来源：网络转载更新时间：2020-08-11 10:12:58点击次数：1861次
0引言
称重显示控制器是一种具有数字显示、开关量输岀、定值控制和通信功能的以微机为操作核心的称重控制装置。它是电子衡器的重要基础部件，直接影响电子衡器及电子称重系统的功能和性能。与合适的传感器及承重传力复位系统组合可组成配料秤、料斗秤、定值秤、平台秤、汽车秤等，广泛应用于电力、化工、建筑、冶金、交通运输、食品、军工等部门，是进行自动称重配料控制和生产过程自动化必不可少的重要检测、控制装置。
随着称重计量自动化水平的提高，对称重显示控制器的要求也越来越高。为实现低漂移、高稳定，本控制器采用低漂移、高增益放大器AD620和高分辨率的A/D转换器CS5550o为提高稳定性和可靠性,釆用集成度高的、抗干扰能力强的ST62单片机。
1ST62单片机介绍
ST62系列单片机是法国ST公司生产的简单、灵活、低价格的8位单片机,采用了独特的制造工艺和技术，大大提高了抗干扰能力。它专为嵌入式控制应用设计,特别适用于抗噪声和抗干扰能力强、性价比高的控制系统,具有以下主要性能：
根据控制器功能的需要，选用ST62系列的ST62T42BQ6单片机作控制芯片。该芯片具有8kB的Flash内部存储器，192字节的DATARAM,128字节的DATAEEPROM,最大时钟频率8MHz,有18个I/O引脚,6个复用8位A/D转换器，有SPI通信接口。控制器釆用ST62T42BQ6自身的A/D端口，及40x4的LCD驱动功能，构成6个操作按键、6位段码显示及6个保留图符显示的人机操作界面。
2称重显示控制器的硬件设计
控制器的硬件结构如图1所示。由于釆用了集成程度高的ST62单片机及AD芯片CS5550,整个控制器的硬件结构显得非常简单，提高了工作可靠性和抗干扰能力。
2.1直流放大与AD转移
这是本控制器硬件设计中的重要部位。放大器具有低功耗、低漂移、低失调、增益线性好的特点，才能对称重传感器的微弱信号进行不失真的放大，才能保证测量数据的精确。因此我们选用了美国AD公司近年推出的精密仪表放大器AD620作为该变送器的直流放大器。它是一个体积很小的8脚塑封的(DIP)器件。由于它的超B先进工艺,使其最大工作电流为1.3mA,输入失调电压为5两,输入失调漂移最大为1问/乞,共模抑制比93dB,增益范围1~1000,而且噪声低，使用简单方便，只需一个外接电阻来设定增益范围。AD620的增益计算：
G=(49.4k(VffG)+1,Rg=49.4kQ(C-1)式中：49.4k。为AD620内部设定电阻修正的标准阻值;&为外部增益调整，可在放大器的脚1和脚8之间跨接此高精度电阻来满足所需要的放大倍数。釆用仪表放大器AD620,其增益误差可小于0.01%,非线性小于0.002%0
本控制器的AD转换则釆用CirrusLogic公司的两通道Delta-Sigma模数转换器CS5550芯片。CS5550是一种便于设计、性价比高的小体积高集成解决方案，可确保电子秤厂商为客户提供测量精确、物美价廉的解决方案。
CS5550集两个模数转移器、两个放大器、一个基准电压电路和一个双向串口于一身，用于输出精确测量结果。它是一个双通道解决方案，通道1具有13位有效位，通道2有10位有效位，其卓越的性能建立在可靠的Delta-Sigma模数转移结构之上。同时,CS5550还包括了一个片内温度传感器，用于测量和补偿温度波动带来的误差，使其具有很好的温度稳定性，适于长期工作。为与微控制器通信，此芯片还具有双向串行接口，可以通过重新设置完成初始化和完全运转。
2.2键盘和LCD显示电路
本控制器的键盘设计采用了ST62单片机自带的A/D釆样输入功能。如图2所示，对单片机的AIN脚进行釆样，根据采样的电压值判断是否有按键发生，若有，是哪个按键被触发。此种键盘电路设计可节省MCU的I/O口，根据合理的电压分配可适用20个甚至更多按键的键盘设计。本控制器只用了6个按键。
本控制器采用单片机本身的40x4LCD驱动功能开发显示系统，液晶片一共54个笔画段，组成了一个6位七段数码显示器，每个数码还带有小数点。还有6段分别用于“调零”、“稳定”、“净重”、“打印”、“kg”、“Lb”6个标志，如图3所示。ST62T42BQ6最多可驱动160段笔画，这里只用了其中的54段。
根据不同的按键功能操作显示对应的内容。
2.3RS-232通信接口
釆用单片机SPI接口的SOUT.SIN管脚与MAX232芯片构成通用的RS-232接口，使得控制器可方便地连接远端的电脑和打印机处理称重值。
2.4开关量输出电路
该电路作为控制器向外输出信号之用。利用键盘将最高、最低设定值置入内存，仪表随时比较釆样值和设定值，并把比较结果以开关量方式输岀，达到控制外设的目的。开关量输出电路由光电耦合电路和输出继电器组成，如图4所示。
图4控制器开关量输出电路
3称重显示控制器的软件设计
软件程序设计釆用模块式结构，其优点是结构清晰、调试方便、易维护、易扩充。整个系统由采样、称重、键盘扫描、LCD显示、程序设定、打印通信、开关量输出等模块组成。总流程设计如图5所示。
系统上电启动后，首先进行初始化,对寄存器和各I/O端口进行设置;然后执行自检程序，自检无误后开始扫描键盘。当有按键触发时,经判断分别进行程序
图2控制器键盘电路设计
设定和功能键处理。若无键触发则对AD模块进行采样,并自动校零。若程序设定的Fi为Enable,则直接显示AD釆样的电压值后返回循环起点。反之，进入称重模块计算，将采样模块得到的数据进行零点修正和满度修正后，可作皮重处理，也可减去皮重作净重处理;得到的数再与开关量的高低设定值比较，输出设定的相应电平，达到控制的目的;然后显示称重值及相应状态;最后如有打印或通信要求,执行该段子程序后回到循环起点。
3.1釆样模块
称重过程中，即使经过足够时间的延迟，由于机械振动和电磁干扰等原因，采样得到的数也总会在真值附近抖动，使釆样精度有一定的偶然性。为了克服这个弊病，通常可采用多点采样取其平均值或多点釆样取其中值等方法。但这两种方法都有其不足之处：平均值法会引入干扰点误差;取中值法可能不在误差带中，因而都会引起较大读数误差。本控制器的釆样模块软件设计采用多点采样剔除坏点的办法，从而得到了满意的效果。
3.2程序模块
在程序设定模块中，可自由选择进入每个设定的内容，也可随时保存设置内容并退出，无需一兜到底经历每一项设定。程序设定的内容有：
0原始值显示
F2自动零点跟踪功能设置
F3波特率选择
F4打印功能
f5输出模式设定
f6称重值精度设置
f7单位显示设置
f8仪表精度标定模式
3.3称重模块
本控制器采用微控制器分析处理测量结果，从而大大提高了系统的精确度。在称重模块程序设计中釆用了非等分距分段的方法进行校正，其特点是函数基点的分段不是等距的，而是根据函数曲线形状变化率的大小来修正插值之间的距离。该插值法的原理如下：
在图6中用折线ab、bc、cd来代替曲线ab、bc、cd,可以写出各段的插值公式为
%，＞vd
呢+w-mvwk
W=\ / 、
wb+k2(v-*);*wVwK
wa+Ki(y-K)；Kwn式中：&=(吃-豚)/(vd-VJ;K2=(Wc-Wbv(J-*);Ki=(Wj-吃)/(*-此)；
3.4其余
另外，功能键设计有调零、皮重设定、毛重/净重切换、开关量高低值及电平设定、打印设定、无零检验设定等功能。
按键程序采用一键多用及组合键的设计,使得仪表面板简洁明快，操作也极为方便。
4结束语
本称重显示控制器结构简单，釆用高集成芯片简化了电路,缩小了控制器的体积，且操作方便，使用6个按键，根据LCD显示就可完成多种功能操作，运行可靠,抗干扰能力强，有很好的推广应用价值。
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