随着电子技术和微电脑的快速发展，智能称重仪表正逐步取代传统的机械称量系统，在计量、定量称重等系统的应用越来越广泛。本文介绍的智能型数字显示称重仪表，采用嵌入式单片计算机，其显著特点是集高精度计量、在线通讯、在线修改参数、报警及实时显示等于一身，定量称重仪表的大部分功能集成于一块电路板上，仪器可靠性高、体积小，便于用户安装使用。系统采取了特殊的自诊断、保护和抗干扰措施，具有较高的实用价值。

称重仪表硬件设计原理

该定量称重仪表可同时接入二路拉压传感器输入信号，并可为拉压传感器提供桥路电压，A／D采用∑～ △型高精度模数转换器，单片机采用内置8KFlashRAM的AT89C52，由于不需外扩程序储存器，可有效减小线路板面积，提高工作稳定性。采用E2PROM 型的X5045作为数据存储器，存储工作过程中所需的某些参数。键盘用于参数的设置，本设计采用4个薄膜按键，通过键值组合及显示提示，可完成多组参数的键入及多组信息的显示，如波特率设置、称量的皮重显示等。显示为双6位LED，其中第l位为毛、净重或动态补偿状态指示，后5位为称重值。通讯接口采用RS一485方式，其有效运传距离为1200米，便于现场组成测控系统。在仪表的后置面板上，安装了20个接线端子，分别用于拉压传感器工作电源的输出、仪表交流电源的输入及称重上、下限报警的输出。为方便用户的使用，所有报警输出均采用继电器触点形式。图】中的D／A转换用于有计量控制系统时的控制系统的给定。

定量称重仪表主要技术参数及功能

l、量程：单位Kg或g，最大为99999Kg(或g)，量程自动转换，测量精度为±0．1％。
2、回差：量程的干分比，最大为999。
3、报警上、下限：量程的干分比，最多三位，共4路。
4、皮重：默认值为零，具体数值可由键盘或上位机输入。
5、动态补偿方式：由键盘设置或由上位机指令补偿。
6、显示错误信息：如补偿信息丢失、校秤信息丢失、皮重信息丢失、量程信息丢失、零点及满标度信息丢失等。为适于定量包装生产过程的称重，该仪器内置了一个简单实用的消除称重误差的控制算法。由于称重系统主要由传感器误差、定量称重仪表误差及干扰误差组成，前两种误差是由系统硬件决定的，为系统所固有，而干扰误差主要来自于称量体的振动、喂料机构的惯性、料仓的压力变化、物料流动状态的变化以及物料对称量体的冲击、落差等。这些可称为称重过程中的干扰因素，是随机的。该仪器采用预估补偿值和修正控制值来跟踪这些随机干扰的变化，以此达到消除或尽可能减少干扰所引起的称重误差的目的。其具体过程如下：
先求出误差预估补偿值：

N的取值既不能太大，也不能太小。若太大，会降低称重仪器对随机干扰的跟踪灵敏度，严重时甚至形成数据饱和现象，起不到及时跟踪的目的：若太小，则受单次称重干扰的影响较大，容易造成后续称量中的虚假补偿。因此，N的取值大小要由具体情况及试验确定。
在求出称量误差的平均值后，采用下面的修正公式来更改控制值：



式中，u(K+1)为第K+1次的控制值，d为e跟踪范围的上很。
上式中的修正算法表明，当]el>d时，控制系统的给定值需要新设定，以消除干扰的影响，使控制系统尽快趋于稳定，对精度要求不是很高的控制系统，d值可取设定值的5％。该预估补偿算法无需建立系统的新的数学模型，算法简单且易于计算，能有效提高称重系统的控制性能。
 

与上位机的通信协议

该仪器在接入测控系统时，其通信网络拓扑形式为上位机一点对下位机多点形式，因此作为下位机的该称重仪表必须有自己的站号，该站号可由用户予以设置。此外，用户还可以设置通信时的波特率。该定量称重仪表以ASCII码数据形式与上位机进行串行通讯，一台上位机最多可与256台称重仪表通信，通信内容如下：

l、上位机向下位机
传送数据长度固定，共为30字节，其中导引码2字节，分机站号2字节，分站1、2号通道设置参数种类一致，分别为通道量程5字节(高位在前)，回差3字节，报警上限、下限各3字节，补偿方式1字节(1表示下位机自动补偿，0表示上位机指令补偿)，异或值校验字2字节。

2、下位机往上位机
传送的数据长度固定，共为16字节，其中导引码2字节，分机站号2字节，数据12字节，即每通道6字节，具体为显示值5字节，数据性质说明1字节(如净重、毛重数据等)，异或值校验2字节。

该定量称重仪表采用嵌入式计算机及其外围接口电路技术，既可单机使用也可作为下位机方便入网，组成功能更为齐全的测控系统。通过合理的软硬件优化和集成，该称重仪表具有较高的性能价格比。经现场使用，实际运行表明，该称重仪表参数设置方便，显示清晰，具有较强的稳定性及抗干扰能力，使用方便，仪器的精度较高，具有一定的推广价值。

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