伴隨著電子信息技術和電子信息技術的迅速發展趨勢,傳統式的腳踏式稱重儀正逐漸被根據嵌入式係統的電子稱重儀所替代。電子稱重儀具備特性靠譜、容積精巧、便於安裝應用等特性,被普遍地用以各種各樣計量檢定、定量分析稱重設備中。伴隨著客戶新規定的持續明確提出,稱重儀技術性也在持續發展趨勢和健全,現階段高精密化、智能化係統及其個性化是新式電子稱重儀的關鍵發展前景。
電子稱重儀
原理:稱重傳感器將被稱目標的重量轉換為工作電壓數據信號,曆經脈衝調製電源電路開展過濾和放大後,數據信號被送進模數轉換器。模數轉換器把仿真模擬的工作電壓數據信號轉化成相匹配的數據量,並把數據量傳輸給微處理器。微處理器對接到的數據信息開展解決後,依據必須在顯示係統上顯示信息出被稱目標的具體淨重,或是以一定文件格式複印出表格,或是將數據信息送至上位機軟件開展進一步解決。此外,根據電腦鍵盤能夠對係統開展一些設定以滿足客戶需求的實際必須。
1　硬件開發
1.1　脈衝調製與AD轉換
儀表盤的精密度關鍵在於模數轉換器的屏幕分辨率,模數轉換器的挑選對決策儀表盤特性尤為重要。本儀表盤選用的是CirrusLogic企業的CS5532轉化器。該處理芯片是具備24位屏幕分辨率的高集成度Δ-Σ構造的模數轉換器,有2路差分信號模擬量輸入輸入安全通道,內嵌增益值可調式的換流器平穩放大儀,能以3種方法開展出現偏差的原因校準,能夠依據必須設定向MCU傳送數據的頻率。CS5532在設計方案時專業為解決一些較小幅度、單/雙旋光性數據信號作了提升,尤其合適用以精密度規定較高的秤重、診療等機器設備中。
圖2中,差分信號脈衝信號來源於稱重傳感器,曆經低通濾波器清除高頻率振蕩後送進安全通道1。脈衝信號在處理芯片內部最先由內嵌放大器開展特定倍率的放大後,送至Δ-Σ變換控製模塊開展AD轉換。變換進行以後送進處理芯片內部數字濾波器,最終將過濾器輸出的數據信息依照特定的頻率由SDO線送至MCU,等候進一步解決。MCU根據SDI線對CS5532開展各類設定,包含安全通道挑選、前置放大器增益值設定、校準方法設定及其數據信息輸出頻率設定等。
1.2　MCU以及外圍電路
MCU(微處理器)是儀表盤的關鍵元器件,儀表盤的全部作用都由它操縱與完成,其特性決定了儀表盤的智能化係統水平。本儀表盤選用中國台灣Winbond(華邦)企業的W77E516做為關鍵控製板,它雖也歸屬於8051類微處理器,但其核心曆經再次設計方案,一個振蕩周期僅由4個時鍾周期構成(規範8051是12個時鍾周期),因而在同樣的時鍾頻率下,它的命令執行速率比規範8051要快很多,均值出來要快2.5倍上下,特性進一步提高。W77E516內部有64KB的FlashROM,256B的片內RAM,及其片內1KB外界數據信息儲存器,為完成功能齊全的稱重儀出示了儲存器室內空間確保。除此之外,該處理芯片片內集成化了可編程控製器看門狗1計時器、3個16位定時執行/電子計數器、兩個全雙工串口通信、具備12個終斷源、2級終斷優先,豐富多彩的上麵資源促使拓展好幾個程序模塊變成很有可能。
MCU與每個由其操縱的子控製模塊的聯接如圖所示3所顯示,下邊各自給予表明:
(1)CS5532。
CS5532的SPI接口由4個線構成:CS為片選數據信號,低合理;SDI、SDO各自為串行通信數據信息載入和讀取;SCLK是數字時鍾鍵入。CS合理的情況下,SDI、SDO在SCLK的相互配合下各自對CS5532開展寫和讀實際操作。
(2)DS1302。
在應用稱重儀表的情況下,通常必須紀錄下秤重的時間點,便於於對獲得的秤重數據信息開展管理方法和維護保養。在設計方案中選用了時鍾芯片DS1302加上了數字時鍾控製模塊來出示時間信息內容。DS1302是DALLASSemiconductor企業發布的一種性能卓越、功耗的實時時鍾處理芯片,它可以依據陽曆的標準對秒、分、時、周、日、月、年開展記時。該處理芯片以主開關電源/儲備開關電源的方法供電係統,主開關電源工作中時,可編程控製一特殊腳位對儲備開關電源(容積很大的充電鋰電池)電池充電,而當主開關電源終止供電係統時,則由儲備開關電源根據上述情況腳位對處理芯片供電係統,進而確保在主開關電源關掉的狀況下會再次工作中。DS1302選用三線SPI接口與CPU通訊,在其中RST腳位等同於片選數據信號,它為上拉電阻時容許對DS1302開展存取數據,而當它是低電頻的時候終止一切傳輸數據,另外把I/O腳置為高阻態,避免 操作失誤的產生。
(3)AT24C256。
儀表盤在具體應用全過程中每日會造成很多的秤重數據信息,許多 狀況下必須把一定時間範圍內的數據信息都紀錄下,開展生產製造數據分析,製作報表這些,這就必須很大容積的數據信息儲存器。鑒於此,本設計方案中采用了AT24C256處理芯片做為秤重數據信息的儲存器。
AT24C256是ATMEL企業生產製造的串行通信電可擦掉可編程控製器隻讀存儲器,具備32KB(256Kb)的存儲量,通信接口選用IIC係統總線,SCL和SDA分別是串行通信數字時鍾線和手機充電線,能夠以字節數方法或頁方法(64B/頁)開展瀏覽。W77E516自身並不具有硬件配置IIC插口,對AT24C256的讀寫能力是根據手機軟件仿真模擬IIC協議書完成的。
(4)ZLG7289。
儀表盤的數碼顯示管顯示信息和功能鍵作用由ZLG7289處理芯片完成。該處理芯片一樣選用三線SPI通信接口由MCU對其開展操縱,此外還有一個輸出腳位KEY引至MCU外部中斷腳位INT0來捕獲功能鍵合理。功能鍵合理時,由MCU操縱無源蜂鳴器發音以確定功能鍵姿勢。
(5)MAX202。
MAX202用以RS-232脈衝信號與TTL電平中間的變換,以確保儀表盤串口通信與上位機軟件串口通信中間脈衝信號搭配,確保一切正常通訊。
(6)74HC573。
74HC573為8路鎖存,用以對MCU的P0口8位送給並行處理針孔打印機的數據信息開展鎖存,除此之外還具有提升驅動器工作能力的實際效果。
(7)MAX707。
本儀表盤的工作標準電壓為9V,是由380V交流電流曆經變電器降血壓和全波整流輸出8V直流電源給穩壓芯片7805轉成9V獲得的。8V輸出曆經一定占比的分壓電路後收到MAX707的PFI腳位,當8V輸出降低到一定水平時,PFI腳位的輸入工作電壓將跌去監管閥值下,這時PFO腳位輸出一個低電頻,MCU檢驗到這一低電頻馬上開展一些個人信息保護工作中,並進到空餘情況,以避免 電源電壓不高造成的不穩定運行狀態導致出乎意料的執行結果。

1.3　顯示信息與功能鍵
本儀表盤應用了八個數碼顯示管和16個功能鍵開展人機交互技術。客戶依據實際的必須根據功能鍵對儀表盤開展一些主要參數(如皮重、淨重等)的設定,而數碼顯示管依據不一樣的實際操作顯示信息各種各樣不一樣的信息內容,包含淨重值、時間日期及其其他各種各樣主要參數。
ZLG7289是廣州市周立功企業自主開發設計的顯示信息及功能鍵插口處理芯片,能夠驅動器八個共陰式數碼顯示管或是64個單獨LED,另外還能夠聯接高達64鍵的矩陣鍵盤。該處理芯片選用SPI串行通信,能以非常少的電源電路聯線完成對好幾個數碼顯示管和功能鍵的操縱。
基準線DIG0～DIG7各自收到八個數碼顯示管分別的共負極,而段線SA～SG及其DP則各自收到每個數碼顯示管的數據段及小數位。另外4×4電腦鍵盤的行線和列線也各自引至這2組線,此外還必須有一些外場元器件(主要是電阻器)以保證 一切正常工作中。
ZLG7289依據從MCU接受到的指令來操縱數碼顯示管顯示信息,另外它還監管是否功能鍵按住。平常沒有鍵按住時,KEY維持為上拉電阻,而當有功能鍵合理時KEY腳位會輸出低電平,這時候MCU就造成外部中斷回應功能鍵。在終斷程序處理中,能夠根據指令讀取合理功能鍵的編號以明確是哪個鍵按住了(功能鍵編號由電腦鍵盤與ZLG7289位線和段線的聯接決策)。
1.4　打印機接口
打印機接口選用規範的25針並口,關鍵應用了11個線:8根手機充電線、二根控線也有一根接地線。8根手機充電線(D0～D7)引至74HC573的輸出,STR和BUSY兩數據信號用以操縱傳輸數據,各自收到MCU的2個IO腳位上。BUSY數據信號由複印機得出,上拉電阻表明複印機沒法接受新的數據信息,須等候。當複印機處在非忙情況時,假如MCU將STR置低時複印機讀取8位數據信息到緩衝區域,提前準備複印。
2　軟件開發
係統軟件在通電校準進行後最先開展自查,包含AD轉換器複位、複印機檢驗、E2PROM檢驗、實數字時鍾檢驗等。若檢驗全過程中有一切一個階段出現難題,係統軟件都是會停止運行,並顯示信息不正確號以提醒是哪一階段出現了常見故障,便於於常見故障的清除。假如係統軟件全部控製模塊都一切正常工作中,則根據自查後進入秤重顯示信息情況,在數碼管上顯示信息出當今被稱物件的淨重。秤重顯示信息情況中,係統軟件開始檢測功能鍵狀況,假如發覺有鍵按住,則依據該功能鍵的作用界定實行相匹配的功能鍵程序處理,完成相對的實際操作(如設定皮重、複印表格等)。實行結束後,回到秤重顯示信息情況。
3　結語
本儀表盤構造精簡、功能齊全、特性靠譜、應用靈便,能廣泛運用於各種各樣秤重當場,考慮不一樣客戶的必須,其智能化係統的人機交互技術作用及其個性化的數據庫管理作用最能體現當今電子稱重儀的發展前景。

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