现代电子技术的飞速发展，极大地推动了物料包装技术水平的提高，尤其是电子称重控制器为散装物料的精准包装提供了技术基础。

一、系统的组成与特点

电子称重控制器主要由压力传感器、信号放大、A/D转换、LCD、键盘、单片机、远程数据传输模块、打印输出接口等组成。本称重控制器采用51系列单片机89C52，它具有8K FLASH程序存储器，可以满足电子称重控制器基本功能的需要。

电源模块采用开关电源，将市电转换为12V和5V的直流电，作为传感器及电子称重控制器电源。

称重传感器采用悬臂式称重传感器MBB系列，额定负载输出为3mV/V。称重传感器在称重灌装电子称重设备上的应用一般可采用1只，或2～3只并联的方式使用；秤斗或夹袋装置，通过吊挂装置直接挂在悬臂式称重传感器上，传感器将重量信号转换为微弱的毫伏电压信号传送给电子称重控制器。基本工作流程为：

传感器→OP放大→A/D转换→单片机→显示屏

二、A/D转换

电子称重控制器的A/D转换部分采用双积分A/D转换。 双积分A/D转换器（见图1 A/D转换原理图）的工作过程分为采样和比较两个阶段。
   

转换前，逻辑控制电路使S3闭合计数器全部清零、积分电容C1放电至零，S3断开。采样脉冲到来时，转换开始，模拟开关S1闭合使输入信号Vin加到反相积分器输入端，以固定时间T1内向电容器充电，使积分器U2A输出端电压从0开始增加（极性与Vin相反），同时启动计数器对时钟脉冲从零开始计数。当到达预定时间T1时，计数器的计数值表示为N1，采样阶段结束。此时计数器发出溢出脉冲使计数器清零，根据Vin的极性，电子开关S2将与Vin极性相反的基准电压Vref加到反相积分器输入端，积分器对Vref以固定速率反向积分，其输出端电压向零电平方向斜变，与此同时计数器重新开始计数，进入比较阶段。当U2A输出端电压下降到零，过零比较器U2B输出端发出关门信号，关闭计数门停止计数，此时计数器值为N2，对应时间间隔为T2。至此一次转换过程结束。

计数器记录的脉冲数N2表示了被测电压Uin在T1时间内的平均值，从而实现了A/D转换。双积分A/D转换器在T1时间内采的是输入电压的平均值，因此具有很强的抗工频干扰的能力。在转换过程中，正向、反向两次积分所采用的是同一积分器。因此，在两次积分期间（一般在几十到数百毫秒之间），R、C和脉冲源等元器件参数的变化对转换精度的影响均可忽略。

三、称重显示

电子称重控制器的显示部分没有使用以前的LED数码管显示，而是采用了带有字符对比度调节功能的128*64的点阵液晶显示，工作电压为5V。可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示。出于成本及够用即可的原则考虑，汉字显示部分没用采用自带汉字库的点阵液晶，而是自制了100多个16*16的汉字点阵字模，每个汉字点阵为32字节；数字及字符显示包括了0～9的数字和52个大小写的英文字母，同时自制了多种图形符号，使用户在去皮、称重、标定等操作的过程中，更加简单、直观、方便。构成了全中文人机交互图形界面。采用89C52的P0口与点阵液晶的并口数据线进行数据通讯；P1口控制液晶的片选，时钟脉冲，芯片使能、读写等操作。

四、远程数据传输

为满足定量灌装电子称重设备使用厂家对每日产品打包数量等参数的统计，本控制器设计预留了可与厂家监控中心远程通讯的功能模块。

为了使电子称重控制器的数据能够简单、可靠传输，远程传输功能模块采用了RS485方式。单片机89C52的P3.0和P3.1分别为串行通讯UART的RXD和TXD，但是由于RS232方式传输距离短，不适合定量灌装电子称重设备要求的远距离传输应用；故在远距离传输中，该控制器利用UART的RXD和TXD进行了RS485的转换 。 实 现了 远 距 离传输。

485芯片采用了SP485。该芯片为半双工收发器，数据传输速率高达5Mbps。SP485芯片性能完全符合RS-485的差分信号传输原理。差分传输的信号对外部干扰能够起到很强的抗干扰能力；差分信号是一对大小相等而极性相反的对称信号，差分信号在PCB（印制线路板）上要被安排成“密近平行线”；用电缆连接两台设备时则采用并行排线或双绞线。在差分信号传输过程中会遇到外部干扰信号，但是，由于两根差分信号线始终在一起，因此干扰信号一般都会同时作用在两根信号线上，形成叠加在两根信号线上大小相等相位也相同的共模信号（共模信号是作用于差分信号线上的一对大小相等极性也相同的信号，共模信号往往来自于外部干扰）。差分信号在接收端是靠差分放大器来检测的。差分放大器只对两路输入信号之间的差值起放大作用，而对两路输入信号共同对地的电位不起作用，即差分放大器只对差分信号（有用信号）敏感，而对共模信号（干扰信号）形成抑制。这样，差分传输的信号就具备了很强的抗干扰能力，因此特别适用于中远距离通信或高速通信。这也是本电子称重控制器采用RS485方式进行远程数据通讯的原因。

五、打印输出

一些定量灌装电子称重设备使用厂家需要定期对生产班次、打包袋数等参数进行打印输出报表；本电子称重控制器预留了打印输出接口；当需要打印时，可直接将微型打印机的数据线插接至电子称重控制器的9针RS232接口上，通过选择液晶菜单中的打印菜单，按下确认键，即可打印输出所需的数据。

电子称重控制器的软件采用C语言编程，可方便的进行修改，移植，可最大限度的满足不同客户对设备功能的不同要求。

小结

本设计实现了定量灌装电子称重控制器的传感器信号采集、A/D转换、点阵液晶显示、远程数据传输、打印输出等功能。与机械结构配合形成了定量灌装电子称重设备，可对颗粒物料、粉状物料进行按预设重量自动称重，自动打包。

参考文献：

[1] 用单片机资源实现快速高精度数模转换 杜开出 电子技术应用 1995（9）：18—21.

[2] MCS-51，96系列单片机原理及应用孙涵芳 北京航空航天大学出版社，1995.

[3] 电子秤技术施汉谦，宋文敏 中国计量出版社，1991.9.

[4] 定量秤 中国计量出版社 顾水根1994.5.

 

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