（33页、14428字）摘 要：本设计为汽车超载限制电路的设计，研究的目的在于利用电子技术限制汽车超载，要求能够判断汽车是否超载并且在超载时能够提供报警和显示超载的重量。本设计采用AT89S52单片机作为系统处理的核心，利用PPM227-LF2轮辐式称重传感器将汽车载重量转换成电压信号；然后通过由OP07构成的精密放大电路将电压信号按不同量程所对应的比例放大后送到A/D转换芯片ICL7135转换成数字信号；再利用串行方式将这个数字信号传送给单片机进行处理，计算出汽车的载重量并判断是否超载，当汽车超载时要显示超载的重量并报警；量程切换模块由开关组成，用来调节系统的限制范围，使得系统在量程范围内能够获得最好的测量精度。经过仿真测试，系统的工作情况和测量精度非常好，能够准确的判断汽车是否超载并正确的显示超载的重量，系统的平均误差控制在0.6%左右。
关键词：超载限制，单片机，称重传感器，A/D转换，显示
Abstract
The vehicle overloading restrictions circuit is designed in this paper ,with the purpose of the use of electronic technology restrictions on vehicle overloading. It is required that whether there is an overloading could be judged. When overloading, the warning is able to be supplied as well as the overloading weight.In this design,AT89S52 MCU is used as the core processing system ,and the car load is converted into voltage signal by PPM227-LF2 Spoke Load sensor, then the signal is amplified corresponding to the proportion in different range by OP07 precision voltage signal amplification circuit to be changed into digital signal in A/D chip ICL7135. In serial way , the digital signal is transmitted to MCU for processing. After that, the load weigt is calculated and whether there is a overloading is judged. With the result of overloading, there is an alarm and showing the overloading weight; switching module range from switching system compontnts is used to adjust the limits, making system in the range of access to the best measurement accuracy. It is tested by simulation that the system’s performance and measurement accuracy is very good, whether it’s overloading can be accurately judged and the overloading weight is correctly displayed .The system’s average error is in the control of about 0.6%.
Key words: Overloading restrictions，Microcontroller，Weighing sensor，A / D converter，Show
目 录
引 言 1
1 方案论证 2
1.1 课题的技术要求 2
1.2 方案假设 2
1.2.1 方案一： 2
1.2.2 方案二： 3
1.2.3 方案三： 3
1.3 方案的确定 4
1.4 具体的实现方案 4
2 系统硬件设计 6
2.1 AT89S52芯片介绍 6
2.2 信号采集模块设计 6
2.2.1 传感器的使用 6
2.2.2 信号放大电路设计 7
2.3 A/D转换电路设计 9
2.4 报警电路设计 13
2.5 串口显示模块设计 14
2.6 电源模块设计 14
2.6.1 普通电源模块设计 14
2.6.2 基准电源设计 15
2.7 系统整体电路设计 17
3 系统软件设计 18
4 测试和总结 20
4.1 系统仿真测试 20
4.2 总结 21
参考文献 22
附 录 23
附录一：整个系统的硬件连接图 23
附录二：系统程序 24
引 言
车辆超载是指运输车辆所载的货物质量超过了额定装载质量的情况,车辆超载有着以下危害：1．车辆超载会增加车辆对路面的损害，按照国际上通用的计算方法，汽车轴载质量对公路路面的破坏关系服从“十六次方法则”，即汽车轴载质量每增加一倍，公路受损将增加16倍[1],全国公路每年因车辆超载造成的损失超过300亿元。2．容易引发道路交通事故，汽车超载之后，车辆处于超负荷状态行驶，会导致车辆的制动和操作性等安全性能迅速下降，表现为轮胎变形爆胎、刹车失灵、转向器轻飘抖动、钢板弹簧折断、半轴断裂等等。据统计载重货车道路交通事故中有80%以上是由于超载运输所造成的。可见对于如何限制汽车超载的研究对道路的保养和减少交通事故有极其重要的意义。
要判断汽车是否超载首先要知道车辆所装载的货物质量，随着传感器技术和微处理器技术的发展，利用电子技术也可以测量出物体的质量进而实现对汽车超载的监控，而且精度可以做的很高。利用电子技术判断汽车是否超载的基本的原理是：利用传感器将汽车的载重量转化为电压信号，然后通过放大电路将这个微弱的电压信号按比例放大后送A/D转换芯片转换为数字信号，通过接口电路将这个数字信号传送给计算机进行处理，计算出汽车的载重量并判断是否超载，如果超载了要显示超载的重量并报警。为了提高测量的精度，还要根据实际的情况切换放大系统的放大倍数使得整个系统在不同的测量范围内有较高的精度。
对数据进行处理的系统有很多种：ARM系统、DSP系统、单片机系统、微型计算机系统等等。这些系统功能都很强大，对汽车超载限制电路而言，利用以上系统都可以完成其功能，但并不是每个系统都适合用于汽车超载限制电路，ARM系统、DSP系统功能强大完全能够实现电路所要求的功能，但是其价格昂贵不适合小系统；而微型计算机系统不但价格昂贵而且系统复杂，它需要操作系统的支持，大大增加了整个系统的复杂程度。单片机是一种集成了中央处理器、存储器、定时器、I/O接口电路等一些计算机的主要功能部件的微型计算机芯片[6][12]。单片机虽然只是一个芯片，但是从功能和组成上已经具有了微型计算机系统的含义，单片机把微型计算机的各主要部分集成在一块芯片上,大大缩短了系统内信号传送距离，从而提高了系统的可靠性和运行速度。它还具有电路简单、成本低廉、功能强大、易于开发外围接口电路等优点，可以使用汇编和C语言进行编程，电路设计和编程的自由度很高。因此单片机系统是最合适的选择，所以在汽车超载限制电路系统中将单片机系统作为对各种数据计算和处理并对显示和报警电路进行控制的计算机系统。
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