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伴隨著電子信息技術(shù)和電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展趨勢(shì),傳統(tǒng)式的腳踏式稱重儀正逐漸被根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的電子稱重儀所替代。電子稱重儀具備特性靠譜、容積精巧、便于安裝應(yīng)用等特性,被普遍地用以各種各樣計(jì)量檢定、定量分析稱重設(shè)備中。伴隨著客戶新規(guī)定的持續(xù)明確提出,稱重儀技術(shù)性也在持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)和健全,現(xiàn)階段高精密化、智能化系統(tǒng)及其個(gè)性化是新式電子稱重儀的關(guān)鍵發(fā)展前景。
電子稱重儀
原理:稱重傳感器將被稱目標(biāo)的重量轉(zhuǎn)換為工作電壓數(shù)據(jù)信號(hào),歷經(jīng)脈沖調(diào)制電源電路開展過濾和放大后,數(shù)據(jù)信號(hào)被送進(jìn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器把仿真模擬的工作電壓數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)化成相匹配的數(shù)據(jù)量,并把數(shù)據(jù)量傳輸給微處理器。微處理器對(duì)接到的數(shù)據(jù)信息開展解決后,依據(jù)必須在顯示系統(tǒng)上顯示信息出被稱目標(biāo)的具體凈重,或是以一定文件格式復(fù)印出表格,或是將數(shù)據(jù)信息送至上位機(jī)軟件開展進(jìn)一步解決。此外,根據(jù)電腦鍵盤能夠?qū)ο到y(tǒng)開展一些設(shè)定以滿足客戶需求的實(shí)際必須。
1　硬件開發(fā)
1.1　脈沖調(diào)制與AD轉(zhuǎn)換
儀表盤的精密度關(guān)鍵在于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的屏幕分辨率,模數(shù)轉(zhuǎn)換器的挑選對(duì)決策儀表盤特性尤為重要。本儀表盤選用的是CirrusLogic企業(yè)的CS5532轉(zhuǎn)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(gòu)造的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,有2路差分信號(hào)模擬量輸入輸入安全通道,內(nèi)嵌增益值可調(diào)式的換流器平穩(wěn)放大儀,能以3種方法開展出現(xiàn)偏差的原因校準(zhǔn),能夠依據(jù)必須設(shè)定向MCU傳送數(shù)據(jù)的頻率。CS5532在設(shè)計(jì)方案時(shí)專業(yè)為解決一些較小幅度、單/雙旋光性數(shù)據(jù)信號(hào)作了提升,尤其合適用以精密度規(guī)定較高的秤重、診療等機(jī)器設(shè)備中。
圖2中,差分信號(hào)脈沖信號(hào)來源于稱重傳感器,歷經(jīng)低通濾波器清除高頻率振蕩后送進(jìn)安全通道1。脈沖信號(hào)在處理芯片內(nèi)部最先由內(nèi)嵌放大器開展特定倍率的放大后,送至Δ-Σ變換控制模塊開展AD轉(zhuǎn)換。變換進(jìn)行以后送進(jìn)處理芯片內(nèi)部數(shù)字濾波器,最終將過濾器輸出的數(shù)據(jù)信息依照特定的頻率由SDO線送至MCU,等候進(jìn)一步解決。MCU根據(jù)SDI線對(duì)CS5532開展各類設(shè)定,包含安全通道挑選、前置放大器增益值設(shè)定、校準(zhǔn)方法設(shè)定及其數(shù)據(jù)信息輸出頻率設(shè)定等。
1.2　MCU以及外圍電路
MCU(微處理器)是儀表盤的關(guān)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系統(tǒng)水平。本儀表盤選用中國(guó)臺(tái)灣Winbond(華邦)企業(yè)的W77E516做為關(guān)鍵控制板,它雖也歸屬于8051類微處理器,但其核心歷經(jīng)再次設(shè)計(jì)方案,一個(gè)振蕩周期僅由4個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成(規(guī)范8051是12個(gè)時(shí)鐘周期),因而在同樣的時(shí)鐘頻率下,它的命令執(zhí)行速率比規(guī)范8051要快很多,均值出來要快2.5倍上下,特性進(jìn)一步提高。W77E516內(nèi)部有64KB的FlashROM,256B的片內(nèi)RAM,及其片內(nèi)1KB外界數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存器,為完成功能齊全的稱重儀出示了儲(chǔ)存器室內(nèi)空間確保。除此之外,該處理芯片片內(nèi)集成化了可編程控制器看門狗1計(jì)時(shí)器、3個(gè)16位定時(shí)執(zhí)行/電子計(jì)數(shù)器、兩個(gè)全雙工串口通信、具備12個(gè)終斷源、2級(jí)終斷優(yōu)先,豐富多彩的上面資源促使拓展好幾個(gè)程序模塊變成很有可能。
MCU與每個(gè)由其操縱的子控制模塊的聯(lián)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(gè)線構(gòu)成:CS為片選數(shù)據(jù)信號(hào),低合理;SDI、SDO各自為串行通信數(shù)據(jù)信息載入和讀取;SCLK是數(shù)字時(shí)鐘鍵入。CS合理的情況下,SDI、SDO在SCLK的相互配合下各自對(duì)CS5532開展寫和讀實(shí)際操作。
(2)DS1302。
在應(yīng)用稱重儀表的情況下,通常必須紀(jì)錄下秤重的時(shí)間點(diǎn),便于于對(duì)獲得的秤重?cái)?shù)據(jù)信息開展管理方法和維護(hù)保養(yǎng)。在設(shè)計(jì)方案中選用了時(shí)鐘芯片DS1302加上了數(shù)字時(shí)鐘控制模塊來出示時(shí)間信息內(nèi)容。DS1302是DALLASSemiconductor企業(yè)發(fā)布的一種性能卓越、功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘處理芯片,它可以依據(jù)陽(yáng)歷的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)秒、分、時(shí)、周、日、月、年開展記時(shí)。該處理芯片以主開關(guān)電源/儲(chǔ)備開關(guān)電源的方法供電系統(tǒng),主開關(guān)電源工作中時(shí),可編程控制一特殊腳位對(duì)儲(chǔ)備開關(guān)電源(容積很大的充電鋰電池)電池充電,而當(dāng)主開關(guān)電源終止供電系統(tǒng)時(shí),則由儲(chǔ)備開關(guān)電源根據(jù)上述情況腳位對(duì)處理芯片供電系統(tǒng),進(jìn)而確保在主開關(guān)電源關(guān)掉的狀況下會(huì)再次工作中。DS1302選用三線SPI接口與CPU通訊,在其中RST腳位等同于片選數(shù)據(jù)信號(hào),它為上拉電阻時(shí)容許對(duì)DS1302開展存取數(shù)據(jù),而當(dāng)它是低電頻的時(shí)候終止一切傳輸數(shù)據(jù),另外把I/O腳置為高阻態(tài),避免 操作失誤的產(chǎn)生。
(3)AT24C256。
儀表盤在具體應(yīng)用全過程中每日會(huì)造成很多的秤重?cái)?shù)據(jù)信息,許多 狀況下必須把一定時(shí)間范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)信息都紀(jì)錄下,開展生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)分析,制作報(bào)表這些,這就必須很大容積的數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存器。鑒于此,本設(shè)計(jì)方案中采用了AT24C256處理芯片做為秤重?cái)?shù)據(jù)信息的儲(chǔ)存器。
AT24C256是ATMEL企業(yè)生產(chǎn)制造的串行通信電可擦掉可編程控制器只讀存儲(chǔ)器,具備32KB(256Kb)的存儲(chǔ)量,通信接口選用IIC系統(tǒng)總線,SCL和SDA分別是串行通信數(shù)字時(shí)鐘線和手機(jī)充電線,能夠以字節(jié)數(shù)方法或頁(yè)方法(64B/頁(yè))開展瀏覽。W77E516自身并不具有硬件配置IIC插口,對(duì)AT24C256的讀寫能力是根據(jù)手機(jī)軟件仿真模擬IIC協(xié)議書完成的。
(4)ZLG7289。
儀表盤的數(shù)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(duì)其開展操縱,此外還有一個(gè)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(shí),由MCU操縱無源蜂鳴器發(fā)音以確定功能鍵姿勢(shì)。
(5)MAX202。
MAX202用以RS-232脈沖信號(hào)與TTL電平中間的變換,以確保儀表盤串口通信與上位機(jī)軟件串口通信中間脈沖信號(hào)搭配,確保一切正常通訊。
(6)74HC573。
74HC573為8路鎖存,用以對(duì)MCU的P0口8位送給并行處理針孔打印機(jī)的數(shù)據(jù)信息開展鎖存,除此之外還具有提升驅(qū)動(dòng)器工作能力的實(shí)際效果。
(7)MAX707。
本儀表盤的工作標(biāo)準(zhǔn)電壓為9V,是由380V交流電流歷經(jīng)變電器降血壓和全波整流輸出8V直流電源給穩(wěn)壓芯片7805轉(zhuǎn)成9V獲得的。8V輸出歷經(jīng)一定占比的分壓電路后收到MAX707的PFI腳位,當(dāng)8V輸出降低到一定水平時(shí),PFI腳位的輸入工作電壓將跌去監(jiān)管閥值下,這時(shí)PFO腳位輸出一個(gè)低電頻,MCU檢驗(yàn)到這一低電頻馬上開展一些個(gè)人信息保護(hù)工作中,并進(jìn)到空余情況,以避免 電源電壓不高造成的不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)導(dǎo)致出乎意料的執(zhí)行結(jié)果。

1.3　顯示信息與功能鍵
本儀表盤應(yīng)用了八個(gè)數(shù)碼顯示管和16個(gè)功能鍵開展人機(jī)交互技術(shù)?？蛻粢罁?jù)實(shí)際的必須根據(jù)功能鍵對(duì)儀表盤開展一些主要參數(shù)(如皮重、凈重等)的設(shè)定,而數(shù)碼顯示管依據(jù)不一樣的實(shí)際操作顯示信息各種各樣不一樣的信息內(nèi)容,包含凈重值、時(shí)間日期及其其他各種各樣主要參數(shù)。
ZLG7289是廣州市周立功企業(yè)自主開發(fā)設(shè)計(jì)的顯示信息及功能鍵插口處理芯片,能夠驅(qū)動(dòng)器八個(gè)共陰式數(shù)碼顯示管或是64個(gè)單獨(dú)LED,另外還能夠聯(lián)接高達(dá)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(lián)線完成對(duì)好幾個(gè)數(shù)碼顯示管和功能鍵的操縱。
基準(zhǔn)線DIG0～DIG7各自收到八個(gè)數(shù)碼顯示管分別的共負(fù)極,而段線SA～SG及其DP則各自收到每個(gè)數(shù)碼顯示管的數(shù)據(jù)段及小數(shù)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(chǎng)元器件(主要是電阻器)以保證 一切正常工作中。
ZLG7289依據(jù)從MCU接受到的指令來操縱數(shù)碼顯示管顯示信息,另外它還監(jiān)管是否功能鍵按住。平常沒有鍵按住時(shí),KEY維持為上拉電阻,而當(dāng)有功能鍵合理時(shí)KEY腳位會(huì)輸出低電平,這時(shí)候MCU就造成外部中斷回應(yīng)功能鍵。在終斷程序處理中,能夠根據(jù)指令讀取合理功能鍵的編號(hào)以明確是哪個(gè)鍵按住了(功能鍵編號(hào)由電腦鍵盤與ZLG7289位線和段線的聯(lián)接決策)。
1.4　打印機(jī)接口
打印機(jī)接口選用規(guī)范的25針并口,關(guān)鍵應(yīng)用了11個(gè)線:8根手機(jī)充電線、二根控線也有一根接地線。8根手機(jī)充電線(D0～D7)引至74HC573的輸出,STR和BUSY兩數(shù)據(jù)信號(hào)用以操縱傳輸數(shù)據(jù),各自收到MCU的2個(gè)IO腳位上。BUSY數(shù)據(jù)信號(hào)由復(fù)印機(jī)得出,上拉電阻表明復(fù)印機(jī)沒法接受新的數(shù)據(jù)信息,須等候。當(dāng)復(fù)印機(jī)處在非忙情況時(shí),假如MCU將STR置低時(shí)復(fù)印機(jī)讀取8位數(shù)據(jù)信息到緩沖區(qū)域,提前準(zhǔn)備復(fù)印。
2　軟件開發(fā)
系統(tǒng)軟件在通電校準(zhǔn)進(jìn)行后最先開展自查,包含AD轉(zhuǎn)換器復(fù)位、復(fù)印機(jī)檢驗(yàn)、E2PROM檢驗(yàn)、實(shí)數(shù)字時(shí)鐘檢驗(yàn)等。若檢驗(yàn)全過程中有一切一個(gè)階段出現(xiàn)難題,系統(tǒng)軟件都是會(huì)停止運(yùn)行,并顯示信息不正確號(hào)以提醒是哪一階段出現(xiàn)了常見故障,便于于常見故障的清除。假如系統(tǒng)軟件全部控制模塊都一切正常工作中,則根據(jù)自查后進(jìn)入秤重顯示信息情況,在數(shù)碼管上顯示信息出當(dāng)今被稱物件的凈重。秤重顯示信息情況中,系統(tǒng)軟件開始檢測(cè)功能鍵狀況,假如發(fā)覺有鍵按住,則依據(jù)該功能鍵的作用界定實(shí)行相匹配的功能鍵程序處理,完成相對(duì)的實(shí)際操作(如設(shè)定皮重、復(fù)印表格等)。實(shí)行結(jié)束后,回到秤重顯示信息情況。
3　結(jié)語(yǔ)
本儀表盤構(gòu)造精簡(jiǎn)、功能齊全、特性靠譜、應(yīng)用靈便,能廣泛運(yùn)用于各種各樣秤重當(dāng)場(chǎng),考慮不一樣客戶的必須,其智能化系統(tǒng)的人機(jī)交互技術(shù)作用及其個(gè)性化的數(shù)據(jù)庫(kù)管理作用最能體現(xiàn)當(dāng)今電子稱重儀的發(fā)展前景。

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