完美体育完美体育本发明涉及一种智能称重测试仪及其使用方法，属于自动化检测技术领域，具体涉及一种能够对飞机、轮船、火车、汽车等各重量等级的试件进行称重和质心测试的智能测试仪器。

　　对大型试件如车辆进行称重或测质心，一般可采取两种方式：悬吊法和承压法。悬吊法需要将力传感器安装在吊车与待测车辆中间，然后用吊车将车辆吊起，通过测量拉力传感器受到的拉力可以计算得到待测物的重量。这种方法的缺点是待测物过于庞大时安全性降低，单一传感器不能进行质心计算，而且对大型车辆而言，吊点和吊车的选择往往比较困难。承压法是将四个力传感器放置在车辆悬架的正下方，采取千斤顶等方法将车撑起到四轮离地的状态，这种支撑方式能够保证悬架和车底盘同步举升，节省支撑行程，通过测量四个力传感器的数值，可以计算整车重量，也可以得到二维质心的坐标。相比较来说，在车辆称重的工程应用中，承压法比悬吊法更加可行有效。承压法称重时，车辆要先停好再进行机动测试，属于“车不动人动”，停放位置不同，测试设备就需要随时移动，这对测试设备的便携性和灵活性提出了要求，另外，随着试件重量范围不同，测试仪对不同量程的传感器需要有较高的匹配性和智能性。

　　现市面上普通的称重测试仪一般与固定传感器搭配，虽测试精度有保证，但灵敏度不可调，智能性不高。另外，如果采用“采集设备+传感器+上位机”组合测试方式，又缺乏集成性，使用起来不方便。

　　本发明一种新型智能称重测试仪及其使用方法，目的在于改善现有测试方式的局限性，提供一种既能够实现测量参数可调，数据采集、调理、存储，人机交互、一键提取、超载及异常报警、误差智能补偿等功能，又具备轻便实用特点的称重测试仪。实现对不同类型试件称重及测质心试验的智能化测试。

　　本发明提供了一种智能称重测试仪，包括电源控制单元、微控制器单元、信号调理采集单元、人机交互单元和数据存储单元，其中；

　　所述人机交互单元包括键盘接口电路、lcd显示电路、数码管显示电路、蜂鸣器电路；

　　所述电源控制单元用于为外部的传感单元(为力传感器)、所述微控制器单元、信号调理采集单元、人机交互单元、数据存储单元提供电源，传感单元通过接口线缆与信号调理采集单元连接，信号调理采集单元、人机交互单元、数据存储单元通过i/o口与微控制器单元连接；

　　所述电源控制单元中的电源电路用于将市电交流220v电转化为直流12v、5v两种输出，一部分5v输出经过电源线与微控制器单元、信号调理采集单元、人机交互单元、数据存储单元中的电源接口连接，另一部分5v输出和12v输出经过二位选择开关选择电压后与传感单元的电源接口连接；

　　所述微控制器单元中的晶振电路与stc89c52单片机的xtal0、xtal1接口连接；

　　所述传感单元产生的模拟信号输出经过接口电缆与信号调理采集单元的低通滤波电路输入端连接；

　　所述信号调理采集单元的低通滤波电路输出端与a/d采样电路的输入端连接，a/d采样电路的输出端与stc89c52单片机的i/o口连接；

　　所述键盘接口电路中的矩阵式键盘端线单片机的i/o口连接，lcd显示电路与stc89c52单片机的并行i/o连接，数码管显示电路通过锁存器电路与stc89c52单片机的并行i/o连接，蜂鸣器电路通过驱动电路与stc89c52单片机i/o口连接；

　　所述电源电路包括绕线变压器、电桥、低通滤波器、7815三端稳压器、7805三端稳压器，所述二位选择开关为拨盘开关，该测试仪采用220v，50hz交流市电供电，220v交流经过电源电路中的绕线v交流，再经过电桥整流、低通滤波器低通滤波后分别进入7815三端稳压器和7805三端稳压器，相应的分别变为15v直流和5v直流，经过拨盘开关二选一，为不同类型的传感器供电，另外5v电源还提供vcc和a/d转换的参考电压vref；

　　所述stc89c52单片机中，p0通过分时复用的方式用作数码管显示电路和lcd显示电路的数据端口，p1口用作矩阵式键盘端线作为蜂鸣器电路的控制端口，p2.2-p2.4用数码管显示电路位选控制，p2.5-p2.7，p3.2-p3.3用作lcd显示电路的控制端口，p3.4-p3.7用作a/d采样电路的控制端口，stc89c52单片机采用12m晶振；

　　所述信号调理采集单元可提高电压采样输入阻抗和后级输出能力，其中低通滤波电路采用压控正反馈型结构，包括运放lm324，具有陡峭衰减特性，能滤除试验现场电磁扰动产生的高次谐波，a/d采样电路采用串行逐次逼近型a/d芯片xpt2046，采用单端输入模式，经低通滤波电路处理后的电压信号vo经a/d采样电路进行a/d转换后变为数字量vd，

　　优选地，所述人机交互单元中，键盘接口电路采用4×4的薄膜按键矩阵，16个按键按作用分为数字按键和功能按键，其中功能按键，包括删除、确认、清零、重复、历史、峰值、均值，lcd显示电路，在操作提示、状态显示和异常报警时，进行汉字、符号、图片显示，采用带字库的fyd12864的lcd液晶屏，数码管显示电路采用了两个四位的共阴极数码管，提供八位的数据显示，stc89c52单片机通过译码器74ls138控制数码管的位选，stc89c52单片机p0口通过573锁存器控制数码管的段选，蜂鸣器电路，用stc89c52单片机的i/o口p1.5产生pwm方波，控制蜂鸣器电路的频率；蜂鸣器电路通过达林顿驱动器uln2003驱动。

　　测试仪启动前先进行设备连接，将外接的力传感器通过接口电缆与测试仪通道输入端口连接；

　　按下电源按钮进行系统上电，系统将自动运行，lcd显示电路显示欢迎界面，并提供操作导航；

　　测试仪采集力传感器产生的电压信号，根据用户设置的灵敏度参数自动计算出称重结果，并根据传感器量程进行智能补偿，最终将测试结果显示在数码管上；在测试前，首先通过键盘接口电路设置传感器灵敏度，键盘功能包括：

　　最终测试数据和状态直观地显示在数码管上，包含实时采集数据、最大值数据、异常报警；

　　lcd显示电路实现全程测量状态的显示，包括欢迎界面、操作导航、状态指示；

　　(1)本测试仪具备灵敏度、量程等测量参数可调，可匹配多种量程传感器，广泛通用于不同测试场合。

　　(2)本测试仪具备人机交互能力，使用者可以通过键盘对参数进行设置，并通过led数码管和lcd液晶显示屏读取测量值、观察测试状态。提供中文操作提示，界面直观友好。

　　(3)本测试仪具备自动存储功能，参数设置后可自动存储，重复测试时无须重复设置，提升测试效率。测试数据支持对外导出，方便数据分析。

　　(4)本测试仪具备智能化测试能力，对传感器零点漂移误差可智能线性补偿，提升测试准确性。可实现一键提取最大值、最小值、均值，也适用于快速粗测。

　　(5)本测试仪可对超载及状态异常进行报警，蜂鸣器和数码管声光同步进行提示，提升安全性。

　　如图1所示，本发明提供一种基于嵌入式单片机的便携智能称重测试仪，包括电源控制单元、微控制器单元、信号调理采集单元、人机交互单元、数据存储单元。

　　电源控制单元为外接的传感单元、内部的微控制器单元、信号调理采集单元、人机交互单元、数据存储单元提供电源，传感单元通过接口线缆与信号调理采集单元连接，信号调理采集单元、人机交互单元、数据存储单元通过i/o口与微控制器连接；

　　所述的电源控制单元中的电源电路将市电交流220v电转化为直流12v、5v两种输出，一部分5v输出经过电源线与微控制器单元、信号调理采集单元、人机交互单元、数据存储单元中的电源接口连接，另一部分5v输出和12v输出经过二位选择开关选择电压后与传感单元的电源接口连接；

　　所述的微控制器单元中的晶振电路与单片机的xtal0、xtal1接口连接；

　　所述的传感单元中的力传感器产生的模拟信号输出经过接口电缆与信号调理采集单元的低通滤波输入端连接；

　　所述的信号调理采集单元的低通滤波电路输出端与a/d采样电路的输入端连接，a/d采样电路的输出端与单片机的i/o口连接；

　　所述的键盘显示单元中的矩阵式键盘端线与单片机的i/o口连接，lcd通过显示电路与单片机的并行i/o连接，数码管显示电路通过锁存器电路与单片机的并行i/o连接，蜂鸣器电路通过驱动电路与单片机i/o口连接；

　　如图2所述的电源控制单元包括电源电路、二位选择开关。该测试仪采用220v，50hz交流市电供电，220v交流经过绕线v交流，再经过电桥整流、低通滤波后进入7815和7805三端稳压器，变为15v直流和5v直流。经过面板的拨盘开关二选一，为不同类型的传感器供电，另外5v电源还提供vcc和a/d转换的参考电压vref。

　　如图3所述的微控制器单元包括stc89c52单片机、晶振电路。stc89c52单片机中，p0通过分时复用的方式用作数码管显示电路和lcd显示电路的数据端口，p1口用作矩阵式键盘端线的行列扫描端口，其中p1.5也作为蜂鸣器电路的控制端口，p2.2-p2.4用数码管显示电路位选控制，p2.5-p2.7，p3.2-p3.3用作lcd显示电路的控制端口，p3.4-p3.7用作a/d采样电路控制。stc89c52单片机采用12m晶振，机器周期为1μs。

　　如图4、图5所述的信号调理采集单元包括低通滤波电路、a/d采样电路。为提高电压采样输入阻抗和后级输出能力，采用通用放大器lm324构成的电压跟随电路。低通滤波电路采用压控正反馈型结构，由运放lm324和若干电容和电阻组成，具有陡峭衰减特性，能够有效滤除试验现场电磁扰动产生的高次谐波。a/d采样电路采用串行逐次逼近型a/d芯片xpt2046，采用单端输入模式，转换速率125khz，有效精度为12位，参考电压vref为5v。经低通滤波电路处理后的电压信号vo经a/d采样电路进行a/d转换后变为数字量vd，他们的关系可描述为：

　　如图6、图7所述的人机交互单元包括键盘接口电路、lcd显示电路、数码管显示电路、蜂鸣器电路。键盘接口电路采用4×4的薄膜按键矩阵，16个按键按作用分为数字按键和功能按键。其中功能按键，包括删除、确认、清零、重复、历史、峰值、均值。lcd显示电路，在操作提示、状态显示和异常报警时，进行汉字、符号、图片显示，采用带字库的fyd12864的lcd液晶屏。数码管显示电路采用了两个四位的共阴极数码管，提供八位的数据显示。单片机通过译码器74ls138控制数码管的位选，单片机p0口通过573锁存器控制数码管的段选。蜂鸣器电路，用单片机的i/o口p1.5产生pwm方波，控制蜂鸣器电路的频率。蜂鸣器电路通过达林顿驱动器uln2003驱动。

　　如图8所述的数据存储单元包括e2prom电路。本发明采用具有iic总线接口的串行eeprom器件at24c02。称重测试仪在每次测量后，需要对数据进行写存储，进行掉电保护，并在下次使用时能够读取。

　　测试仪启动前先进行设备连接，将外接的力传感器通过接口电缆与测试仪通道输入端口连接；

　　按下电源按钮进行系统上电，系统将自动运行，lcd显示电路显示欢迎界面，并提供操作导航；

　　测试仪采集力传感器产生的电压信号，根据用户设置的灵敏度参数自动计算出称重结果，并根据传感器量程进行智能补偿，最终将测试结果显示在数码管上；在测试前，首先通过键盘接口电路设置传感器灵敏度，键盘功能包括：

　　最终测试数据和状态直观地显示在数码管上，包含实时采集数据、最大值数据、异常报警；

　　lcd显示电路实现全程测量状态的显示，包括欢迎界面、操作导航、状态指示；