0引言
由于受国内研发和制造水平的限制，仪表的技术含量、功能，特别是在称重精度、网络通信等方面与国外相比尚有一些差距[1]。那么，开发一款功能较完善，具有较高秤量精度和使用可靠性的可编程称重控制器，是本设计的重点。在控制过程方面，用户可以方便的实现各种复杂的控制过程，通过编制工作流程。在使用方面，为了满足工业现场对控制操作的要求，可通过键盘和LED显示结合来实现参数的设置、数据的查询、程序的编写和称重过程控制等操作，操作界面简单、易懂。除此之外，该控制器还要满足称重计量自动化的要求，不仅要给出重量信息，而且还因具有控制功能和管理功能，并提供屏幕显示。解决这个问题的途径之一是开发一块满足称重系统要求的印制电路板，直接插入电子计算机中，使称重显示控制器与计算机一体化。详细给出了称重控制器的设计方法，根据配料生产的工艺要求，采用单片微机设计，集测量控制一体化的新型称重控制器[2]。
1系统设计
本设计阐述了可编程称重控制器的设计方案，并对称重控制仪表的主要性能指标和各功能模块进行说明。
工作原理：质量（力）通过称重传感器转换为电信号,再以模拟量（数字量）的形式显示仪表上。称重系统主要由称重传感器、弱信号的放大和滤波电路、高数位A/D转换器、MCU和显示器等组成[3]。系统组成框图如图1所示。

2系统的工作原理
2.1总体方案的硬件设计[5]
(1)MCU的选型及最小系统的搭建。
(2)A／D转换器：芯片的选型及辅助电路的设计。
(3)按键显示模块：芯片选型及其电路设计。
(4)串行通讯接口(包括RS-232和RS-485接口)：芯片的选型及其电路设计。
(5)电源模块：芯片的选型以及电路设计。
2.2MCU部分
系统选用CIP-51系列的C8051F020单片机，作为测量控制仪表的核心。此单片机是完全集成的混
合信号系统级MCU，有64个数字I/O引脚。如图2所示C8051F020的模块示意图。

2.3A/D转换模块
本文选择了ICL7135。考虑到系统中其他因素的影响，12位的A/D芯片无法满足系统对控制精度的要求，需要14位或者更高精度的A/D芯片。所以，选择双积分型A/D转换器—ICL7135。另外，运用前置放大和滤波称重传感器，具有输出为微弱的低频差分信号，且电压幅度为微伏级的特点，有效地克服了干扰的影响。
2.4串行通讯模块
设计系统中，RS-232和RS-485接口同时具备，完成与上位机的数据通信。RS-232，适用近距离的数据传输，接线方式简单且灵活；RS-485，适用远距离、多点通信，常用于工业控制信号的传输和现场信息的采集。根据实际需要选用合适的串行通信标准。
2.5电源模块
一个硬件系统设计中，电源[7]是关键的一个部分，设计中需要考虑功率的容限、电源的输出电压及纹波干扰等因素。电源模块的电路图如3所示。

3.6称重系统的硬件主体
称重系统的硬件主体电路如图4所示，硬件电路中使用了七达林顿驱动器UN2003，二输入端四与非门MC4011，模拟开关MC4066，3/8线译码器，运放TL062等器件，系统配有4×4的键盘和7位的LED显示器，显示单位：克（g）、千克（kg）以及吨（t），可根据需要选择。显示屏上有8只发光二极管A-H,分别标示LW（零位）、PZ（皮重）、ZL（置零）、DJ（单价）、JE（金额）、LC（累计次数）、LJ（累计）及LZ（累计重量）。

3.7软件设计流程
软件设计主要完成：用户对需求功能的响应、软件的滤波处理、测得数据的采集及其处理、称重数据的显示和校正等功能。
3.7.1主程序的设计
主程序主要完成的功能：数据的采集、配料控制、数值显示等。主程序设计的流程：系统开机后，执行初始化子程序，再进入主循环，不断地查询按键是否动作，当查询到有键按下时，执行相应按键功能的子程序；无键按下时，则继续扫描。
3.7.2功能模块的程序设计
控制器具有的功能模块主要有：控制流程编写、称重标定、系统测试、时间和日期设置、全局参数设置、记录数据查询等。
3.7.3系统测试功能模块
通过按键，可对不同项目进行选择。例如：在显示称重的状态下，按下[测试]键，即可进入系统的测试功能。通过这种方式，可以测试仪表的各硬件功能，判断控制器的各项功能是否可以正常工作。
3.7.4全局参数功能测试模块
此模块的功能主要是对称重过程中的相关数据，如：参数的显示方式、串行通讯口的相关参数等进行设置。
3.7.5记录查询数据功能模块
记录数据查询功能模块主要用于查询称重过程中配料结果的历史记录。
3.7.6串行通信功能模块
串行通讯是可编程称重控制器不可或缺的一部分。本文串行通讯功能模块包括RS—232和RS—485两种标准串行接口，可实现对设备的远程管理和PC机组网的控制。
3.7.7软件滤波
采用软件滤波防止外界及系统本身对系统产生的干扰。
4硬件抗干扰的措施
4.1抗干扰的措施
抗干扰的主要措施：在切断来自配电系统和传输通道干扰的同时，也起到了削弱已进入仪表的部分干扰的作用。按照干扰进入仪表的方式分为：
·串模干扰
·共模干扰
·数字电路干扰
·电源和地线系统的干扰
4.2电容性耦合
4.3光电耦合器
光电耦合器具有强抗干扰能力的原因：
①抗干扰能力强是由于输入的阻抗较低，而干扰源的内阻很大导致的。根据分压原理，由于其所提供的能量很小，只能形成很微弱的电流。同理，只有在通过一定强度的电流时，光电耦合器输入部分的发光二极管才能发光；输出部分的光敏三极管对光的强度也有一定的要求。对于电压幅值很高的干扰，要使二极管发光是需要足够的能量的，从而使干扰得到有效抑制。
②光电耦合器阻止干扰噪声馈送到另一边。因为输入回路与输出回路之间的分布电容很小，绝缘电阻非常大。
③受外界光的干扰小。输入与输出回路之间是光耦合的，而且在密封条件下进行。
注意：光电耦合器的输入部分与输出部分必须分别采用独立的电源，否则隔离作用失去意义。
4.4开关量输入/输出通道的抗干扰隔离措施
由于开关量的输出电路可直接控制动力设备的启/停，所以通道引入的干扰更加强烈。对此，继电器和光电耦合器隔离是抗干扰隔离的主要措施。
继电器隔离：采用这种措施时，由于触点的负载能力强，可直接驱动动力回路，所以需把驱动器设置在继电器与输出锁存器之间。
继电器适用于对响应速度要求不高的启/停操作，其延迟时间需几十毫秒。
光电耦合器隔离：采用这种隔离方式，不需使用驱动器，一般的三态门即可满足要求。
此外，光电耦合器比适合于对启/停操作的响应时间要求比较高的输出控制系统，因为其延迟时间比较短。
必须对状态信号、控制信号以及数字量信号，进行全部的隔离，以使得两边电器上没有任何的关联。
4.5隔离的应用
在实际应用中，光电耦合器件均设置在模拟量输入/输出通道的模拟多路开关芯片上，模拟量输入（输出）通道：设置在A/D（D/A）芯片电路的数字信号上。接地的目的：在消除流经公共地线的各电路电流所产生的噪声电压干扰的同时，也消除了电磁场和地电位差对系统的影响。
5结论
该可编程称重控制器的研发过程中，重点应用80C51系列单片机工作原理特点以及C语言程序设计该系统。运用单片机在显示应用中外围芯片扩展的方法，整体上实现了电路相关的理论，提高了称重系统的应用能力。电子秤的高速和高精度在数字式电子称重系统设计中详细阐述[9]。

本文源于网络转载，如有侵权，请联系删除

深圳市卓禾仪器有限公司是一家专门从事称重仪表和全自动包装码垛生产线的研发及生产的高新技术企业，所生产的JY500系列称重显示控制器（包括配料秤仪表、皮带秤仪表、包装秤仪表、重量变送器等）高速高精度，使用寿命长。卓禾仪器有十数年的现场校验经验，在业内有良好的口碑，且有专门的售后工程师帮忙解决产品使用过程中遇到的技术问题，客户可以放心省心顺心的使用我司的产品。如果对我司的产品感兴趣，欢迎咨询。