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基于LAN的称重控制器整体方案

来源:网络转载更新时间:2020-12-04 17:27:07点击次数:1629次

一、系统作用和指标值
根据LAN的称重控制器是釆用内嵌式系统设计方案。其全过程是根据具体要求和相对的指标值设计方案整体方案,明确硬件配置和软件开发,最终对系统每个控制模块、整个机械安裝调节和功能测试。先详细介绍系统所具有的作用和主要参数指标值,而且对总体计划方案开展详细介绍,包含了硬件配置和软件开发。
称重系统是由控制器,称重感应器和工业设备构成的。当物件放置台表面时,称重感应器将压力转换成很弱电子信号,历经过滤和放大,根据模数转换器转化成模拟信号传入ARM控制器。ARM控制器对收集的数据信号开展解决,并将有关数据信息根据局域网络传输到特定的终端设备,进行数据信息纪录和机器设备的操纵。
系统的总体设计方案规定:
1.称重控制器具备一定的创新性和应用性。
2.称重控制器具备优良的可操作性和页面。
3.称重控制器称重的数据信息一定要靠谱。
4.称重控制器具备一定的升級室内空间。
5.称重控制器具备优良的生产制造品质和不错的价钱。
系统的特性和指标值:
1.具备传输数据插口:根据以太网接口完成传输数据;
2.定量分析精密度:最少8%o;
3.定量分析速率:等于7-8次/分鐘;
4.最少辨别定量分析值:1克;
5.在优良的网络空间下,完成传输数据和上位机软件的管理方法、操纵作用。
二、系统总体设计方案
在本系统中,当物件置放在感应器的上边时,感应器造成脉冲信号,传到模数转换器的光耦电路,经过滤后模数转换器把脉冲信号变换变成模拟信号,控制器解决模拟信号并形成相对应的具体净重数,最终在显示屏上显示信息出去。主要参数的挑选能够运用电脑键盘在显示屏上的菜单开展挑选和设定。所设定的主要参数及其数据信息储放在数据存储器中,在设备起动后载入并调整。系统另外具备互联网作用,能够根据设定作用主要参数使净重数据信息根据局域网络传送到PC端的上位机软件的数据库查询中存储。上位机软件还可以根据局域网控制称重控制器的起动、中止、终止、重新启动等姿势。
三、系统的硬件配置计划方案
硬件开发计划方案是依据要求设计方案的,是每个子系统的基本。本系统包含感应器通信接口、A/D釆集电源电路、局域网络通信电源电路、ARM控制器、数据储存电源电路、显示信息电源电路、数字键盘电源电路等。下列是对关键电源电路的方案设计的简述。
在感应器通信接口层面,称重感应器輸出的数据信号是很弱的,而控制器所在的自然环境是纷繁复杂的,存有许多 高频率噪声,会比较严重危害数据信号的准确性。为了更好地提升抗噪性能,务必对感应器出去的数据信号开展过滤和一定的维护。本系统精确测量的是净重数据信息,所釆用的感应器的輸出数据信号是很弱的电子信号,因而,十分必须在感应器后端开发再加上光耦电路,确保数据信号的精准度。由此,感应器的光耦电路计划方案不宜先开展变大,只是应当先釆用EMC元器件构成感应器的光耦电路开展硬件配置上的抗干扰性设计方案。
在A/D收集电源电路层面,基础作用是对釆集的数字集成电路开展变换,变为模拟信号传送到ARM控制器,开展解决和操纵。本系统精确测量的是重量数据信息,精密度是必需的,并且对数据信息精密度的规定最少8%oo因而,针对感应器的十位数和精密度是有规定的。另外,还应充分考虑来源于感应器的数据信号。感应器来的数据信号是很弱的电子信号,必须一个抗干扰性的通信接口,还必须有一个变大的全过程。因而,A/D感应器应当采用高精密、高像素、具备变大工作能力、最好是具备一定过滤工作能力的模数转换器,并设计方案适合的釆集通信接口。本系统采用的模数转换器ADS1232自身具备对数据信号的放大功能,能够省去外界运算放大器,使很弱的电子信号能够做到ARM控制器的输入规定。另外,还具备一定的抗噪作用。
在局域网络通信电源电路型号选择层面,必须考虑到以太网接口主板芯片的性能参数。关键有有传输速度、以太网接口层种类、以太网接口物理学接口方式。本系统运用在较为小的场所,网络带宽10/100M能够符合要求。本系统釆用的是ARM7TDMI核心的LPC21系列产品控制器,不具有MAC层和PHY层的操纵和解决作用,务必采用集成化了PHY层和MAC层的以太网接口操纵处理芯片㈣。以太网接口的物理学接口方式采用普遍普及化的RJ45插口。此外,本系统构想是在平稳的局域网络内应用,在特性上沒有尤其规定。因而,本系统采用的是集成化PHY层和MAC层的ENC28J60网口操纵处理芯片,他的较大 优势取决于容积精巧、针角非常少、出示基础的网络通信作用,早已能够考虑本系统的设计方案规定。
在ARM控制器的型号选择层面,微控制器的关键种类以十位数区别,各自有8、16、32、64等十位数。8位的单片机设计的技术性早已非常完善,其优势取决于质优价廉,合适于解决一般的信息量和速率规定不太高的操纵行业。因为本系统的信息量和速率都是有较为高的规定,8位的单片机设计是不能满足的,因此 本系统未予釆用。这么多年,32位系统ARM内嵌式系统早已产生销售市场的关键新生力量,也慢慢运用在高档行业中。这个是8位微控制器不可以考虑的。伴随着生产量日渐提升和技术性的完善,32位系统系统的性价比高也慢慢呈现,优点更为显著。为了更好地兼具特性和价钱,本系统选择了飞利浦公司的ARM7TDMI核心的LPC2132微控制器。此控制器的封裝较小,功能损耗较低,用以中小型的内嵌式系统。此处理芯片的作用适用SP1插口和RTC作用、好几个外部中断器及其多种多样终断方法等作用。此处理芯片不带有代码优化模块(MMU),更接近传统式称重控制器的构造。另外,他较为合适内嵌式系统,工业控制系统,检测计量检定等层面,考虑本系统的特性规定。

四、本系统的手机软件计划方案
手机软件是内嵌式系统的生命。当今内嵌式系统的设计方案关键分成没有实际操作系统
和含实际操作系统两大类。没有实际操作系统是归属于系统配置较为低,对系统实用性规定不太高的内嵌式系统。本系统针对实用性有较高规定,没有实际操作系统的内嵌式系统没法担负本系统的工作量,因此 本系统釆用含实际操作系统的嵌入式软件设计方案。
1实际操作系统的挑选
为了更好地适当充分发挥实际操作系统的特性,务必挑选适合的实际操作系统。如今绝大部分实际操作系统可以优良的平稳运作在ARM控制器上。关键有下列好多个实际操作系统:
1.pC/OS-II实际操作系统它是一种公布的源码,构造精巧,非常容易移殖的实际操作系统。关键优点取决于对每日任务的生产调度和管理方法有比较健全的适用。换句话说,针对一个多个任务系统,gC/OS-II能够非常好的融洽她们工作中,适当配备分别資源,健全每日任务中间的通讯和合作体制。但也是有缺陷,最先是自身不具备文档管理和通信网络工作能力,二是不兼容外部设备的驱动器插口。换句话说,一般状况下不兼容初始化硬件配置。总体来说,针对纯碎的多任务处理而言,Mc/os-n是个非常好、很精巧的系统。
2.J1CLINUX实际操作系统卩CLINUX是内嵌式LINUX行业十分关键的支系,是一种出色的内嵌式LINUX版本号。它秉持了规范LINUX的优质特点,产生了一个高宽比提升的、编码紧凑型的内嵌式LINUX,适用沒有MMU的控制器上。它的容积不大,保存了LINUX的大部分的优势:平稳、优良的可移植性、出色的互联网作用、对各种各样文档系统的适用和规范丰富多彩的APL尽管出示了网络通作用,可是并不是占领式核心,不符系统规定,未予釆用。
3.WindowsCE实际操作系统WindowsCE是微软中国内嵌式、移动测算服务平台的基本,它是一个对外开放的、可升級的32位系统内嵌式实际操作系统,是精减的Windows95。WindowsCE的图形界面设计非常优异。尽管WindowsCE具备优良的通信网络工作能力,可是本设计方案选用的是不含有MMU的ARM7控制器,不符WindowsCE系统的移植的规定,未予选用。
综上所述,本系统运用于工业控制系统,必须操纵成本,系统配置不高,但又必须不错的实用性,釆用hC/OS-II实际操作系统既能够减少对控制器特性的规定,又可以做到不错的实用性,是较为理想化的挑选。
2网络层协议的挑选
为了更好地减少产品研发的成本费,又充分考虑现阶段开源系统的网络层协议是较为完善的,本系统釆用的是内嵌式TCP/IP协议栈,现阶段的普遍内嵌式TCP/IP协议栈有:UIP,UC/IP.LWIP.TINYTCP岡。
1.UIPtcp协议他是一种占有室内空间不大的TCP/IP协议。UIP是开源系统的,彻底公布的。UIP是用C语言撰写的,能够非常容易移植到一个通用性的C语言系统,包含各种各样不一样构架的系统。UIP往往精巧,是由于UIP剪裁了很多TCPIP协议应当具备的很多常用功能,但主要保存了基础协议书,包含UDP、ICMP、TCP、ARP等。UIP的主要特点取决于编码很少;同用一个缓冲区域,巨大节约室内空间和复制数据信息的時间;对数据信息开展轮询,不用实际操作系统的适用。
2.UC/IP协议栈他是一个完全免费的TCP/IP协议。UC/IP的主要特点:含有PPP协议书,含认证和报头缩小作用;要求和回应作用简易高效率;适用IP、TCP、UDP作用,可剪裁。UC/IP关键运用在必须PPP协议书的网络空间[46]o选用UC/IP协议能够和大部分的GPRS和MODEM开展通信网络,在局域网络等通信网络自然环境中不太常见。
3.LWIPtcp协议他是一套用以内嵌式系统的对外开放源码TCP/IP协议栈。LWIP的主要特点是:LWIPtcp协议能够在含实际操作系统或没有实际操作系统的自然环境下运作;维持了TCP/IP协议的关键作用,比别的的开源系统TCP/IP协议具备大量的作用;对ROM和RAM的规定不高;相对于别的的开源系统系统,适用了拥塞控制、迅速分享TCP、多网线端口下的IP分享等高級作用。本系统充分考虑数据信息的推送较为持续、集中化,并且拥塞控制和迅速分享作用是必需的,是挑选LWIP协议书的关键缘故。
4.TINYTCPtcp协议他是一个开源系统的、编码简易的TCP/IP协议。TINYTCP包含了一个FTP手机客户端。它的适用范围取决于大端系统。换句话说,TINYTCP对控制器的数据储存文件格式的如果求大端,关键缘故是TINYTCP的精准定位是68000互联网处理芯片。本系统是小端系统,不宜TINYTCP。
综上所述,充分考虑本系统是小端系统,必须拥塞控制和迅速分享等高級作用,也为之后系统拓展做准备,另外,充分考虑本系统的控制器的系统資源并不太充足及其为深层次可靠性设计内嵌式网络层协议出示必需的储存空间,釆用LWIPtcp协议较为适合本系统。

 

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