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這是本控制器硬件設(shè)計(jì)中的重要部位。放大器具有低功耗、低漂移、低失調(diào)、增益線性好的特點(diǎn)，才能對(duì)稱重傳感器的微弱信號(hào)進(jìn)行不失真的放大，才能保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精確。因此我們選用了美國(guó)AD公司近年推出的精密儀表放大器AD620作為該變送器的直流放大器。它是一個(gè)體積很小的8腳塑封的(DIP)器件。由于它的超B先進(jìn)工藝,使其最大工作電流為1.3mA,輸入失調(diào)電壓為5兩,輸入失調(diào)漂移最大為1問/乞,共模抑制比93dB,增益范圍1~1000,而且噪聲低，使用簡(jiǎn)單方便，只需一個(gè)外接電阻來設(shè)定增益范圍。AD620的增益計(jì)算：

G=(49.4k(Vff_G)+1,R_g=49.4kQ(C-1)式中：49.4k。為AD620內(nèi)部設(shè)定電阻修正的標(biāo)準(zhǔn)阻值;&為外部增益調(diào)整，可在放大器的腳1和腳8之間跨接此高精度電阻來滿足所需要的放大倍數(shù)。釆用儀表放大器AD620,其增益誤差可小于0.01%,非線性小于0.002%₀

本控制器的AD轉(zhuǎn)換則釆用CirrusLogic公司的兩通道Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器CS5550芯片。CS5550是一種便于設(shè)計(jì)、性價(jià)比高的小體積高集成解決方案，可確保電子秤廠商為客戶提供測(cè)量精確、物美價(jià)廉的解決方案。

CS5550集兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)移器、兩個(gè)放大器、一個(gè)基準(zhǔn)電壓電路和一個(gè)雙向串口于一身，用于輸出精確測(cè)量結(jié)果。它是一個(gè)雙通道解決方案，通道1具有13位有效位，通道2有10位有效位，其卓越的性能建立在可靠的Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)之上。同時(shí),CS5550還包括了一個(gè)片內(nèi)溫度傳感器，用于測(cè)量和補(bǔ)償溫度波動(dòng)帶來的誤差，使其具有很好的溫度穩(wěn)定性，適于長(zhǎng)期工作。為與微控制器通信，此芯片還具有雙向串行接口，可以通過重新設(shè)置完成初始化和完全運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2鍵盤和LCD顯示電路

本控制器的鍵盤設(shè)計(jì)采用了ST62單片機(jī)自帶的A/D釆樣輸入功能。如圖2所示，對(duì)單片機(jī)的AIN腳進(jìn)行釆樣，根據(jù)采樣的電壓值判斷是否有按鍵發(fā)生，若有，是哪個(gè)按鍵被觸發(fā)。此種鍵盤電路設(shè)計(jì)可節(jié)省MCU的I/O口，根據(jù)合理的電壓分配可適用20個(gè)甚至更多按鍵的鍵盤設(shè)計(jì)。本控制器只用了6個(gè)按鍵。

本控制器采用單片機(jī)本身的40x4LCD驅(qū)動(dòng)功能開發(fā)顯示系統(tǒng)，液晶片一共54個(gè)筆畫段，組成了一個(gè)6位七段數(shù)碼顯示器，每個(gè)數(shù)碼還帶有小數(shù)點(diǎn)。還有6段分別用于“調(diào)零”、“穩(wěn)定”、“凈重”、“打印”、“kg”、“Lb”6個(gè)標(biāo)志，如圖3所示。ST62T42BQ6最多可驅(qū)動(dòng)160段筆畫，這里只用了其中的54段。

根據(jù)不同的按鍵功能操作顯示對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。

2.3RS-232通信接口

釆用單片機(jī)SPI接口的SOUT.SIN管腳與MAX232芯片構(gòu)成通用的RS-232接口，使得控制器可方便地連接遠(yuǎn)端的電腦和打印機(jī)處理稱重值。

2.4開關(guān)量輸出電路

該電路作為控制器向外輸出信號(hào)之用。利用鍵盤將最高、最低設(shè)定值置入內(nèi)存，儀表隨時(shí)比較釆樣值和設(shè)定值，并把比較結(jié)果以開關(guān)量方式輸岀，達(dá)到控制外設(shè)的目的。開關(guān)量輸出電路由光電耦合電路和輸出繼電器組成，如圖4所示。

圖4控制器開關(guān)量輸出電路

3稱重顯示控制器的軟件設(shè)計(jì)

軟件程序設(shè)計(jì)釆用模塊式結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)清晰、調(diào)試方便、易維護(hù)、易擴(kuò)充。整個(gè)系統(tǒng)由采樣、稱重、鍵盤掃描、LCD顯示、程序設(shè)定、打印通信、開關(guān)量輸出等模塊組成?？偭鞒淘O(shè)計(jì)如圖5所示。

系統(tǒng)上電啟動(dòng)后，首先進(jìn)行初始化,對(duì)寄存器和各I/O端口進(jìn)行設(shè)置;然后執(zhí)行自檢程序，自檢無誤后開始掃描鍵盤。當(dāng)有按鍵觸發(fā)時(shí),經(jīng)判斷分別進(jìn)行程序

圖2控制器鍵盤電路設(shè)計(jì)

設(shè)定和功能鍵處理。若無鍵觸發(fā)則對(duì)AD模塊進(jìn)行采樣,并自動(dòng)校零。若程序設(shè)定的Fi為Enable,則直接顯示AD釆樣的電壓值后返回循環(huán)起點(diǎn)。反之，進(jìn)入稱重模塊計(jì)算，將采樣模塊得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行零點(diǎn)修正和滿度修正后，可作皮重處理，也可減去皮重作凈重處理;得到的數(shù)再與開關(guān)量的高低設(shè)定值比較，輸出設(shè)定的相應(yīng)電平，達(dá)到控制的目的;然后顯示稱重值及相應(yīng)狀態(tài);最后如有打印或通信要求,執(zhí)行該段子程序后回到循環(huán)起點(diǎn)。

3.1釆樣模塊

稱重過程中，即使經(jīng)過足夠時(shí)間的延遲，由于機(jī)械振動(dòng)和電磁干擾等原因，采樣得到的數(shù)也總會(huì)在真值附近抖動(dòng)，使釆樣精度有一定的偶然性。為了克服這個(gè)弊病，通常可采用多點(diǎn)采樣取其平均值或多點(diǎn)釆樣取其中值等方法。但這兩種方法都有其不足之處：平均值法會(huì)引入干擾點(diǎn)誤差;取中值法可能不在誤差帶中，因而都會(huì)引起較大讀數(shù)誤差。本控制器的釆樣模塊軟件設(shè)計(jì)采用多點(diǎn)采樣剔除壞點(diǎn)的辦法，從而得到了滿意的效果。

3.2程序模塊

在程序設(shè)定模塊中，可自由選擇進(jìn)入每個(gè)設(shè)定的內(nèi)容，也可隨時(shí)保存設(shè)置內(nèi)容并退出，無需一兜到底經(jīng)歷每一項(xiàng)設(shè)定。程序設(shè)定的內(nèi)容有：

0原始值顯示

F₂自動(dòng)零點(diǎn)跟蹤功能設(shè)置

F₃波特率選擇

F₄打印功能

f₅輸出模式設(shè)定

f₆稱重值精度設(shè)置

f₇單位顯示設(shè)置

f₈儀表精度標(biāo)定模式

3.3稱重模塊

本控制器采用微控制器分析處理測(cè)量結(jié)果，從而大大提高了系統(tǒng)的精確度。在稱重模塊程序設(shè)計(jì)中釆用了非等分距分段的方法進(jìn)行校正，其特點(diǎn)是函數(shù)基點(diǎn)的分段不是等距的，而是根據(jù)函數(shù)曲線形狀變化率的大小來修正插值之間的距離。該插值法的原理如下：

在圖6中用折線ab、bc、cd來代替曲線ab、bc、cd,可以寫出各段的插值公式為

%，＞v_d

呢+w-mvwk

W=\ / 、

w_b+k₂(v-*);*wVwK

w_a+Ki(y-K)；Kwn式中：&=(吃-豚)/(v_d-VJ;K₂=(W_c-W_bv(J-*);Ki=(Wj-吃)/(*-此)；

 

 

3.4其余

另外，功能鍵設(shè)計(jì)有調(diào)零、皮重設(shè)定、毛重/凈重切換、開關(guān)量高低值及電平設(shè)定、打印設(shè)定、無零檢驗(yàn)設(shè)定等功能。

按鍵程序采用一鍵多用及組合鍵的設(shè)計(jì),使得儀表面板簡(jiǎn)潔明快，操作也極為方便。

4結(jié)束語

本稱重顯示控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，釆用高集成芯片簡(jiǎn)化了電路,縮小了控制器的體積，且操作方便，使用6個(gè)按鍵，根據(jù)LCD顯示就可完成多種功能操作，運(yùn)行可靠,抗干擾能力強(qiáng)，有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

 

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