基于CAN总线的高精度电脑组合秤控制系统的研究与实现

摘要

本文以称重系统精度的提高为主线，以机电一体化的观点对高精度电脑组合秤控制系统进行叙述，从该系统的整体结构构思、称重计量的精度着手、控制系统的电气设计、系统的抗干扰分析等几个方面论述了基于CAN总线的高精度电脑组合秤控制系统的研究与实现。 高精度电脑组合秤控制系统是伴随着工业自动化的不断发展而兴起的一种广泛应用于商品流通领域和食品包装企业的电子衡器。尤其在食品工业中，这种秤有着广泛的适用性，可使企业工人的工作强度大大减轻，从而提高了生产效率，同时包装物品达到理想的重量，这样既保证了企业因计量不准确而造成的经济损失，也保证了消费者的利益，因而深受广大用户的欢迎。 本文所述高精度电脑组合秤控制系统在现有计量系统的基础上，根据传感器技术、微处理器技术、网络技术、通讯技术的情况，采用CAN总线方式由一台主机和多台从机通过网络连接起来，主机不参与各个单元的直接控制，而是将任务交给各个单元完成。这样组成的组合秤控制系统实现了数据管理与过程控制的分离技术，使称重系统的测量速度得到大幅度提高，整体故障风险分散，可靠性提高。 本文论述了组合称重的数学模型，分析了影响称重速度和精度的各种因素，设计了最佳组合算法和系统的网络结构。整个组合称重系统由工业控制计算机和称重控制单元组成，上位机与各称重单元以CAN总线连接，构成了一个CAN现场总线网络系统，系统中采用SJA1000作网络处理器，82C250作收发驱动器。为提高称重速度称重控制单元采用了两片单片机，主MCU是TI公司的MSC1210，从MCU是AT89C2051，主CPU完成高精度的称重，步进电机的控制由从单片机完成，并使用了具有细分功能的两相步进电机驱动芯片LMD18245。本系统采用Keil C51和VB6.0编程，包括数据采集，通讯传输，开关控制以及组合计算与控制处理。本文最后还对系统的抗干扰进行了论述。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.绪论

1.1电脑组合秤控制系统的技术发展史

1.2研究电脑组合秤控制系统的意义及现状

1.3课题的来源及主要内容

2.组合称重控制系统的总体方案研究

2.1方案确定的理论基础

2.1.1组合称重控制系统的总体结构方案的论证

2.1.2建立组合称重控制系统数学模型的依据

2.2高精度电脑组合秤控制系统概述

2.2.1高精度电脑组合秤控制系统的工作原理

2.2.2高精度电脑组合秤控制系统的总体结构框图

2.3高精度电脑组合秤控制系统的功能要求及技术指标

2.3.1技术指标

2.3.2本课题所完成的功能要求

3.组合称重控制系统精度的提高研究

3.1影响称量精度的误差因素分析

3.2从称重传感器的选择来提高称量精度

3.2.1所选的电阻应变片式称重传感器特性介绍

3.2.2选用的称重传感器的工作原理及技术指标

3.3从组合建模对称量误差的影响上考虑

4.高精度电脑组合秤的称重单元(下位机)设计

4.1下位机控制单元的硬件框图设计

4.2信息处理与控制器

4.2.1称重系统获取数据信号的前置调理电路

4.2.2主单片机的选择

4.2.3从单片机的选择

4.2.4步进电机驱动电路设计

4.2.5电磁振动给料器的控制电路设计

4.2.6 CAN总线的通讯接口设计

5.高精度电脑组合秤的软件设计

5.1上位机的监控软件设计

5.1.1上位机的界面设计

5.1.2数据的组合算法设计

5.2下位机软件设计

5.2.1编程工具的选择与A/D数据的转换

5.2.2 CAN接口通讯软件设计

5.2.3从单片机AT89C2051控制步进电机软件设计

6.系统抗干扰设计

6.1引起称重系统干扰的因素

6.1.1电源干扰

6.1.2振动干扰

6.1.3物料流量的干扰

6.1.4接地技术

6.2利用数字滤波器提高抗干扰能力

7.实验数据的测量与分析

7.1组合秤控制单元称重数据的测量与分析

7.2组合秤速度的分析

结论

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢