基于单片机的汽车地磅设计

图书分类号：密级：毕业设计基于单片机的汽车地磅设计DESIGNOFTRUCKSCALE

BASEDONSCM毕业论文PAGEIV学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文文件拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要现今公路上行驶的汽车普遍存在超载现象，为了帮助更效率地解决超载问题，本文对电子地磅进行了研究。电子地磅分为模拟式和数字式两种，然而，今年来数字式地磅凭借其安全性高、称重数据信息化管理等优越性，已成为当今地磅技术发展的主流。本设计的地磅系统分为硬件系统和控制系统两部分。硬件系统主要是各种元器件的选择。本设计采用高精度的数字式称重传感器，利用RS485接口实现传感器与单片机的数据传输，以STC89C52单片机为核心再外接键盘、时钟、显示器模块构成控制系统，使用了非接触式IC卡技术，可方便地识别用户身份，利用RS232接口实现地磅的控制系统与计算机的数据传输。控制系统主要是基于硬件系统进行各部分软件的设计，特别是开发了基于VB编程技术的称重管理系统,实现称重数据的采集、传输、储存、处理等操作，提高了地磅系统的工作效率，也有助于提高企业的信息化管理水平。关键词：电子地磅；单片机；数据采集与处理；数字式传感

AbstractThephenomenonofvehiclesontheroadoverloadingiscommon,thispaperstudiedthetruckscalewiththeintentionofhelpingsolvetheoverloadproblemmoreefficiently.Asweallkown,therearetwokindsoftruckscale,oneisanalogtruckscaleandtheotherisdigitalone.However,thisyear,withdigitaltruckscale’shighsecurityandweighingdatainformationmanagementandotheradvantages,ithasbecomethemainstreamofthetruckscaletechnologydevelopment.Thedesignofthetruckscalesystemisdividedintotwoparts,hardwaresystemandcontrolsystem.Hardwaresystemismainlytoselectvariouscomponents.Thisdesignuseshighaccuracydigitalweighingsensor,thedatatransmissionbetweenthesensorandthesinglechipmicrocomputerisbytheRS485interface,thecontrolsystemismadeofthesinglechipmicrocomputer,externalkeyboard,clockanddisplaymodule,besides,thenoncontaceICcardtechnologyisusedtoidentifyclient’sidentification,furthermore,thetransmissionofdatabetweencontrolsystemandcomputerisrealisedbyRS232interface.Thecontrolsystemmainlyisdesignvarioussoftwarebasedonthehardwaresystem.EspeciallythedevelopmentofaweightmanagementsystembasedonVBprogrammingtechniques,makesdataacquisition,transmission,storage,processingandotheroperationsareality,thustheefficiencyoftrcukscalesystemisgetpromoted,italsohelpstoimprovethelevelofenterpriseinformationmanagement.KeywordsElectronicautomobiletruckscalesinglechipmicrocomputerdataacquisitionandprocessingdigitalsensor毕业论文PAGE15目录1绪论 11.1选题的背景及意义 11.2国内外研究现状 11.3论文的各个章节安排 22电子地磅系统设计方案 32.1电子地磅的工作原理 32.2电子地磅系统的组成 32.3汽车衡检测方法 42.4主要技术参数 43地磅系统硬件设计 53.1数字式称重传感器 53.1.1称重传感器原理 53.1.2称重传感器的选择 63.1.3传感器与单片机通信设计 73.2单片机控制设计 83.2.1STC89C52介绍 83.2.2单片机最小系统设计 103.2.3单片机的接线设计 113.3时钟芯片的设计 123.3.1DS1302芯片引脚介绍 123.3.2DS1302硬件电路设计 133.4键盘设计 133.4.1CH451简介 143.4.2CH451硬件设计 143.5单片机与PC机通信设计 153.6IC卡读卡器设计 163.6.1非接触式IC卡通信工作原理 163.6.2MIFARE1卡的介绍 173.6.3MFRC500射频芯片介绍 173.7液晶显示模块设计 183.7.1OCM4X8C模块引脚 193.7.2OCM4X8C模块接线 194地磅系统软件设计 214.1单片机控制软件设计 214.2DS1302软件设计 224.3CH451键盘扫描 234.3.1键盘的编码 234.3.2键盘按键的识别 244.4RS232和RS485通信 244.5OCM4X8C液晶显示设计 254.5.1OCM4X8C编码 254.5.2OCM4X8C显示流程 255地磅的计量管理系统设计 275.1综合计量管理系统介绍 275.2综合称重具体流程 275.3基于VB编程技术的称重管理系统设计 285.3.1VisualBasic简介 285.3.2VB串口及数据库设计介绍 295.3.3称重管理系统操作 295.3.4称重管理系统的特点 326地磅的机械结构设计 336.1地磅的秤台设计 336.1.1地磅秤台的分类 336.1.2地磅组合秤台 336.1.3地磅秤台的结构 346.2限位器设计 34结论 35致谢 36参考文献 37附录 38附录1电路原理图 38附录2秤台装配图 39附录3程序代码 401绪论1.1选题的背景及意义近几年，伴随着中国经济的迅猛发展，交通事业也进步迅速，运输车辆随处可见，载重不断加大，超载现象不断发生，随之对道路使用寿命造成很大影响。不仅如此，虽然国家一直明令禁止，可是路上的超载行为还是没有减少，反而越来越多，无论货车还是客车，都为了盈利而不惜铤而走险。这会严重破坏公路路面及其桥梁设施，和人一样，公路也是有生命的，货车超限运输对公路的危害极大，设计在20年寿命的公路，一般不到4年就要重新翻修，每年国家为此就得花费巨额资金，浪费大量人力物力，这些行为还会引发事故，害人害己。因此,超载运输问题是目前工作的重中之重。各级交通、公安部门对超限超载的问题也进行了多方面的摸索和实践研究。除了政策支持，此项监管行为更多需要技术上的支持——精确且可靠的电子地磅。一直以来,超载问题出现在很多国家的公路上。最近几年,我国公路上的超载问题更是显著和严重。特别是在大量需要运输车辆的行业方面，为谋取不义之财，企业铤而走险，改装车辆，进行超载运输作业。这种超载行为不仅会破坏公路、桥梁，增加国家对这些设施的维修费用，而且会产生对环境有害的气体，更重要的是会产生交通事故，这样的后果真是不堪设想。鉴于超载车辆引发的各种危害，对于该问题的有效、合理的治理己成为目前工作的重中之重。本课题采用数字式传感器、51单片机和无线传输芯片MFRC500设计出一种数字式电子地磅。该地磅系统通过数字式传感器采集称重数据，直接输出数字信号给单片机，再通过与单片机相连的LCD液晶显示模块显示出来，称重结果一目了然。此外，通信数据还可以通过无线方式进行传输，这样既可以保证数据的安全，还可以极大地提高工作效率，让治理超载行为的工作得以顺利开展。1.2国内外研究现状地磅(TruckScale)也称为地榜,在采矿、电力、治金等行业使用非常的广泛，它的作用是用来称重计量大宗货物。刚开始的时候，由杠杆原理制成机械地磅应用最为普遍的，但是随着传感器技术和信息通信技术的不断发展，地磅的发展也得到质的突破，我们开始了电子地磅时代。根据地磅所使用的传感器的不同，地磅可以分为模拟式电子地磅和数字式电子地磅。之前的电子地磅是模拟式的，传感器智能输出模拟信号，还得通过AD转换才能显示出来；现在数字式电子地磅越来越普遍，成为主流发展方向。因为数字式电子地磅可直接输出数字信号，增加的数据的安全性而且可以方便的直接显示。这种方式对于称重数据的采集、处理和储存都是非常有利的，而且也便于容入企业的信息化管理系统。国外的地磅开发大部分集中在像美国这样的发达国家,同时，相较其他国家，超载问题咋这些国家也是相对严重的。因而，在二十世纪四、五十年代，他们就提出并着手研讨新型地磅这方面的问题，动态称重系统的概念就是那时候提出来的。他们打算采用汽车动态称重技术来解决汽车超载问题，从而延长公路的使用寿命，并且也确实取得相应的成果。从国外地磅的发展历程中不难发现，前期地磅研究的工作重心主要是在硬件方面，之后随着计算机技术的发展，地磅的研究就主要偏向于各种系统的软件开发，特别是综合称重系统的研发，成果还是非常显著。国内对地磅的研究就相对较晚，大约是从上世纪八十年代初开始的，与发达国家相比，研究时间还相对较短。我国的地磅研究经历了最初的模拟指针式，然后是数字指针式，到近期过渡到微处理器式。据统计，电子衡器的使用在国内也只占有器衡总量的6.6%，也就是说我国还是机械式衡器占主导，使用最为普遍。虽然我国也对动态地磅进行了相关的研究，但是这个过程中，由于关键技术的缺乏，还有对诸多影响汽车动态称重的因素分析不透，我们也只能进行了粗略的处理，因此检测精度低下、稳定性也比较差。因此，现今国内在埋头研究的同时，还非常关注国外先进技术的发展，我们也积极引进高端核心技术，推动国内对地磅研究的进度。1.3论文的各个章节安排本文共分为六章，从选题背景、研究意义、国内外研究情况、硬件系统介绍、软件系统介绍及称重管理系统设计等方面对地磅作了全面的阐述，各个章节主要内容安排如下：第一章从公路上超载严重的及地磅使用广泛的现状引入，说明本课题研究的必要性。第二章从地磅的工作原理和系统构成着手，以单片机为控制核心，构建系统整体框架。第三章根据地磅的发展趋势，考虑让地磅达到最佳性能以及研究的方便，决定选择数字式称重传感器，设计以单片机为核心的控制系统，引入非接触式IC卡，提高效率。第四章分析的硬件各部分的工作原理的基础上，对其进行相应的软件设计。第五章确定以VB编程技术为基础，编制称重管理系统软件。第六章主要介绍地磅的机械秤台以及限位装置的设计。文章最后，对全文进行了总结，并对给予过帮助的人员表示感谢。

2电子地磅系统设计方案2.1电子地磅的工作原理我们将重物放在秤台上，重物所受的重力将通过秤台传送给称重传感器，从而引起传感器弹性体发生变形，进而导致贴在传感器变形梁上的电阻应变片也随之发生变形，这就导致由应变片组成的惠斯登电桥失去平衡，接线盒就会收到来自电路发出的与物品重量成正比的电压信号。这时各只传感器送来的各路电压信号将由接线盒合成并处理后，再通过信号电缆把称重的数字信号传输给单片机。然后经过单片机数据处理由显示器直接显示数值。如有需要，可以配置打印机和大屏幕显示器，单片机还可以将此重量数据再传送给打印机和大屏幕显示器，那么数据可以通过表格打印出来，同时还能在大屏幕显示器上显示被称物的重量。2.2电子地磅系统的组成电子地磅的种类很多，结构各异，但其基本组成部分大体可以概括为秤体、测力传感器、单片机控制系统、称重显示器和电源等部分，其工作原理框框图如图2-1所示。称称体传感器控制系统称重显示器PC机IC卡读卡器IC卡图2-1电子地磅工作原理框图1、秤体也称为承重和传力机构,它的作用是将被称物体的重量平均传递给传感器，它是由承重台面、承重框架结构、吊挂连接单元、安全限位装置等部分组成。全钢结构秤台轻便，采用二氧化碳气体保护焊，实现无缝焊接，秤台主梁采用U形钢，该类型钢与槽钢相比，增加了称重支架数目，提高秤台整体刚度。2、数字式称重传感器是一种自带集成电路的传感器，它可以把采集的模拟信号直接以数字信号的形式输出，而且信号的保密性得到很大程度提高。其作用是将作用于它上的非电量（重量）按严格的线性关系转换为电量（电压）输出，是电子地磅正常工作的基础。3、控制系统是以单片机为核心，再接上键盘和时钟芯片，扩展的时钟芯片在很大程度上节约了单片机的引脚资源和内存资源，无论是查询还是中断，都可以很流畅的运行，功能齐全。它主要通过MAX485芯片实现接收并处理来自传感器的数字信号，可以让其以数字的形式显示在LCD上，并且还可以通过MAX232芯片实现与PC机通讯，进行实时监控，数据储存等操作。4、IC卡读卡器利用射频技术，实现无线信号传输。主要作用是与用户持有的非接触式IC卡通信，进而实现识别用户身份、显示车辆车牌号、货物种类等信息，提高管理效率，实现数字化管理。5、PC机主要是以其强大的数据处理能力再结合VB编程技术编制的良好的人机界面，极大的方便人员操作，使得数据的处理也跟迅速、可靠。此外，用户还可以选购其它外部设备，从而使整个系统更为完善，这些外设有：打印机、大屏幕显示器、监控设备（红外线、摄像头等）等。2.3汽车衡检测方法1、标准砝码法标准砝码法就是用砝码来对地磅的各项计量特性进行检测。这种方法有很大缺陷，对于首次被检定的地磅，我们必须测试出该地磅的最大秤量的称量准确度，有时候碰到需要检定大型衡器的时候，可能就需要上百吨的标准砝码，可是实际中根本没有如此量程的标准砝码，因此，对于大型地磅，这一点也是致命缺陷。2、标准砝码的替代当被检地磅最大秤量过大时，实际中就没有这样的标准砝码对该地磅进行全面检测。为了解决该问题，我们可以使用其他恒定载荷替代标准砝码，但是这样做替代多次，也需要花费大量的人力物力，而且由于这种做法需要很长时间，这就会导致误差加剧。对于本设计的八十吨地磅，这类型地磅在设计中应用非常广泛。为了提高准确度，以及考虑实际砝码情况，决定直接采用标准砝码法进行检测。2.4主要技术参数系统量程：80～400T精度等级：OIMLⅢ级综合误差：±1%FS频率：50HZ测量速率：200ms相对湿度：＜95%激励电压：5.4～15VDC秤台尺寸（长×宽×高）：18×3.4×0.34m通讯接口：RS485仪表工作温度：-10℃～+40℃通讯波特率：9600BPS分度值：20kg最大通讯距离：15m秤台工作温度：-40℃～+65℃安全超载：150%Max供电：220VAC+10%/-15%，50Hz-/+1Hz工作电压：220ACV温度：-35℃～+40℃湿度：年平均相对湿度96%，最大相对湿度100%

3地磅系统硬件设计3.1数字式称重传感器3.1.1称重传感器原理将电阻应变片贴在称重传感器的弹性体，再把电阻应变片连接成惠斯登电桥。当传感器空载时，弹性不变形，相应的应变片也不会发生形变，因此其电阻阻值也不会变化，电桥就会处于平衡状态，输出电信号为零。当秤台上有重物，那么传感器的弹性体在重物的重力作用下，会发生相应的形变，从而导致贴在弹性体上的应变片也发生弯曲变形，电阻的阻值也随之发生改变，那么电桥的平衡就被破坏，输出与重量数值成正比例的电信号。传感器内部的惠斯登电桥基本机构如图3-1所示。图3-1惠斯登电桥基本结构由于电桥接法不同，灵敏度也不同，且全桥接法可以获得最大的灵敏度Ui，所以这传感器中的惠斯登直流电桥以电阻应变片R1，R2，R3，R4组成电桥的四个桥臂，构成全桥接法。在电桥的对角点a、c端接入直流电源Ui作为电桥的激励电源，从另一对角点b、d两端输出电压Uo。电阻应变片的变形量与所受的力值成正比，而其阻值又与所承受的压力使自身产生形变量成比例,进而通过电阻变化而改变输出电压，再通过电压测得力的大小。因此，根据电桥原理可得：式（3.1）当传感器不受力时，，电桥输出，此时电桥处于平衡状态。而当传感器受力时：，输出。桥式称重传感器承载能力强，多用在大吨位地磅上[1]。3.1.2称重传感器的选择1、传感器数量的选择一般情况下都是称体有几个支撑点就选择几个传感器。本设计中釆用组合秤台，共三块台面，连接后共有8个支撑点，故需要8只称重传感器。2、传感器量程的选择一般方法是依据地磅的最大量程、传感器数目、称体的自重以及一些相关系数综合来确定。具体计算是称体自重加上额定称重重量，再一系列相关系数的作用下，得出的数值在平均到每个传感器，这样使得每个传感器承受重量接近，计量的结果也就更加准确，地磅的精度就越高。经过充分考虑到影响秤体的各个因素并进行大量的实验后，得出传感器量程的计算公式。具体公式如式（3.2）所示：式（3.2）其中：C——单个传感器的额定量程；——保险系数，一般取1.2～1.4；——冲击系数，一般取1.0～1.5；——称体的重心偏移系数，一般取1.05；——风压系数，一般取1.0～1.05；——额定载重量；W——称体自重；N——使用的传感器数目。本设计电子地磅的设计额定称重重量为80t，称体自重约为6t，釆用8只传感器。根据当时的实际情况，选取保险系数=1.25，冲击系数=1.2，重心偏移系数=1.05，风压系数=1.05，根据传感器量程计算公式(3.2)，可以确定传感器的吨位：C＝1.25×1.2×1.05×1.05×(80+6)/8≈17.8t因此，根据实际可供选择传感器的量程，我们可以确定选用传感器的量程为20t。3、数字式传感器的优点（1）可靠性高，抗干扰能力强，防雷性能好；（2）可以不间断工作，从而保证过磅的连续性；（3）实现免标定，因为在生产数字传感器时，就已经用测力机对对其输出进行了标定，传感器输出的数字信号就是代表标准重力值，中间没有损耗；（4）传输距离远、通信速度快、防作弊效果显著；（5）角差容易调整。由于仪表可以读取到每个支撑点传感器的受力情况，因此只要在各支撑点处加载，仪表就可计算出各点的角差系数，从而进行自动角差调整；（6）维护方便。因为数字式传感器一致性、互换性高，故当某个传感器出现测量问题，直接换去再输入相关参数即可。4、传感器类型的选择在传统电阻应变式传感器的基础上，结合现代微电子技术发展起来的数字式传感器是一种新型的电子称重传感器。模拟传感器（电阻应变式）和数字模块两部分组成了数字式称重传感器。而其中数字模块是由高度集成化的电子电路，采用SMT表面贴装技术制成，其结构主要包括信号放大器、A/D转换器、微处理器（CPU）、内存E2PROM、接口电路（RS485）等[3]。本设计中使用的称重传感器是梅特勒托利多SBD-20T称重传感器，双剪切梁桥式传感器，容量20T，15M电缆。连接件为QP76钢球和YP钢球压头。采用球形负载输入装置，可保证最佳的称重性能。SBD-20是一款高精度称重传感器，它安装简单、快速，稳定性、兼容性好，采用优质合金钢，表面镀镍，防护等级达到IP67，非常适用于地磅。其主要的技术指标见表3-1所示。表3-1梅特勒托利多SBD-20T称重传感器技术指标参数名称数值参数名称数值额定载荷20T综合精度高灵敏度20.002mV/V蠕变0.02%F·S/30min零点输出1%F·S零点温度系数0.002%F·S/℃工作温度-20℃～+65℃灵敏度温度系数0.002%F·S/℃绝缘电阻5000MΩ(直流50V)推荐激励电压5～15V（DC/AC）安全超载150%F·S最大激励电压20V（DC/AC）不重复性0.01%F·S滞后0.02%F·S非线性0.02%F·S材质镀镍合金钢温度补偿-10℃～+40℃极限超载300%F·S防护等级IP67电缆长度15M3.1.3传感器与单片机通信设计在本设计中，所选用的数字式传感器的接口是RS485。RS485是负逻辑关系，即-6～-2V表示逻辑1，+2～+6V表示逻辑0。一般有二线制和四线制两种接线方式，四线制可以实现点到点的连接通信，此处采用四线制的连接方式。而单片机的串口是TTL电平，该电平以为5V为逻辑正，0V为逻辑负。为了实现RS485与TTL之间的通信，需要采用一个电平转换芯片，本设计选用半双工、应答通信式的MAX485芯片。美信公司的MAX485芯片可以实现RS-485电平的转换，供电设备为+5V单电源。芯片内有一个发送器和一个接收器，采用半双工通信方式。其硬件接线图如图3-2所示。图3-2传感器与转换芯片硬件接线3.2单片机控制设计3.2.1STC89C52介绍STC89C52是宏晶科技推出的新一代单片机，其指令代码完全兼容传统8051单片机，而且其抗干扰能力更强，运行速度更快，功耗也更低。该单片机具有以下主要特点：用户应用程序空间8KB；片上集成了512字节RAM；内置看门狗和2KB的EEPROM；ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），通过引脚（P3.0/P3.1）可直接下载用户程序；工作电压：单片机的工作电压在5.5V～3.3V之间；具有EEPROM功能；共3个16位定时器/计数器，即定时器T0、T1、T2；工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）；PDIP封装；单片机的引脚图如图3-3所示：

图3-3STC89C52的引脚图STC89C52的引脚具体介绍如下：1、主电源引脚VCC：芯片电源，接+5V；VSS：接地端。2、外接晶振引脚XTAL1、XTAL2：晶体振荡电路输入和输出端。3、控制引脚ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲。其中ALE作用是用来锁存P0口送出的低8位地址；PROG片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。PSEN：外部内存的选通端。RST/VPD：复位/备用电源。其中RST（Reset）是复位端；VPD功能是在Vcc掉电情况下，接备用电源。EA/Vpp：EA是外部程序内存的访问允许端。Vpp编程电源输入端。4、可编程I/O引脚（32根）：P0（P0.0～P0.7）、P1（P1.0～P1.7）、P2（P2.0～P2.7）、P3（P3.0～P3.7）4个8位输入/输出口。P0口是地址总线低8位分时做数据总线，也可做通用I/O口使用。P1口是专门供用户使用的I/O口,是严格的准双向口。P2口是地址总线高8位。也可以作为用户I/O口线使用,P2口也是准双向口；P3口是双功能口,也是一个准双向口。作为通用I/O端口使用时，其功能同与P1。此外，P3开可以接受一些控制信号，也就是作为控制总线的一部分。3.2.2单片机最小系统设计最小系统即最少外设条件下，单片机可以运行的系统。该系统包括：电源、时钟电路、复位电路。由于系统最简，以此最小系统只能做些简单控制。1、时钟电路产生时钟的方式有两种，一个是内部方式，另一个是外部方式。两种产生时钟方式的电路如图3-4所示。（a）内部方式：在单片机的引脚XTAL1和XTAL2之间连接一个石英晶体或陶瓷谐振器，并将两个电容接地。如果使用石英晶体振荡器，C1、C2的取值范围为22～33pF；如果使用陶瓷振荡器，C1、C2的取值范围为40～47pF，电容值的大小可对频率起微调的作用。（b）外部方式：把外部振荡器的信号直接连到XTAL1端，而XTAL2端悬空不用。图3-4时钟产生电路2、复位电路系统刚接通电源或重新启动时均进入复位状态。当系统处于正常工作状态时，如果复位引脚即RST引脚上有一个高电平，并维持2个机器周期（24个震荡周期）以上，则CPU可以实现可靠复位。单片机的复位由外部电路来控制实现。单片机RST引脚是复位信号输入端。复位方式有上电复位和按钮复位两种方式，如图3-5所示：图3-5单片机复位电路3.2.3单片机的接线设计STC89C52RC的I/O接口分配如表3-2所示，硬件电路的具体接线图如图3-6所示：表3-2STC89C52RC的I/O界面分配I/O界面作用P0.0～P0.7与MFRC500的AD0～AD7相连P1.0～P1.1与0CM4X8C液晶显示串行通信，P1.0：时钟线，P1.1：数据线P1.5～P1.6与时钟芯片DS1302通信，P1.5：时钟线，P1.6：串行P1.2、P1.3、P1.7、P3.2与键盘扫描芯片CH451通信P2.0RC500芯片片选输出P2.1、P3.4、P3.5MAX485芯片与单片机连接P2.2～P2.3RS232接口的控制线，P2.2：请求发送，P2.3：允许接受P2.4MFRC500复位信号的输出P2.5发光二极管控制输出(低电平有效)P2.6蜂鸣器控制输出(低电平有效)P3.0～P3.1连接MAX232芯片，即RS232的通信数据线，P3.0：输入，P3.1：输出P3.3MFRC500的中断输入P3.6写MFRC500P3.7读MFRC500图3-6硬件单片机电路接线图3.3时钟芯片的设计虽然单片机本身也有时钟，但是如果使用单片机内部时钟，一方面需要设置计数器，占单片机引脚资源，另一方面需要设置中断、查询等，过多占用资源。用DS1302时钟芯片，这个问题就可以解决。时钟芯片DS1302的设计，可以是单片机系统更稳定、精确，而且在系统断电时，依然可以为单片机提供脉冲，从而实现年、月、日、周、时、分、秒的准确计时。其工作电压在2.5～5.5V之间[7]。本设计决定采用实时时钟电路芯片DS1302。3.3.1DS1302芯片引脚介绍在DS1302的引脚中,Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。由于此芯片采用双电源供电，因此，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行，使得设备更加可靠。X1和X2是振荡源引脚，一般其上会接32.768kHz的晶振。DS1302芯片的各个引脚及其意义如表3-3所示：表3-3DS1302芯片的各个引脚及其意义引脚编号引脚名称引脚功能1Vcc2主电源2X1晶振源续表3-3引脚编号引脚名称引脚功能3X2晶振源4GND接地5RST复位/片选端6I/O数据输入/输出引脚7SCLK串行时钟脉冲输入端8Vcc1备用电源3.3.2DS1302硬件电路设计DS1302采用串行通信方式，它与MCU的连接仅需要三根线，即I/O、SCLK、RST这三个，时钟的显示用LCD液晶屏来显示。DS1302的硬件接线图如图3-7所示。图3-7DS1302的硬件接线图3.4键盘设计本设计的矩阵式键盘为一个2×8的行、列结构，这样就构成了一个16个按键的键盘。矩阵式键盘是由行线和列线组成，按键设置在行和列的交汇处。行线和列线分别连接按键的两端，行线通过上拉电阻接到+5V电源上。当有按键被按下时，那么行线的电平将由列线的电平决定但是，由于在键盘中，每个行线和列线都和若干个按键连接，各个按键的按下都会影响整条行线和列线的电平。因此，为了确定按键的具体位置，必须对行线和列线的信号做适当处理。这就需要键盘扫描芯片CH451来帮助是实现了。3.4.1CH451简介CH451是一个多功能外围芯片，拥有三个功能一是数码管显示驱动、二是键盘扫描控制、三是μP监控，这三个功能之间是相互独立的，通过操作命令，单片机可以设定CH451其中的任何一个功能。本设计仅仅使用CH451的键盘扫描功能。在CH451的键盘扫描控制方面，该芯片最多可扫描8×8的矩阵键盘，内置的去抖动电路可提供按键中断与按键释放标志位[10]。CH451芯片大大节省了CPU的资源，降低了由于系统繁琐而带来的不稳定性，从而达到传输速度较快，外围器件要求也较少的要求，因此在现实中使用的一直很普遍。3.4.2CH451硬件设计1、CH451引脚介绍CH451提供DIP封装的24引脚和SOP封装的28引脚两种芯片，本设计采用DIP24形式。其引脚介绍如表3-4所示：表3-4CH451引脚介绍引脚编号引脚名称引脚类型引脚说明2VCC电源正电源15GND接地接地4LOAD输入串口的数据加载，内置上拉电阻5DIN输入串口的数据输入，内置上拉电阻6DCLK输入串口的数据时钟，内置上拉电阻，同时用于WDT清除输入3DOUT输出串口数据输出和键盘中断1、24～18SEG7～SEG0三态输入及输出键盘扫描输入，高电平有效，内置下拉电阻7～14DIG7～DIG0输出键盘扫描输出，高电平有效16RST输出复位，高电平有效17NC-禁止使用2、CH451接线CH451包括4个信号线：串行数据输入线DIN、串行数据时钟线DCLK、串行数据加载线LOAD、串行数据输出线DOUT。当写CH451时,在DCLK上升沿时从DIN写入一位数据；当读CH451时，其DCLK下降沿时从DOUT读出一位数据。LOAD是命令执行信号。硬件接线如图3-8所示：

图3-8CH451硬件接线结论通过本次设计，我对地磅的硬件电路、软件编程、机械结构等都有了一定的了解，特别是对非接触式IC卡结构、数字式传感器、单片机的应用等有了更深入的了解。为了完成基于51单片机的汽车地磅设计这篇论文的设计和撰写，我查阅了大量相关电子、书籍资料，同时也积极请教老师同学，这样的过程使我分析问题处理问题的能力得到提升，而且学到了芯片方面的知识。本次设计是对电子地磅系统整体设计，从软件到硬件甚至是机械结构都有涉及。数字式传感器的使用提高数据传输的安全性；特别是对IC卡射频技术的使用，使得用户的身份可以实现自动识别；通过MAX232芯片实现MCU的TTL接口与PC的RS232结构的连接，使地磅系统更为简便，而且在PC强大的数据处理能力帮助下，称重信息都储存在企业的信息管理系统中，提高了企业信息化管理的水平，也提高地磅整体的工作效率。

致谢

参考文献[1]张景元，李业德.一种基于单片机的多功能电子称[J].微电脑信息，2006,22（4）:52-53.[2]秦曾煌.电工学上册[M]，电工技术.北京：高等教育出版社，2007.1[3]张洪润，张亚凡.传感技术与应用教程[M].清华大学出版社.2005[4]陈非凡.工程测试技术[M].清华大学出版社.2006:256.[5]HorstAhlers.多传感器技术与应用[M].北京:国防工业出版社.2001[6]穆秀林、李娜编着.从Protel到AltiumDesigner.电子工业出版社，2011.4[7]余成波主编.传感器与自动检测技术.高等教育出版社，2009.7[8]王守中．51单片机开发入门与典型实例．人民邮电出版社，2007.8[9]秦伟.基于AT89C51RC电子称设计[J].计算机工程应用技术，2009，11(31):8822-8823.[10]王冬,张士涛.地磅计量系统开发中防作弊技术的探讨[J].煤,2013,05:53-54.[11]毕莉红,徐畅.浅谈提高工控系统抗故障能力的措施[J].中国军转民,2011,03:79-80.[12]LinHaijun,TengZhaosheng,GuoSiyu,ChenTao,ChiHai,Yi.Zhao.Adaptivecompensationforeccentricerrorintruckscale[J].Measurement,2009,429:.[13]YanjunZhao,QuBin.TruckParkingCheatingDetectionSystemoftheTruckScaleUsingtheVoltageWaveformAnalysis[J].AASRIProcedia,2012,3:.[14]LinHaijun,WangZhenyu,LiZhongYang,LiSonghui.WeighingFusionMethodforTruckScaleBasedonanoptimalNeuralNetworkwithDerivativeConstraintsandaLagrangeMultiplier[J].Measurement,2014,:.[15]MithunK.Shetty,C.KevinLyons.AnOnboardLoadMeasuringDeviceforOff-HighwayLogTrucks[J].InternationalJournalofForestEngineering,2007,181:.

附录附录1电路原理图附录2秤台装配图附录3程序代码/*OCM4X8CLCD初始化*/voidocmj_init(void){MCUCR=0;DDRA=0xff;PORTA=0xff;DDRE=0x80;PORTE=0xff;PORTC=0xff;DDRD=0x00;PORTD=0xff;clr_reset;//LCD复位delay_ms(10);set_reset;clr_answer;delay_ms(10);}/*写数据到LCD*/voidocmj_write(unsignedCHARdata){while(ask!=0);data_port=data;wait;set_answer;wait;while(ask==0);clr_answer;}//CH451.c显示按键驱动芯片程序#defineUSE_KEY1externbitfk;externunsignedcharch451_key;//需主过程定义的参数/*sbitch451_dclk=P1^0;//串行数据时钟上升沿启动sbitch451_din=P1^1;//串行数据输出，接CH451的数据输入sbitch451_load=p1^2;//串行命令加载，上升沿启动sbitch451_dout=P3^3;//INT1，键盘中断和键值数据输入，接CH451的数据输出ucharch451_key;//存放键盘中断中读取的键值*//*初始化子程序*/voidch451_init(void){ ch451_din=0;//先高后低，选择4线输入 ch451_din=1;#ifdefUSE_KEY IT1=0;//设置下降沿触发 IE1=0;//清中断标志 PX1=0;//设置低优先级 EX1=1;//开中断#endif}}/**************************************************************************************************************/