T05CT三端稳压器实现5V双电源输出，输出电压5V，最大电流5A。车载12V电源经滤波后输出12V，作为打印机和传感器电源电源。如图1所示。
图1 稳压电源
这个系列的稳压器，输入端接电容可以进一步的滤波，输出端也要接电容可以改善负载的瞬间影响，电路的稳定性也比较好。

3.3单片机系统设计

本系统采用AT89S53 CMOS 8位单片机，片内含12k Bytes ISPD串行编程，可反复擦写10

摘自：毕业论文怎么写www.udooo.com

00次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S53可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案[3]。
AT89S53具有如下特点：40个引脚，12k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，6个中断优先级2层中断嵌套中断，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
单片机最小系统设计时，晶振选择22.1184Mhz，复位电路为上电+按钮复位，P0外接74LS373锁存器，用于输出地址总线和数据总线。

3.4 8255A接口扩展电路设计

由于本系统需要检测控制的设备较多，51单片机只有32个口，并且还有部分用作特殊功能，因此需要扩展相应的接口。本系统采用可编程并行I/O接口芯片8255A扩展接口电路。8255A具有24条输入/输出引脚、可编程的通用并行输入/输出接口电路。它使用单一的+5V电源，具有通用性强，使用灵活的特点，通过它CPU可直接与外设相连接。8255A接口扩展电路如图2所示。

3.5键盘及显示电路设计

键盘用于设定重量以及控制打印等，由于涉及的按键较多，本系统采用矩阵键盘，适用于键数多的场合。键按矩阵排列，各键处于矩阵行/列的结点处，单片机通过对连在行（列）的I/O线送已知电平的信号，然后读取列（行）线的状态信息。逐线扫描，得出键码。矩阵键盘通过8255A的PC口进行控制。
对于装载机称重系统来说，需要显示很多信息，如时间、车号、设定重量、称重次数，已加载重量等信息。为了全面显示相关信息，本系统采用了LM4229的液晶显示器，分辨率为240×128，属于点阵式LCD，可以显示数字、汉字、图片等，而且显示清晰，便于观察。

3.6时钟电路设计

为了能够记录显示当前日期时间，本系统采用DS1302设计了实时时钟电路。它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与单片机进行通信。DS1302内部集成有一个31×8的RAM寄存器。DS1302增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

3.7油压检测及A/D转换电路设计

为由于本系统只有两路模拟量，为了提高信号变换可靠性及精度，本系统采用精密的4～20mA输入/0～5V输出的I/V转换专用集成电路。来实现电流/电压转换电路，将电流信号成比例地转换成电压。

4.软件主程序设计

单片机程序采用C语音编写，编程软件采用Keil。KEIL 支持众多不同公司的MCS51架构的芯片，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。主程序主要由系统初始化程序、键盘管理程序、A/D转换程序、数字滤波程序、标度变换程序、LCD显示程序、打印程序等组成。

5.结束语

本文以单片机为核心采用模块化设计思路，完成了装载机动态计量仪硬件、软件系统的设计。经模拟实验可实现了智动态计量仪较高的称重精度。
参考文献：
张秋岩.浅析装载机电子秤在铁路货运中的应用及管理[J].郑铁科技通讯，2007 （2）： 7-9.
杨廷华.微机控制自动称重系统.自动化与仪表.200

1. 2.

[3]胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社，1996. 7.