电容式传感器在砂石计量系统中的应用研究

摘要

随着建筑业的发展，对混凝土质量的要求越来越高，因此国内外发展了各种各样的控制质量的手段和设备，其中混凝土砂石料动态在线计量是控制混凝土质量的重要环节。本文应用电容式传感器研制了一种新型的砂石料在线计量检测仪器，以改善计量系统的准确性和可靠性，从而提高混凝土产品的质量。 以砂石料计量系统为研究对象，本文展开了以下研究工作： 1.针对计量系统的电容式传感器输出微小电容量的特点，通过分析和比较各种电容量的检测方法，本文拟采取充放电法。基于充放电法，设计出两套方案，并制作了模拟电路，经分析比较，选出最佳电路。在充放电法中对“驱动电缆”技术进行了应用研究，开发了合理的方案。 2.基于MATLAB系统，在方法研究的基础上给出了电容式料位传感器电压与砂石料高度的变化规律曲线，进而建立了电容式料位传感器的特征数学模型。 3.为了实现整机的智能化控制，本文采用AT89C51单片机为微处理器，完成了单片机的硬、软件设计和制造。 对研制的在线计量检测仪器系统，进行了大量的功能和性能试验，其结果表明本产品具有良好的可靠性和广泛的应用前景。

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第一章概论

1.1研究背景

1.2混凝土搅拌设备砂石料计量系统现状

1.3研究目的和意义

1.4本课题的研究内容

第二章电容式料位传感器原理、应用与发展

2.1各类料位传感器的工作机理

2.2电容式料位传感器的原理与发展趋势

2.2.1电容式料位传感器的基本原理

2.2.2目前电容式料位传感器存在的问题与不足

2.2.3电容式料位传感器的发展趋势

2.3小结

第三章系统硬件实现与分析

3.1电容式传感器的设计

3.2单片机的选择

3.2.1单片机的选择

3.2.2单片机存储器配置

3.3系统电路的设计与研究

3.3.1电路总体方案

3.3.2信号检测电路的研究与设计

3.3.3数据采集电路设计

3.3.4显示键盘接口电路总体设计

3.3.5输出控制电路设计与分析

3.3.6看门狗电路设计与分析

3.4检测电路的特性测试与分析

3.5小结

附图

第四章数据处理

4.1数字滤波算法

4.2标度变换

4.3电容式传感器特征的数学模型建立

4.3.1 MATLAB建立数学模型原理

4.3.2用MATLAB建立电容式传感器特征的数学模型

4.3.3试验与分析

4.4小结

第五章系统软件实现

5.1主程序

5.2采样子程序SAMPLE模块

5.3数字滤波子程序模块

5.4 TO中断服务子程序(重量显示子程序)模块

5.5键盘扫描子程序模块

5.5.1键盘识别子程序（INT0中断服务子程序）模块

5.5.2求键值子程序模块

5.6小结

第六章系统抗干扰设计与分析

6.1硬件抗干扰措施

6.2软件抗干扰措施

6.3小结

结论与分析

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表论文目录

附录B 论文部分源程序