一種地磅稱(chēng)重儀表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間：21/09/10
來(lái)源：
訪(fǎng)問(wèn)次數(shù)：2394
汽車(chē)衡俗稱(chēng)地磅, 是商家用于大宗貨物計(jì)量的主要稱(chēng)重設(shè)備。隨著高精度稱(chēng)重傳感器技術(shù)的日趨成熟, 機(jī)械式地磅逐漸被精度高、穩(wěn)定性好、操作方便的電子汽車(chē)衡所取代。稱(chēng)重儀表即稱(chēng)重顯示儀表, 是汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)的重要組成部分, 現(xiàn)今的稱(chēng)重儀表隨著電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 功能日趨多樣化。
1 稱(chēng)重系統(tǒng)
稱(chēng)重系統(tǒng)組成如圖1-1所示。
全電子衡器稱(chēng)重系統(tǒng)主要由秤體、稱(chēng)重傳感器、稱(chēng)重顯示儀表、外設(shè)4大部分組成。秤體為承重部分, 包括接線(xiàn)盒和信號(hào)電纜;稱(chēng)重傳感器將重量壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出;輸出的模擬信號(hào)經(jīng)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)、數(shù)字處理后轉(zhuǎn)換為重量數(shù)字顯示;稱(chēng)重儀表的各種通訊接口可與打印機(jī)、大屏幕顯示器、上位機(jī)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)等外設(shè)相連。
2 稱(chēng)重儀表硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)控制任務(wù)的需要, 該儀表功能多, 硬件占用大量I/O口資源, 采用ARM系列控制器可只用一塊芯片, 但成本提高, 且需操作系統(tǒng)管理各項(xiàng)任務(wù)。從成本考慮, 稱(chēng)重儀表采用兩塊STC90C52RC單片機(jī)作為控制器, 主機(jī)主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)與顯示等實(shí)時(shí)性要求高的任務(wù);從機(jī)負(fù)責(zé)打印、網(wǎng)絡(luò)通訊等數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)。主機(jī)與從機(jī)之間采用SPI通信完成數(shù)據(jù)交換。硬件框圖如圖2-1所示。
2.1 電源
電源可采用變壓器或開(kāi)關(guān)電源供電, 從電源效率考慮采用開(kāi)關(guān)電源, 并配備12V蓄電池備用, 上電充滿(mǎn)后, 由從機(jī)監(jiān)控進(jìn)行浮充, 掉電后對(duì)稱(chēng)重儀表供電。開(kāi)關(guān)電源采用兩塊LM2596芯片設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn), 獲取5V、9V、12V電源。
2.2 主機(jī)外圍硬件
數(shù)字傳感器與主機(jī)之間的接口采用RS422接口。主機(jī)采集傳感器數(shù)據(jù), 若數(shù)據(jù)正常, 數(shù)據(jù)處理后, 采用AT24C256進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ);若數(shù)據(jù)異常, 則進(jìn)行錯(cuò)誤代碼處理并顯示。現(xiàn)場(chǎng)顯示采用數(shù)碼管, 可接大屏幕顯示器放大顯示。數(shù)碼管采用共陰連接, 動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示。采用4-20m A電流環(huán)接口可進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸;采用DS1302便于顯示日期、時(shí)鐘;IC卡為維護(hù)人員提供信息認(rèn)證, 蜂鳴器進(jìn)行儀表異常報(bào)警提示;硬件結(jié)構(gòu)如圖2-2。
2.3 從機(jī)外圍硬件
從機(jī)主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)性要求不太高的任務(wù)打印和數(shù)據(jù)上傳, 稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)經(jīng)主機(jī)傳輸給從機(jī)后打印, 從機(jī)經(jīng)過(guò)串口發(fā)送數(shù)據(jù)給打印機(jī)打印數(shù)據(jù), 現(xiàn)場(chǎng)出票。鍵盤(pán)設(shè)計(jì)為矩陣鍵盤(pán), 共4*6=24個(gè)按鍵;從機(jī)只完成掃描任務(wù), 具體按鍵處理由主機(jī)負(fù)責(zé)。GPRS DTU保持與監(jiān)控中心的連接, 通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)到企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù), 完成更高層次的數(shù)據(jù)管理。如圖2-3所示。
3 稱(chēng)重儀表軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)稱(chēng)重儀表功能任務(wù)多的情況, 采用操作系統(tǒng)不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求, 且程序量較大, 運(yùn)行中RAM明顯不足, 故采用兩塊單片機(jī)用中斷方式進(jìn)行處理。
3.1 主機(jī)程序設(shè)計(jì)
主機(jī)程序主要完成稱(chēng)重、顯示、按鍵狀態(tài)處理及與上位機(jī)的聯(lián)系。程序流程圖如圖3-1所示。
3.2 從機(jī)程序設(shè)計(jì)
從機(jī)程序負(fù)責(zé)按鍵掃描、顯示、打印及GPRS數(shù)據(jù)傳輸, GPRS數(shù)據(jù)傳輸由于采用的是模塊, 只需按協(xié)議向串口發(fā)送數(shù)據(jù)即可。程序流程圖如圖3-2。
4 調(diào)試測(cè)試
調(diào)試按模塊調(diào)試通過(guò)后進(jìn)行集成。PCB制板由三塊組成, 一塊集成數(shù)碼管, 一塊為打印機(jī)驅(qū)動(dòng), 一塊為其他硬件集成。硬件調(diào)試過(guò)程中數(shù)碼管顯示亮度略顯不足, 可改為靜態(tài)顯示。GPRS信號(hào)的頻率經(jīng)過(guò)PCB板耦合后, 干擾稱(chēng)重顯示, 加屏蔽后解決。長(zhǎng)時(shí)間上電后隨著蠕變會(huì)產(chǎn)生漂移, 為避免誤差過(guò)大, 需進(jìn)行零點(diǎn)跟蹤后歸零。軟件調(diào)試過(guò)程中由于按鍵的掃描由于任務(wù)多, 需安排好掃描時(shí)間, 避免延遲時(shí)間過(guò)久, 甚至不響應(yīng)。該稱(chēng)重儀表只兼容ZEMIC (中航電測(cè)) 的傳感器, 測(cè)試過(guò)程中數(shù)據(jù)可靠、顯示穩(wěn)定, 監(jiān)控中心收到的數(shù)據(jù)穩(wěn)定, 誤碼率低。
5 小結(jié)
該稱(chēng)重儀表功能多, 分解任務(wù)后, 采用雙單片機(jī)控制簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì), 通過(guò)中斷方式解決了實(shí)時(shí)性的問(wèn)
