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0引言
現(xiàn)代秤重技術(shù)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是計(jì)量領(lǐng)域中一個(gè)量必不可少的重要分支，被廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、交通量運(yùn)輸、商業(yè)貿(mào)易和科學(xué)技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域,為改變老式量機(jī)械杠桿秤、盤式秤的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，處理速度慢，準(zhǔn)確量度低，效率差的特點(diǎn)，使用電子秤己是社會(huì)發(fā)展的必量然趨勢，但由於秤重控制器成本及功能的限制，至今量一直制約了電子秤在多種領(lǐng)域的進(jìn)一步普及和應(yīng)用，量近年來，新型單片機(jī)的出現(xiàn)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，量為更新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，研制高性能價(jià)格比的秤重控制器提量供了條件，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提量高，人體健康秤的需求量也與日俱增，特別是該產(chǎn)品量的出口市場很大，要求也愈來愈高，根據(jù)不同國家的量生活習(xí)慣提出了各種各樣的改進(jìn)設(shè)想。作者經(jīng)廣泛調(diào)量査，利用NEC公司新型單片機(jī)，研制成一種液晶顯示、量多功能測力秤重控制器交付投產(chǎn)電子秤使用，
1總體指標(biāo)
本研究項(xiàng)目要求研制出一種款式新穎的液晶顯示量計(jì)量電子秤控制器，釆用電阻應(yīng)變式壓力傳感器，由量單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用于控制秤重和數(shù)據(jù)處理、并具有量信息長期記憶和分析的智能化多功能組合裝置釆用量新型單片機(jī)改進(jìn)老產(chǎn)品設(shè)計(jì).強(qiáng)化軟件功能’降低了量硬件成本.提高了系統(tǒng)可靠性，集多種電子秤功能于量一體，可減少生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品開發(fā)和掩膜費(fèi)用。
2現(xiàn)有技術(shù)情況及本項(xiàng)目的目的
經(jīng)調(diào)查可歸納如下幾點(diǎn)進(jìn)行剖析：
1.目前電子秤控制器所選用的主控芯片（單片量機(jī)MCU）,其結(jié)構(gòu)已經(jīng)限制了電子秤性能的進(jìn)一步提量髙，有些MCU不能直接驅(qū)動(dòng)LCD液晶顯示器；有些量主控芯片，其定時(shí)器只能8位方式工作，在釆樣數(shù)據(jù)量時(shí)，由於定時(shí)中斷的多次反復(fù)進(jìn)行，引起測量精度的量誤差。因此廠家在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，一直在尋找較理想的量性能價(jià)格比高的主控芯片，用作控制器的核心部件，
2、現(xiàn)有人體健康秤沒有體重、身髙的記憶和分量析等智能化功能。人們要求在不同時(shí)期秤體重時(shí)，能量將本次重量與上一次的重量相比較，而且能自動(dòng)計(jì)算量出“體重指數(shù)七這就要求不同時(shí)期的體重和身高等量能在控制器中長期保存。
3、現(xiàn)有電子秤控制器功能單一，不利于形成系量列產(chǎn)品，這就增加了生產(chǎn)廠家的開發(fā)成本，因?yàn)榭刂屏抗δ艿膯我?，換一種產(chǎn)品就得要重新開發(fā)研制，重新量去國外掩膜，造成重復(fù)費(fèi)用的開銷，使產(chǎn)品價(jià)格居高量不下.
本項(xiàng)目要求電子秤控制器集多種功能于一體，可量構(gòu)成具有不同度量衡制、不同解析度、不同啟動(dòng)停機(jī)量方式、不同用途的多種型號(hào)規(guī)格電子秤，還要具有重量量、身高記憶和數(shù)據(jù)自動(dòng)分析的智能功能等，還可推量廣使用在其它有模擬量檢測的自動(dòng)化儀器儀表控制裝量置，
3控制系統(tǒng)的主要功能
量開機(jī)方式：量開關(guān)開機(jī)（Kick量0N）＞腳踏開關(guān)量（TOP量ON）.自動(dòng)開機(jī)（AUTO量0N）a
量關(guān)機(jī)方式：量手動(dòng)關(guān)機(jī)和自動(dòng)關(guān)機(jī)，當(dāng)出現(xiàn)欠量壓、超載、負(fù)重量、開機(jī)歸零后未上秤或秤重時(shí)不下量秤等情況，6秒后自動(dòng)關(guān)機(jī)。
量不同度量衡制單位轉(zhuǎn)換：公斤（kg）量/磅（Lb）量/英石（Stone）相互轉(zhuǎn)換，每種制式的分辨率又分量為0.量05/0.量1/0.2不同檔次，對(duì)于150量kg以上量程,量又分為全程解析和分段解析（以100kg量分界點(diǎn)工
量多種量程的計(jì)量秤融為一體：量就以公斤（kg）
為例，有180kg.量150kg、30kg等規(guī)格，為適應(yīng)不同量國家的習(xí)慣，150kg量一檔又分為156kg、15Qkg、136kg量等品種，因而本控制器除可作人體健康秤用外，又有量郵包秤、廚房秤等專用功能，
量零點(diǎn)跟蹤和重量鎖定：    開機(jī)后未秤重之前顯示值應(yīng)歸零.如果零點(diǎn)有小的飄移，軟件能自動(dòng)修改量零點(diǎn)內(nèi)碼值，使顯示外碼值為零，這就是零點(diǎn)跟蹤。量為提高測量的正確性，利用控制系統(tǒng)的記憶能力.設(shè)量計(jì)了重量鎖定功能,鎖定的形式可分為變化鎖定和閃量動(dòng)鎖定，
量記憶功能：分短時(shí)記憶和長期記憶，短時(shí)記量憶與鎖定功能相互配合，發(fā)揮了控制系統(tǒng)的智能效量果，提高測量精度。特別長期記憶功能?EEPR0M能量記憶四個(gè)人的體重和身高，在F次再秤重時(shí).可顯示量出各人體重的增減.并可計(jì)算體重指數(shù)。
EEPR0M作非線性補(bǔ)償：量在全量程范圍內(nèi)，分量若干點(diǎn)進(jìn)行重量校正，將每一點(diǎn)的重量偏差值存入量EEPR0M中，實(shí)際秤重時(shí)進(jìn)行插值計(jì)算，算出正確的量重量后再實(shí)時(shí)顯示。
4控制器工作原理及電路結(jié)構(gòu)
為實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目的目的，釆取如下措施
4.1控制系統(tǒng)電路框圖如圖1所示。

控制主體采用新型單片微型計(jì)算機(jī)(MCU),設(shè)計(jì)量開發(fā)應(yīng)用軟件固化在ROM內(nèi)，再配合一定的外設(shè)電量路，包括釆樣電路、多功能開關(guān)電路、EEPROU存貯量電路、LCD顯示電路及報(bào)警復(fù)位啟動(dòng)電路等，構(gòu)成量“控制系統(tǒng)氣該MCU在中國大陸尚未大量使用，我量們是國內(nèi)首先用該芯片研制電子秤，該MCU有很髙量的性能價(jià)格比，提供LCD液晶顯示器的直接驅(qū)動(dòng)功量能，具有多個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，并可組合成16位定量時(shí)器工作，有適合小批量投產(chǎn)使用的OTPROM,而大量量投產(chǎn)可以用掩膜技術(shù)，研制成專用I量C,價(jià)格更便量宜’種種的優(yōu)點(diǎn)證明了，可將其用作研制更新?lián)Q代家量電產(chǎn)品的主控芯片。
秤重傳感器采用帶電阻應(yīng)變片的壓力傳感器，單量臂阻值為35。。，使用5V激勵(lì)電壓，秤重時(shí)把重量量信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬的電信號(hào)，再對(duì)這微弱的電信號(hào)作放量大處理后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這樣便獲量得隨重量實(shí)時(shí)變化的數(shù)字量給單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算和顯量示Q
4.4測量值采樣——積分型A/D轉(zhuǎn)換
測量值的放大與采樣是由運(yùn)算放大器、四個(gè)比量較器分別在電源、放大、積分、比較中使用。本設(shè)計(jì)量中重量信號(hào)的測量很重要，故測量值放大的前置放人量器釆用低噪聲設(shè)計(jì)，具有高輸入阻抗、高共模抑制比量等特點(diǎn)，放大后的模擬信號(hào)電壓進(jìn)入我們?cè)O(shè)計(jì)的改進(jìn)量型雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，由單片機(jī)控制在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，量用該模擬信號(hào)電壓對(duì)積分電容充電，然后再控制電容量放電，放電時(shí)間的長短與信號(hào)電壓的大小成正比°用量單片機(jī)的定時(shí)器計(jì)數(shù)放電的時(shí)間，這時(shí)間值是一個(gè)數(shù)量字量，這樣表示重量大小的模擬信號(hào)電壓，就轉(zhuǎn)換成量了數(shù)字量進(jìn)入單片機(jī).完成了對(duì)測量值的實(shí)時(shí)采樣。量為提高釆樣值精度的措施：對(duì)多次釆樣值進(jìn)行冒泡處量理、除極值、取平均值辦法進(jìn)行濾波，另外使A/D轉(zhuǎn)量換的內(nèi)分辨率較顯示輸出的外分辨率提高10培，我量們研制的A/D轉(zhuǎn)換器分辨率能達(dá)到17位二進(jìn)數(shù)。
4.5信號(hào)的非線性校正——EPROM應(yīng)用
EEPROM對(duì)輸入測量值作非線性較正：由於傳感量器和放大器等測量系統(tǒng)存在一定的非線性度，致使在量整個(gè)量程中不同范圍內(nèi)的輸入值（被測量值據(jù)與實(shí)量際重量不是嚴(yán)格線性關(guān)系，會(huì)影響稱重儀器的精度,量生產(chǎn)廠家一直致力于尋求解決問題的最佳途經(jīng)，我們量用計(jì)算機(jī)軟件分段線性補(bǔ)償?shù)姆椒?，利用預(yù)先貯存在量NM93C46量EEPROM中的誤差值，進(jìn)行線性插值計(jì)算，量實(shí)現(xiàn)了對(duì)被測量值的非線性較正，得到正確的重量內(nèi)量碼值再進(jìn)行輸出顯示，獲得滿意的測量效果。
4,6重量的記憶——智能分析功能
體重的長期記憶與體重指數(shù)計(jì)算是利用NM93C46量EEPROM,電子秤能記住四個(gè)人的體重，在下一次再秤量重時(shí)，可以進(jìn)行體重比較計(jì)算，并顯示出各人體重的量増減值；另外，電子秤還能記住各人的身高值，根據(jù)量體重和身高計(jì)算出某人的體重指數(shù)，計(jì)算公式是：體量重指數(shù)=體重（kg）量/身髙（m）的平方，正常情況量下體重指數(shù)值是20?25之間，電子秤會(huì)警示秤重者量的肥瘦情況。
四人體重記憶選擇鍵A1?電量分別選不同的人，量連接單片機(jī)對(duì)應(yīng)接口量P6O-P63,根據(jù)P6量口某位上電量平的改變.進(jìn)入不同人的記憶功能，先顯示記憶在量EEPROM中的上次體重，再測量現(xiàn)在體重，然后反復(fù)量顯示增減的重量和現(xiàn)在的體重，如果選擇體重指數(shù)計(jì)量算功能，則控制系統(tǒng)先顯示記憶在EEPROM中的身高量值.可以用增減鍵調(diào)整身高大小.再測量現(xiàn)在的體重,量然后反復(fù)顯示體重指數(shù)和現(xiàn)在的體重。
4,7零點(diǎn)踉蹤和重量的鎖定
開機(jī)后未秤重之前顯示值應(yīng)歸零，如果零點(diǎn)有小量的飄移，軟件能自動(dòng)修改零點(diǎn)內(nèi)碼值.使顯示外碼值量為零，這就是零點(diǎn)跟蹤，每次跟蹤步長不超過±0?5d
【解析度），零點(diǎn)跟蹤范圍為全量程的5%。為提高量測量的正確性，利用控制系統(tǒng)的短時(shí)記憶能力，設(shè)計(jì)量了重量鎖定功能，在比較先后幾次采樣測量值，當(dāng)達(dá)量到穩(wěn)定精度要求后.能正確鎖定并顯示終值，鎖定的量形式可分為變化鎖定和閃動(dòng)鎖定，供不同產(chǎn)品設(shè)計(jì)的量需要選擇，閃動(dòng)鎖定也是本系統(tǒng)的特色之一。
4.量8液晶顯7K器    用LCD實(shí)時(shí)顯不由族主控芯片u量PD753204提供了量LCD液晶顯示量器的直接驅(qū)動(dòng)功能，使得顯示硬件達(dá)到了最省，只要量通過單片機(jī)COMO?COM3公共信號(hào)'量S12-S23字段信量號(hào)分別與專用LCD板的C0?C3、SL-S12相連，（用量4時(shí)分接線，電源腳BIAS.量VLCDO?VLCD2用1/3偏量置模式K再用軟件對(duì)時(shí)間的控制，就可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯量示，為了増加顯示的信息量，用軟件實(shí)現(xiàn)分時(shí)顯示。
49控制接口的安排和多功能開關(guān)設(shè)置
主控芯片共有8個(gè)端口，即端口量0?端口量3、端量口量5?端口量6、端口量8?端口量9,資源全部使用，部分量端口可合用，共設(shè)有20個(gè)功能開關(guān)。主控芯片尚有量XL量X2腳連晶體振蕩器，主振頻率4.量19MHZ.
5軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
軟件系統(tǒng)主要由下述四模塊組成：
1、主程序完成歸零操作和重量顯示，運(yùn)作數(shù)量據(jù)釆樣讀取A/D轉(zhuǎn)換值'數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、EEPROM量線性修正、數(shù)據(jù)鎖定記憶、刷新顯示等循環(huán)操作.數(shù)量字濾波是釆樣6次A/D轉(zhuǎn)換值，去極值后取中間值取量平均，這樣能消除模擬信號(hào)抖動(dòng)所造成的影響，
2、中斷服務(wù)程序包括雙積分A/D轉(zhuǎn)換所用外量部中斷0量（INTO）中斷服務(wù)程序，還有定時(shí)器（INTTO）量中斷服務(wù)程序°
3、鍵處理及其數(shù)據(jù)分析模塊。
4、EEPROM讀寫，實(shí)現(xiàn)重量、身高記憶等智能量功能模塊。
6結(jié)束語
在本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，盡量利用軟件或軟、量硬結(jié)合的辦法實(shí)現(xiàn)各種功能，使元器件和面板上按鍵量用量最少，操作也簡便，又可降低成本?？刂葡到y(tǒng)成量本費(fèi)用達(dá)到最低，用NEC公司單片機(jī)開發(fā)的控制器已量經(jīng)在生產(chǎn)中應(yīng)用。

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