基于虚拟技术的高精度称重系统设计
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关键 词 ： 称 重 系 统 ；虚 拟 技 术 ；Ａ ６ ０ Ｄ ７ Ｄ ２ ；Ａ ５ ４
中图分类号 ：Ｔ ７ Ｈ３
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ — １４ ２ １ ） ０ 下） ｌ ４ ０ ９ ０ （ ０ １ １ （ －ｏ ５ — ３ ０ ３
Ｄ ｉ １ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ －０ ． ０ １ １ （ ） ４ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｓ ． ０ ９ １ ４ ２ １ ． ０ 下 ． ７ ０ ｓ ３
代传 统 型的 机械 杠杆 测量 秤 。随 着人 们生 活
水 平 不 断 提 高 ，计 算 机 走 进 千 家 万 户 ， 电 子秤 往 往 都 是 商 家 提 前 制 作 好 的 成 品 ，不
能 和 现 在 的 计 算 机 相 连 接 ，功 能 单 一 ，不 能 根 据 用 户 需 要 进 行 实 时 更 改 系 统 的 使 用 功能 “
摘
要 ： 随着 人们 生活 水平 不断 提 高 ，计算 机 走进 千家 万户 ，常 见称 重系 统是 商家提 前制 作 好的成 品 ，不 能满足用 户功能和 精度上 的需要 ，本 文设计 了一种基于 虚拟技术 的高精度称 重系统 。 设计从 硬件设计和 软件设 计两个 部分详细地 阐述 了该 称重系统 的开发过程 。在硬件 部分 ，设
。
ｌ
种 基 本 形 式 ，一 种 为 等 截 面 悬 臂 梁 ， 另一 种 为 等 强 度悬 臂梁 ，本设 计 采用 等截 面悬 臂梁 式传 感器 。 ２２ 信号 放 大 电路 ．
１
匐 似
基 于虚拟技术 的高精度称重 系统设计
Ｔｈｅ ｄｅｓｉ ｇｈ ｐｒ ｇｎ ｏｆ ｈｉ ｅｃｉ ｉ ｅｉ ｓ ｏｎ ｗ ｇｈｉ ｇ ｙｓ ｅｍ ｎ ｓ ｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｖｉｔ ｒ ｕａｌｔ ｅｃｈｎ ｏｇｙ ｏｌ
葛
亮’ ，李俊兰 胡 ，
应 用 要 求 。 因 此 ，设 计 基 于 虚拟 技 术 的 高 精 度 称
２ 系统硬件 电路设计
２１ 传感 器 ．
悬 臂 梁 式 弹 性 元件 具 有 结 构 简 单 、加 工 比较 容 易 、应 变 片粘 贴 方 便 、 灵敏 度 较 高 等 特 点 ，适 用 于 制 作 小 量 限 测 力 传 感 器 。 此 类 弹性 元 件 有 两
重 系统 具 有很 高 的实 用价值 。
１ 系统 的总体框架设计
经 过 方 案 比较 和 论 证 ，最 终 确 定 的 系 统 总 体
设计 框架 图如 图 １ 示。当物 品放 到悬 臂梁上 ， 所
收 稿 日 期 ：２ １ － ７ ２ ０ １ ０－ ９
作 者 简 介 ：葛 亮 （９ ５ ） ， 男 ，湖 北 人 ， 助教 ，主 要 从 事 石 油 测 控 技 术 与仪 器 开发 方 面 研 究 工 作 １８ 一 ［５ １ 第 ３ 卷 １ ４ ３ 第１期 Ｏ ２ １－ Ｏ Ｔ） ０１ ｌ （
泽’ ，赵薇薇
Βιβλιοθήκη Baidu
Ｇ Ｅ Ｌ ａ ｇ。 Ｌ ｕ — ｎ ， ｉ ｎ ， ｌ ｎ ｌ ＨＵ ＺＨＡｏ ｅ ． ｉ Ｊ ａ Ｚｅ ， Ｗ ｉ ｗｅ 。
（． １ 西南石油大学 电气信息学院 ，成都 ６ ０ ０ ；２ 中国石油集 团工程 设计 有限责任公司 西南分 公司 ，成都 ６ ０ ４ ） １５０ ． １ ０ １
０ 引言
传 统 的 量 具 是 杆 秤 或 盘 秤 ，随 着 电 子 技 术 的不 断 发 展 ， 传统 的称 重 系统 在功 能 、
精 度 、 智 能 化 、性 价 比 等 方 面 越 来 越 难 以
满 足 人 们 的需 要 。２ ０世 纪 ７ ０年 代 出现 的 电
子 秤 ，在 各 行 各 业 中开 始 显 现 其 测量 精 度 高 ， 测 量 速 度 快 ，操 作 简单 易 学 ， 已 经 取
图 １ 系 统 总 体 设 计 框 架
悬 臂 梁 受到 被 称 重物 的 重 力 作 用 变 形 ，使 得 粘 贴
基 千 虚拟 技 术 的称 重 系统 是 一 种 智 能 化 电 子
秤 ，采 用 现 代 传 感 器 技 术 、数 据 采 集技 术 和 计 算 机 技 术 而实 现 的 一体 化 的 电子 称 量 装置 ’。用 虚 。 。
称 量 物 体 的 价 格 ，并 显 示 付 款 金 额 ，来 满 足 并 解 决现 实 生 活 中提 出的 “ 速 、准确 、连 续 、 自动 、 快
远 程 同步 ”称 量 要 求 ，同 时 有 效地 消除 人 为 误 差 ， 使 之 更 符 合 法 制 计 量 管理 和 工 业 生 产 过 程 控 制 的
计 以５单片机 为核 心芯 片 ，硬件 电路主要包 括信号调 理 电路 、数据采集 电路和通信 电路 ；在 １ 软件部分 ，单片机端 软件和计算 机端软件分 别采用汇编 语言和Ｌ ｂ ｌＷ进行开 发。通过 对该 ａ ＶＥ
称重系统进行测 试 ，验证了系统测量误差在０ ２ ．％以内 ，可满足 日常 高精度重 量测 量需要。
拟 软 件 显示 界 面 ，可 接 打 印 机 ，还 可 自主 设 置 被
在 悬 臂梁 上 的 电 阻 应 变 片 阻 值 发 生 变 化 ，经 过 电
桥 测量 电 路转 化 为 电 压 信 号 ，电 压信 号 的 强 弱 随 物 重 的 大小 而 变 化 ，该 电 信号 经 信 号调 理 电路 后 ， 送 入 ＡＤ５ ４进 行 模 数 转换 ，转 换 后 的数 字 量 与 物 ７ 重 成 正 比 ，再 进 入 Ａ ８ Ｓ ２进 行 数 据 处 理 ，然 后 Ｔ９５ 经 过 串 口 ＭＡ ３ Ｘ２ ２送 入 计 算机 ，计 算 机 经 过 数 据 处 理 ，在 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 软 件 界 面 中 实 现 实 际 质 量 显 ａＶ Ｅ 示 、付款 金 额显 示 以及称 量历 史 记录保 存 等功 能 。
中图分类号 ：Ｔ ７ Ｈ３
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ — １４ ２ １ ） ０ 下） ｌ ４ ０ ９ ０ （ ０ １ １ （ －ｏ ５ — ３ ０ ３
Ｄ ｉ １ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ －０ ． ０ １ １ （ ） ４ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｓ ． ０ ９ １ ４ ２ １ ． ０ 下 ． ７ ０ ｓ ３
代传 统 型的 机械 杠杆 测量 秤 。随 着人 们生 活
水 平 不 断 提 高 ，计 算 机 走 进 千 家 万 户 ， 电 子秤 往 往 都 是 商 家 提 前 制 作 好 的 成 品 ，不
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摘
要 ： 随着 人们 生活 水平 不断 提 高 ，计算 机 走进 千家 万户 ，常 见称 重系 统是 商家提 前制 作 好的成 品 ，不 能满足用 户功能和 精度上 的需要 ，本 文设计 了一种基于 虚拟技术 的高精度称 重系统 。 设计从 硬件设计和 软件设 计两个 部分详细地 阐述 了该 称重系统 的开发过程 。在硬件 部分 ，设
。
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种 基 本 形 式 ，一 种 为 等 截 面 悬 臂 梁 ， 另一 种 为 等 强 度悬 臂梁 ，本设 计 采用 等截 面悬 臂梁 式传 感器 。 ２２ 信号 放 大 电路 ．
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基 于虚拟技术 的高精度称重 系统设计
Ｔｈｅ ｄｅｓｉ ｇｈ ｐｒ ｇｎ ｏｆ ｈｉ ｅｃｉ ｉ ｅｉ ｓ ｏｎ ｗ ｇｈｉ ｇ ｙｓ ｅｍ ｎ ｓ ｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｖｉｔ ｒ ｕａｌｔ ｅｃｈｎ ｏｇｙ ｏｌ
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应 用 要 求 。 因 此 ，设 计 基 于 虚拟 技 术 的 高 精 度 称
２ 系统硬件 电路设计
２１ 传感 器 ．
悬 臂 梁 式 弹 性 元件 具 有 结 构 简 单 、加 工 比较 容 易 、应 变 片粘 贴 方 便 、 灵敏 度 较 高 等 特 点 ，适 用 于 制 作 小 量 限 测 力 传 感 器 。 此 类 弹性 元 件 有 两
重 系统 具 有很 高 的实 用价值 。
１ 系统 的总体框架设计
经 过 方 案 比较 和 论 证 ，最 终 确 定 的 系 统 总 体
设计 框架 图如 图 １ 示。当物 品放 到悬 臂梁上 ， 所
收 稿 日 期 ：２ １ － ７ ２ ０ １ ０－ ９
作 者 简 介 ：葛 亮 （９ ５ ） ， 男 ，湖 北 人 ， 助教 ，主 要 从 事 石 油 测 控 技 术 与仪 器 开发 方 面 研 究 工 作 １８ 一 ［５ １ 第 ３ 卷 １ ４ ３ 第１期 Ｏ ２ １－ Ｏ Ｔ） ０１ ｌ （
泽’ ，赵薇薇
Βιβλιοθήκη Baidu
Ｇ Ｅ Ｌ ａ ｇ。 Ｌ ｕ — ｎ ， ｉ ｎ ， ｌ ｎ ｌ ＨＵ ＺＨＡｏ ｅ ． ｉ Ｊ ａ Ｚｅ ， Ｗ ｉ ｗｅ 。
（． １ 西南石油大学 电气信息学院 ，成都 ６ ０ ０ ；２ 中国石油集 团工程 设计 有限责任公司 西南分 公司 ，成都 ６ ０ ４ ） １５０ ． １ ０ １
０ 引言
传 统 的 量 具 是 杆 秤 或 盘 秤 ，随 着 电 子 技 术 的不 断 发 展 ， 传统 的称 重 系统 在功 能 、
精 度 、 智 能 化 、性 价 比 等 方 面 越 来 越 难 以
满 足 人 们 的需 要 。２ ０世 纪 ７ ０年 代 出现 的 电
子 秤 ，在 各 行 各 业 中开 始 显 现 其 测量 精 度 高 ， 测 量 速 度 快 ，操 作 简单 易 学 ， 已 经 取
图 １ 系 统 总 体 设 计 框 架
悬 臂 梁 受到 被 称 重物 的 重 力 作 用 变 形 ，使 得 粘 贴
基 千 虚拟 技 术 的称 重 系统 是 一 种 智 能 化 电 子
秤 ，采 用 现 代 传 感 器 技 术 、数 据 采 集技 术 和 计 算 机 技 术 而实 现 的 一体 化 的 电子 称 量 装置 ’。用 虚 。 。
称 量 物 体 的 价 格 ，并 显 示 付 款 金 额 ，来 满 足 并 解 决现 实 生 活 中提 出的 “ 速 、准确 、连 续 、 自动 、 快
远 程 同步 ”称 量 要 求 ，同 时 有 效地 消除 人 为 误 差 ， 使 之 更 符 合 法 制 计 量 管理 和 工 业 生 产 过 程 控 制 的
计 以５单片机 为核 心芯 片 ，硬件 电路主要包 括信号调 理 电路 、数据采集 电路和通信 电路 ；在 １ 软件部分 ，单片机端 软件和计算 机端软件分 别采用汇编 语言和Ｌ ｂ ｌＷ进行开 发。通过 对该 ａ ＶＥ
称重系统进行测 试 ，验证了系统测量误差在０ ２ ．％以内 ，可满足 日常 高精度重 量测 量需要。
拟 软 件 显示 界 面 ，可 接 打 印 机 ，还 可 自主 设 置 被
在 悬 臂梁 上 的 电 阻 应 变 片 阻 值 发 生 变 化 ，经 过 电
桥 测量 电 路转 化 为 电 压 信 号 ，电 压信 号 的 强 弱 随 物 重 的 大小 而 变 化 ，该 电 信号 经 信 号调 理 电路 后 ， 送 入 ＡＤ５ ４进 行 模 数 转换 ，转 换 后 的数 字 量 与 物 ７ 重 成 正 比 ，再 进 入 Ａ ８ Ｓ ２进 行 数 据 处 理 ，然 后 Ｔ９５ 经 过 串 口 ＭＡ ３ Ｘ２ ２送 入 计 算机 ，计 算 机 经 过 数 据 处 理 ，在 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 软 件 界 面 中 实 现 实 际 质 量 显 ａＶ Ｅ 示 、付款 金 额显 示 以及称 量历 史 记录保 存 等功 能 。