基于FPGA的智能电子衡器称重测控仪设计与实现.docx
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1、基于FPGA的智能电子衡器称重测控仪设计与实现在FpGA芯片上内嵌CPU是用软件编程实现硬件CP1J功能,是嵌入式技术发展趋势;在此针对测重系统设计了采样电路、信号调理电路、超重报警电路以及显示电路,同时针对软件嵌入式技术,并以SPartan6XC6S1开发板为核心,编写了软件CPU并成功嵌入Xi1inx公司的spartan6XC6S1开发板上的X45-CSG324芯片内,实现了皙能小车称重测控仪的设计。数字式智能称重传感番及数字称重系统是近些年来蚯衡器领域研究开发的热点。随着科学技术的进步,工业化过程自动化水平的提高,特别是数字技术与信息技术的发展,对电子称重系统提出了数字化、智能化的要求。
2、而传统的称重系统存在着输出模拟信号小,一般为2(40mV;传输距离短;抗干扰能力差;称重控制仪表复杂;安装、调试不方便等先天缺陷,根本不能适应电子衡器的智能化要求。为求解决这些难题,一般采用单片机系统设计,上述难题基本解决,但设计电路负杂,本文采用功能强大的FPGA芯片XC6S1X16-3CSG324,可使外围电路更简单,体积更小,优越性更明显。1系统总体设计本系统主要由硬件电路和FPGA程序设计2大部分组成,如图1所示,硬件电路设计以FPGA芯片X45-CSG324为核心的内部控制部分,外围电路有压力饯感器、调理电路、继电器控制电路、蜂鸣器驱动电路、显示电路以及时钟信号和按键等。FPGA程序
3、模块有A/D转换与转换控制、CPU、译码电路等。该系统主要是通过控制继电器开关来控制载重小车电机正转和反转,正转和反转代表小车前进和后退,以便使小车能在压力传感器上停在合适的位置;重量通过压力传感器转变电信号后,通过调理电路输入FPGA芯片,在内部通过编程实现12为A/D转换,并把A/D转换的数值送入CPU,经过数据处理,通过译码器送到12显示数码管显示重量;测量范围可以通过矩阵按键预先设定,若在测量范围内,绿灯亮,闸门打开,小车可以通过;若重量小于预设下限值,则红灯指示亮,闸门不开;若大于预设上限值,红灯亮而且蜂鸣器报警,闸门不开。图1系统蹩体设/工圉2硬件电路设计2.1 传感电路设计就传感
4、器选用而言.采用电阻金属应变片式进行测量温度稳定性重复性等性能方面比半导体应变片优、良.应变电桥电路采用双应变平衡式静态测量.如图2中的片构成测量电桥.a乩为电阻应变片,这里用可调电阻代替.静态时调至350。.传感器IoV电桥电压是由带有缓冲作用的OP07和2N2219A以及精密电压基准源AD588构成的.OPO7.构成负反馈电路确保电路的稳定性O2.2 调理电路设计不管采用哪种应变片或哪种方式测量.输出信号都非常小.采用直流放大器容易产生零点漂移.故选用交流精密放大器如AD624C等为核心进行电路设计,如图2所示AD624C是一款高精度、高增益、低漂移、低噪声和高线性仪表用放大器.主要用于小
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