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论基于CortexM3皮带秤称重模块设计和实现

收藏本文 2024-04-22 点赞:21593 浏览:95690 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在各种工业生产历程中,都需要对某种物料,或多种物料进行定量给料,以保证稳定的生产历程或者精确的物料配比,这对于生产历程的顺利完成以及产品质量均有着重要的作用。皮带秤专用于水泥、化工、冶金等行业的连续称重配料系统,该仪表装有电子称重装置和速度检测装置,并配合变频调速装置在运转中对各种散状物料进行准确的称重及对减速机的变频调速,以精确制约给料量。与传统电子皮带秤相比,基于嵌入式系统实现的电子皮带秤的运算速度和精度、数据处理能力与信息交换能力等都将有很大的提升。嵌入式系统良好的稳定性,软件的可移植性,开发周期短等特点,将有利于提升电子皮带秤的集成性,可靠性和适应性,有利于皮带秤的升级换代。基于嵌入式系统的皮带秤设计在嵌入式行业、衡器业和工业生产中都有着深远作用。本论文首先介绍国内外皮带秤的进展近况,重点浅析了皮带秤的原理以及系统总体结构设计,对系统的硬件电路设计以及各重点模块的软件实现策略进行了详细的阐述,论文的最后浅析了仪表的误差来源和常用校验策略的操作历程和算法实现,并对测试数据进行了详细的浅析和总结。本设计中选用意法半导体公司的Cortex-M3核微处理器STM32F103作为处理器,加入了Flash存储器、RS-485总线等硬件设备,为了方便用户的操作,采取触摸屏接口电路,完成了皮带秤主制约系统的硬件电路设计。软件采取PID调节物料流量,输出4—20mA变频器标准输入信号调节变频器,制约减速电机速度,通过触摸屏制约器编程实现菜单制作,进行数据显示和用户参数设置以及产量等信息的查询,RS-485总线实现上位机仪表监控。此外,该仪表还提供实时时钟显示、停电信息查询等,能方便工业现场运用。最后,在上面陈述的探讨成果的基础上,对本论文的探讨工作进行了总结。希望本论文对理解皮带秤的工作原理和新型电子皮带秤的研制起到一定的作用。关键词:皮带秤论文微处理器论文PID调节论文变频器论文

    摘要4-5

    Abstract5-9

    1 绪论9-13

    1.1 引言9

    1.2 国内外皮带秤的进展概况9-11

    1.3 探讨皮带秤的作用11

    1.4 课题的主要探讨内容和所做的工作11-13

    2 皮带秤称重模块总体结构设计13-25

    2.1 皮带秤工作原理13

    2.2 系统总体设计案例和基本组成13-15

    2.2.1 总体设计案例13-15

    2.2.2 系统结构组成15

    2.3 皮带秤传感器15-18

    2.3.1 称重传感器介绍15-17

    2.3.2 位移传感器17-18

    2.4 微制约器的选型和介绍18-24

    2.4.1 软件设计架构19-22

    2.4.2 软件工程项目的搭建22-23

    2.4.3 硬件电路设计23-24

    总结24-25

    3 系统软件设计实现25-51

    3.1 概述25

    3.2 过采样计算物料载荷25-29

    3.2.1 基本概念25-26

    3.2.2 奈奎斯特论述和过采样技术26

    3.2.3 硬件电路设计26-27

    3.2.4 软件设计流程27-28

    3.2.5 仪表参数设置28-29

    3.3 脉冲捕获计算皮带速度29-32

    3.3.1 GPIO功能描述29

    3.3.2 硬件电路设计29-30

    3.3.3 软件设计30-31

    3.3.4 仪表参数设置31-32

    3.4 PID算法在调速系统中的实现32-37

    3.4.1 PID及其算法32-33

    3.4.2 PID算法的数学实现33-34

    3.4.3 位置型PID算法程序设计34-37

    3.5 触摸屏的编程运用37-45

    3.5.1 电阻式触摸屏37

    3.5.2 四线电阻触摸屏工作原理37-38

    3.5.3 数字电路设计38-39

    3.5.4 触摸屏的软件设计39-45

    3.6 RS-485通讯45-48

    3.6.1 RS-485属性及硬件电路设计45-46

    3.6.2 RS-485软件设计46-48

    3.7 在线编程48-51

    3.7.1 介绍48

    3.7.2 编程原理48-51

    4 皮带秤的校验与检定51-60

    4.1 皮带秤称重模块的误差源浅析51-52

    4.2 常用的校验策略52-59

    4.2.1 速度校验实现52-54

    4.2.2 动态校皮实现54-55

    4.2.3 实物校准55-56

    4.2.4 定时测带长56-57

    4.2.5 定点测带长57-58

    4.2.6 自动测死区58

    4.2.7 调校参数58-59

    总结59-60

    5 误差浅析60-62

    总结61-62

    6 结论62-64

    附录1 部分硬件电路原理图64-66

    附录2 硬件电路PCB图66-68

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