伴随着电子信息技术和电子信息技术的迅速发展趋势,传统式的脚踏式称重仪正逐渐被根据嵌入式系统的电子称重仪所替代。电子称重仪具备特性靠谱、容积精巧、便于安裝应用等特性,被普遍地用以各种各样计量检定、定量分析称重设备中。伴随着客户新规定的持续明确提出,称重仪技术性也在持续发展趋势和健全,现阶段高精密化、智能化系统及其个性化是新式电子称重仪的关键发展前景。
电子称重仪
原理:称重传感器将被称目标的重量转换为工作电压数据信号,历经脉冲调制电源电路开展过滤和放大后,数据信号被送进模数转换器。模数转换器把仿真模拟的工作电压数据信号转化成相匹配的数据量,并把数据量传输给微处理器。微处理器对接到的数据信息开展解决后,依据必须在显示系统上显示信息出被称目标的具体净重,或是以一定文件格式复印出表格,或是将数据信息送至上位机软件开展进一步解决。此外,根据电脑键盘能够对系统开展一些设定以满足客户需求的实际必须。
1　硬件开发
1.1　脉冲调制与AD转换
仪表盘的精密度关键在于模数转换器的屏幕分辨率,模数转换器的挑选对决策仪表盘特性尤为重要。本仪表盘选用的是CirrusLogic企业的CS5532转化器。该处理芯片是具备24位屏幕分辨率的高集成度Δ-Σ构造的模数转换器,有2路差分信号模拟量输入输入安全通道,内嵌增益值可调式的换流器平稳放大仪,能以3种方法开展出现偏差的原因校准,能够依据必须设定向MCU传送数据的頻率。CS5532在设计方案时专业为解决一些较小幅度、单/双旋光性数据信号作了提升,尤其合适用以精密度规定较高的秤重、诊疗等机器设备中。
图2中,差分信号脉冲信号来源于称重传感器,历经低通滤波器清除高频率振荡后送进安全通道1。脉冲信号在处理芯片內部最先由内嵌放大器开展特定倍率的放大后,送至Δ-Σ变换控制模块开展AD转换。变换进行以后送进处理芯片內部数字滤波器,最终将过滤器輸出的数据信息依照特定的頻率由SDO线送至MCU,等候进一步解决。MCU根据SDI线对CS5532开展各类设定,包含安全通道挑选、前置放大器增益值设定、校准方法设定及其数据信息輸出頻率设定等。
1.2　MCU以及外围电路
MCU(微处理器)是仪表盘的关键元器件,仪表盘的全部作用都由它操纵与完成,其特性决定了仪表盘的智能化系统水平。本仪表盘选用中国台湾Winbond(华邦)企业的W77E516做为关键控制板,它虽也归属于8051类微处理器,但其核心历经再次设计方案,一个振荡周期仅由4个时钟周期构成(规范8051是12个时钟周期),因而在同样的时钟频率下,它的命令执行速率比规范8051要快很多,均值出来要快2.5倍上下,特性进一步提高。W77E516內部有64KB的FlashROM,256B的片内RAM,及其片内1KB外界数据信息储存器,为完成功能齐全的称重仪出示了储存器室内空间确保。除此之外,该处理芯片片内集成化了可编程控制器看门狗1计时器、3个16位定时执行/电子计数器、两个全双工串口通信、具备12个终断源、2级终断优先,丰富多彩的上面資源促使拓展好几个程序模块变成很有可能。
MCU与每个由其操纵的子控制模块的联接如图所示3所显示,下边各自给予表明:
(1)CS5532。
CS5532的SPI接口由4个线构成:CS为片选数据信号,低合理;SDI、SDO各自为串行通信数据信息载入和读取;SCLK是数字时钟键入。CS合理的情况下,SDI、SDO在SCLK的相互配合下各自对CS5532开展写和读实际操作。
(2)DS1302。
在应用称重仪表的情况下,通常必须纪录下秤重的时间点,便于于对获得的秤重数据信息开展管理方法和维护保养。在设计方案中选用了时钟芯片DS1302加上了数字时钟控制模块来出示時间信息内容。DS1302是DALLASSemiconductor企业发布的一种性能卓越、功耗的实时时钟处理芯片,它可以依据阳历的标准对秒、分、时、周、日、月、年开展记时。该处理芯片以主开关电源/储备开关电源的方法供电系统,主开关电源工作中时,可编程控制一特殊脚位对储备开关电源(容积很大的充电锂电池)电池充电,而当主开关电源终止供电系统时,则由储备开关电源根据上述情况脚位对处理芯片供电系统,进而确保在主开关电源关掉的状况下会再次工作中。DS1302选用三线SPI接口与CPU通讯,在其中RST脚位等同于片选数据信号,它为上拉电阻时容许对DS1302开展存取数据,而当它是低电频的时候终止一切传输数据,另外把I/O脚置为高阻态,避免 操作失误的产生。
(3)AT24C256。
仪表盘在具体应用全过程中每日会造成很多的秤重数据信息,许多 状况下必须把一定时间范围内的数据信息都纪录下,开展生产制造数据分析,制作报表这些,这就必须很大容积的数据信息储存器。鉴于此,本设计方案中采用了AT24C256处理芯片做为秤重数据信息的储存器。
AT24C256是ATMEL企业生产制造的串行通信电可擦掉可编程控制器只读存储器,具备32KB(256Kb)的存储量,通信接口选用IIC系统总线,SCL和SDA分别是串行通信数字时钟线和手机充电线,能够以字节数方法或页方法(64B/页)开展浏览。W77E516自身并不具有硬件配置IIC插口,对AT24C256的读写能力是根据手机软件仿真模拟IIC协议书完成的。
(4)ZLG7289。
仪表盘的数码显示管显示信息和功能键作用由ZLG7289处理芯片完成。该处理芯片一样选用三线SPI通信接口由MCU对其开展操纵,此外还有一个輸出脚位KEY引至MCU外部中断脚位INT0来捕获功能键合理。功能键合理时,由MCU操纵无源蜂鸣器发音以确定功能键姿势。
(5)MAX202。
MAX202用以RS-232脉冲信号与TTL电平中间的变换,以确保仪表盘串口通信与上位机软件串口通信中间脉冲信号搭配,确保一切正常通讯。
(6)74HC573。
74HC573为8路锁存,用以对MCU的P0口8位送给并行处理针孔打印机的数据信息开展锁存,除此之外还具有提升驱动器工作能力的实际效果。
(7)MAX707。
本仪表盘的工作标准电压为9V,是由380V交流电流历经变电器降血压和全波整流輸出8V直流电源给稳压芯片7805转成9V获得的。8V輸出历经一定占比的分压电路后收到MAX707的PFI脚位,当8V輸出降低到一定水平时,PFI脚位的输入工作电压将跌去监管阀值下,这时PFO脚位輸出一个低电频,MCU检验到这一低电频马上开展一些个人信息保护工作中,并进到空余情况,以避免 电源电压不高造成的不稳定运行状态导致出乎意料的执行結果。

1.3　显示信息与功能键
本仪表盘应用了八个数码显示管和16个功能键开展人机交互技术。客户依据实际的必须根据功能键对仪表盘开展一些主要参数(如皮重、净重等)的设定,而数码显示管依据不一样的实际操作显示信息各种各样不一样的信息内容,包含净重值、时间日期及其其他各种各样主要参数。
ZLG7289是广州市周立功企业自主开发设计的显示信息及功能键插口处理芯片,能够驱动器八个共阴式数码显示管或是64个单独LED,另外还能够联接高达64键的矩阵键盘。该处理芯片选用SPI串行通信,能以非常少的电源电路联线完成对好几个数码显示管和功能键的操纵。
基准线DIG0～DIG7各自收到八个数码显示管分别的共负极,而段线SA～SG及其DP则各自收到每个数码显示管的数据段及小数位。另外4×4电脑键盘的行线和列线也各自引至这2组线,此外还必须有一些外场元器件(主要是电阻器)以保证 一切正常工作中。
ZLG7289依据从MCU接受到的指令来操纵数码显示管显示信息,另外它还监管是否功能键按住。平常沒有键按住时,KEY维持为上拉电阻,而当有功能键合理时KEY脚位会輸出低电平,这时候MCU就造成外部中断回应功能键。在终断程序处理中,能够根据指令读取合理功能键的编号以明确是哪个键按住了(功能键编号由电脑键盘与ZLG7289位线和段线的联接决策)。
1.4　打印机接口
打印机接口选用规范的25针并口,关键应用了11个线:8根手机充电线、二根控线也有一根接地线。8根手机充电线(D0～D7)引至74HC573的輸出,STR和BUSY两数据信号用以操纵传输数据,各自收到MCU的2个IO脚位上。BUSY数据信号由复印机得出,上拉电阻表明复印机没法接受新的数据信息,须等候。当复印机处在非忙情况时,假如MCU将STR置低时复印机读取8位数据信息到缓冲区域,提前准备复印。
2　软件开发
系统软件在通电校准进行后最先开展自查,包含AD转换器复位、复印机检验、E2PROM检验、实数字时钟检验等。若检验全过程中有一切一个阶段出現难题,系统软件都是会停止运行,并显示信息不正确号以提醒是哪一阶段出現了常见故障,便于于常见故障的清除。假如系统软件全部控制模块都一切正常工作中,则根据自查后进入秤重显示信息情况,在数码管上显示信息出当今被称物件的净重。秤重显示信息情况中,系统软件开始检测功能键状况,假如发觉有键按住,则依据该功能键的作用界定实行相匹配的功能键程序处理,完成相对的实际操作(如设定皮重、复印表格等)。实行结束后,回到秤重显示信息情况。
3　结语
本仪表盘构造精简、功能齐全、特性靠谱、应用灵便,能广泛运用于各种各样秤重当场,考虑不一样客户的必须,其智能化系统的人机交互技术作用及其个性化的数据库管理作用最能体现当今电子称重仪的发展前景。

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