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基於PCI接口的板卡式數字稱重儀表

發布時間:2020-09-29 09:53:25 |來源:

一、概述
OIMLR76-1:2006(非自動衡器國際建議)、GB/T23111-2008(非自動衡器)以及GB/T7724-2008(電子稱重儀表)等文件中關於電子稱重儀表內容中,都涉及到PC機作為稱重儀表的技術要求和說明。但目前電子稱重儀表的形式絕大多數都是完全獨立的嵌入式產品,這種形式的產品存在以下缺陷:
(1)    完整的獨立殼體、獨獨立鍵盤和簡單獨立的外設接口,不便實現功能豐富、操作界麵直觀豐富的要求。
(2)    軟件為嵌入式軟件,由專門的、容量小而有限的程序載體存儲,實現高級功能和算法存在較大困難。
(3)    軟件功能更新和升級不便,軟件可塑性差,無法二次開發,不便實現當前衡器個性化和特殊化需要。
(4)    對外接口範圍窄、能力差、適應性不強。特別是在稱重網絡、稱重係統和遠程操作和診斷、遠端數據通訊能力差。
(5)    當前,衡器應用方式已由過去的單一的、簡單的稱重應用逐漸轉變成係統化應用、網絡化應用,電子稱重儀表僅靠一個外配的RS232通訊端口和PC連接進行簡單數據交換來試驗計算機輔助管理的方式已無法滿足現在衡器的應用。
(6)無法很好的與非常成熟穩定的計算機技術和以計算機技術為依托的通訊、控製和科學管理等應用結合,實現更科學、更靈活,高性價比和高可靠稱重技術應用。
基於上述麵臨的問題,我們設計出此方案(產品)用於解決。
板卡式數字稱重儀表最大的特點:基於PCI接口硬件接口技術,結合計算機軟件技術,將稱重儀表與計算機(PC)合二為一,使之與計算機完美結合成以PC為核心的電子稱重儀表。
板卡式數字稱重儀表包含PCI稱重儀表卡和應用軟件包(包括驅動程序、基礎應用軟件和應用軟件開發包)兩部分。
儀表板卡屬嵌入式部件,帶專用傳感器接口,獨立的CPU和受“鉛封”保護的存儲器,獨立運行的嵌入式程序(法製相關軟件)、存儲與計量相關的參數(法製相關參數)。與計算機之間僅通過PCI
接口實現計量結果以及相關操作指令的信息交換。
儀表板卡總共提供3種工作模式:
(1)    標準重量(毛重或淨重或內碼)和稱重信息(如:穩定、零點、皮重等狀態標誌以及超載、傳感器故障等稱重係統信息)輸岀模式。
(2)    純內碼和稱重信息(如:穩定、零點、皮重等狀態標誌以及超載、傳感器故障等稱重係統信息)輸岀模式。
(3)    單隻傳感器或傳感器組(單隻或多隻)重量、AD碼和稱重係統故障信息輸出模式。
上述模式全部依靠軟件指令配置,分別針對不同衡器設計水平和不同衡器應用方式靈活選擇。
基礎應用軟件是可直接供用戶應用的Demo軟件,應用軟件開發包是提供給客戶自行開發客戶端應用軟件的工具包,提供了多種應用於後續開發的函數庫和指令集,便於用戶調用和進行新的應用編程。客戶端軟件主要針對軟件開發有困難的客戶群直接應用或作為應用軟件開發的參考。應用軟件開發包主要是提供給客戶用於應用軟件開發的軟件工具包,包括各種函數和例程,幫助客戶按自己意圖實現各種功能的應用軟件開發。
軟件包是這個方案的關鍵,通過軟件包可以讓用戶按照自己的應用需求靈活自由的開發出屬於自己的、具備各種功能的客戶端軟件,並借助計算機(pc或工控機等)的強大功能組成各種功能強大的應用。
二、實現方案
(一)PCI接口的板卡式數字稱重儀表的硬件實現
依據本方案實現的具體產品,如圖1所示。整個儀表分為傳感器信號接口電路、CPU微係統電路和PCI接口電路。
傳感器信號接口電路,如圖2所示。傳感器信號經過U4,U5,與處理器U3進行協議通訊。

基於pci接口的板卡式數字稱重儀表模塊圖

圖1基於pci接口的板卡式數字稱重儀表模塊

數據釆集模塊圖

圖2數據釆集模塊

CPU微係統電路,如圖3所示。數據處理模塊與數據采集模塊通過SPI接口進行內部通信,將數據釆集模塊采集到的重量數據在處理器U2中進行進一步處理,也可將數字稱重傳感器設置參數傳輸到數據采集模塊。使用儲存芯片U6保存一些使用過程中需長期保存的數據。
PCI接口電路,如圖4所示,CPU微係統電路通過PCI接口電路,實現與計算機接口,實現計算機與板卡間的協議通訊。安裝在計算機上的客戶端軟件依據儀表的接口通訊協議實現板卡式數字稱重儀表計量參數標定,計量數據的讀取,顯示以及打印輸出等。並可以此為基礎,充分發揮計算機所能,實現各種方式方法的處理和管理。
(二)軟件開發包
軟件包包括硬件驅動程序、軟件開發包及用戶界麵程序三部分,如圖5中橢圓形框所示。
其中,硬件驅動程序負責處理數字稱重儀表模塊的硬件和操作係統的聯係,操作係統通過驅

CPU微係統電路圖

PCI接口電路圖

軟件包使用原理圖

圖5軟件包使用原理圖

動程序來操作硬件。
軟件開發包包含了計算機與數字稱重儀表模塊之間數據接收、發送等基礎通訊,可在軟件開發包的基礎上編寫用戶界麵程序。
用戶界麵程序負責將用戶對程序的鼠標點擊、鍵盤輸入等信息處理後,通過軟件開發包傳輸給稱重儀表模塊,並將稱重儀表模塊返回的信息顯示在用戶界麵程序上。
三、結束語
PCI接口的板卡式數字稱重儀表保證法製相關軟件和參數保護和控製,計算機完成適應各種應用要求的方案實現;一個負責法製計量,一個完成稱重數據的管理和各種功能應用的實現,做到了稱重儀表和計算機有機的集成,同時又有效做到了法製相關軟件和參數與非法製相關軟件和參數的完全獨立分割。這樣即可以方便實現法製計量管理,又能充分發揮計算機和計算機軟件的強大優勢,實現儀表應用設計的個性化、多樣化,真正意義上體現了“柔性”稱重儀表的設計理念,提高了稱重技術應用的自由度,為衡器技術應用和發展拓展出更為廣闊的應用空間。

 

文章來源於網絡轉載,侵刪

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