1 　 引言

定量称重控制技术越来越成熟 ,它追求快速、准确、可靠。 快速性和准确性是一对矛盾 ,为解决这一对矛盾 ,我们研制过双 CPU的定量称重控制器,较好地解决了这一矛盾,但是由于存在软件组合异常 ,可靠性指标不高。 目前单片微控器的集程度越来越高,功能越来越完善 ,且价格日趋降低,采用多单片微控器组成系统 ,成本可以接受。 我们在定量称重控制器中,采用了一种 3 CPU的方案 ,既解决了快速性和准确性的矛盾,又提高了系统的可靠性 ,防止了双 CPU方案可能产生的软件组合异常问题。

2 　 硬件设计

主机的作用: 接收夹袋状态信号,输出关 /合袋夹动作 ,从甲、乙机的到秤信号 ,读取各秤的累计袋数和累计重量 ,并将总累计袋数和重量值送给上位机。

甲、乙机的作用: 读取各缓冲料斗的料位状态 ,根据传感器变换的重量值往秤斗中进行快、中、慢加料,根据主机给的信号进行放料。

单片微控器的选择: 主机主要完成协调功能 ,程序量不大,可选择片内程序存储器小 ,且引脚较少的的单片微控器 ,这种微控器必须有全双工串行口和一定的外中断识别能力。 我们选择了 AT90S2313,它内部还具有串行 EEPROM 和 WDT,体现了真正的单片特性 ,较以往的单片微控器省去了相应的扩展电路。 甲、乙机的程序量相对主机的大,要配置显示和键盘电路 ,需要较强的外扩展能力 ,我们选择了与主机同系列的单片微控器 AT90S4414,它的内部同样具备串行 EEPROM 和 WDT,也省去了这部分扩展电路。 累计袋数和累计重量值是通过主机和甲、乙机的串行口进行的 ,涉及放料部分的信息处理是由它们的并行口和外中断协调的。

3 　 相应软件的设计

系统的主要工作流程如下: 开机后 ,甲、乙机根据各自缓冲料斗的料位状态 ,往各自秤斗中加料 ,并不断判断到秤状态 ,到秤后 ,进行落差补偿 ,向主机申请放料。 主机不断判断袋夹按钮是否按下,按下后主机控制袋夹关闭 ,袋夹关闭到位后,判断甲、乙机是否有到秤的,若有 ,则通知甲、乙机可以放料 ,延时一定时间后,主机控制打开袋夹 ,放下装满料的袋子,甲或乙机又进行装料循环 ,主机又进入袋夹按钮是否按下和甲、乙机是否到秤的判断。

在这种硬件条件下,就不怕甲、乙机同时放料冲突。 由于主机的两个外中断优先级不一样,即使它们同时申请中断,主机也不会同时中断,也就不会同时放料。甲、乙机可以从容地装料,仿佛对方不存在。

主机的软件工作流程:

( 1) 初始化,包括中断和定时器的初始化,与甲、乙机联络信号的初始化。

( 2) 判断按纽按下状态,若未按下 ,等待,否则 ,到( 3)。

( 3) 判断甲、乙机是否到秤 ,若不到秤 ,等待 ,否则,到( 4)。

( 4) 清到秤标志 ,给甲或乙机发出放料信号。

( 5) 延时到一定时间后 ,打开袋夹 ,同时清除给甲或乙机的放料信号 ,返回 ( 2)。外中断服务程序 0 :

( 1) 禁止外中断 1中断。

( 2) 设定甲机到秤标志。

( 3) 返回。

外中断服务程序 1 :

( 1) 禁止外中断 0中断。

( 2) 设定乙机到秤标志。

( 3) 返回。

定时器 0中断服务程序:

( 1) 判断按钮按下状态,为高,到 ( 4) ,为低 ,到 ( 2)。

( 2) 延时一段时间,判断按钮按下状态 ,为高 ,到 ( 4) ,为低 ,到 ( 3)。

( 3) 设定按纽按下标志。

( 4) 重装定时器初值 ,返回。

甲或乙机到秤后,向主机发出放料申请,然后分别进入等待放料状态 ,判断主机给出的放料信号,直到可以放料。 在放料的同时 ,清除送给主机的到秤信号。

4 　 进一步的讨论

一些较大系统中采用并进行处理技术是为了提高系统的速度,完成实时性很强的任务。 它将一个单机串行处理有时很难在一定约束条件下解决的问题,简化为相对简单且时间上可同时进行的子问题 ,满足了诸如实时性等约束条件。由于集成电路的集成度越来越高 ,价格不断下降,这种并行处理技术可以在一些小系统中采用,解决单机串行处理所无法解决的问题。 就我们所设计的这个测控系统 ,如果用一个 CPU控制两个模拟通道和两个功率输出通道,并进行必要的显示控制,同时解决快速性和准确性的问题 ,这是不可能的。 即使采用速度很快的CPU,由于 A /D转换器的速度匹配不上,还要进行数字滤波计算、重量判断 ,在快速装料过程中不能达到同时准确到秤判断 ,也解决不了问题。但是 ,我们采用双 CPU或 3 CPU,这一问题的的解决变得简单了。 它的成功就在于利用了并行处理的思想。 因此 ,在今后类似的小系统中 ,可以移植或简化一些以往由于成本的原因仅在大系统中使用的技术 ,在硬件条件的允许下 ,可以使问题的解决变得简单。

5 　 结束语

本文给出了一种可以解决定量称重控制的快速性、准确性和可靠性的方案。 它采用了较新的单片微控器 ,使硬件设计更为简单、可靠。 它所采用的技术思想,可以为其他类似系统所借鉴。

 

[参考文献 ]

[ 1] 胡春海. 双 CPU 定量包装电子秤 [ J ]. 自动化仪表, 1998, 19( 9): 23-24.

 

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