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智能稱(chēng)重僅表適用于所有電阻式或應(yīng)變式測(cè)力傳感器；它的非線性誤差不太于滿(mǎn)刻度的0，。1%；具有毛重、凈重、皮重的顯示和皮重、最大量程的設(shè)定以及分度值調(diào)整、零點(diǎn)自動(dòng)跟蹤、掉電數(shù)樹(shù)保護(hù)、幵機(jī)自診斷和自動(dòng)置零等功能；小數(shù)點(diǎn)有四種位置可以進(jìn)HRS232或電流環(huán)數(shù)據(jù)輸岀。
現(xiàn)對(duì)其主要電路特征、硬件結(jié)構(gòu)與原理、軟件設(shè)計(jì)等進(jìn)行分析和探討。
1模擬輸入接口電路及其特征
精心設(shè)計(jì)模擬輸入接口電路，是保證整套儀表的精度及穏定性的關(guān)鍵。模擬輸入接口電路由儀器專(zhuān)用的高精度放大排、有源低通濾波器JCL7135型4片位高精度A/D轉(zhuǎn)換器等組成、如圖1所示。         

在圖1電路中.A,采用美國(guó)A/D公司的產(chǎn)品AD62U組成高精度放大感：它是在傳統(tǒng)的三片運(yùn)放方式的基礎(chǔ)上作一些改進(jìn)，絕對(duì)值校準(zhǔn)仗用一1、電阻玦就能對(duì)增益逬行準(zhǔn)確的制定’平片結(jié)構(gòu)卻激光晶片校準(zhǔn)使電路元件間的匹配和跟蹤恰到好處、從而保證了線路的良好性能。由于AD62O具有很髙的精度（最大非線性為40。ppm.最大失調(diào)電壓為
最大失調(diào)漂移為0-6Mv/C）,并且比傳統(tǒng)的三片運(yùn)放組成的電路性能優(yōu)越，因此將它用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是較理想的器件。
由G、Cz、C3、Rz、R3、R〈、A2組成三階有源濾波器.對(duì)階躍輸入具有低通貝塞爾特性最小過(guò)沖響應(yīng)和快速上升功能，其阻斷頻率偵一3dB）設(shè)置為2Hz,它能很好地降低噪聲，提高測(cè)量精度。
在忽略傳感器的非線性持征時(shí).傳感器的輸出電壓為：
rT&EL=礦G.
式中。——傳感器的靈敏度；E——傳感器的激勵(lì)電壓;Gf傳感器的満刻度負(fù)荷值；。一-一被稱(chēng)物體重量。
傳感器的輸出加到&的輸入端.若A的5腳接到模擬地，則它的輸岀為：
式中為&的放大系數(shù)。
如圖1所示，與常用的儀用放大器不同的是5腳并沒(méi)有接到模擬地，而是接到A、死、R,、Ra組成的反相比例放大器的輸出端，所以有：
將以）式與（3）式進(jìn)行比較，可以看岀的輸出H向負(fù)向發(fā)生了固定偏彩值.因而可以充分利用ICL7135從一2V到+2V的輸入信號(hào)范圍，由此可將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的內(nèi)斜辯率提高一倍。
E通過(guò)&進(jìn)行濾波后加到ICL7135的輸入端,E通過(guò)精密電阻分壓后得到參考電壓U蕉f加到了ICL7135的第2腳JCL7135將模擬量變?yōu)閿?shù)字量,最終的數(shù)字讀數(shù)為：
<4）式表明，采用、電壓比率測(cè)量法，可減輕對(duì)激勵(lì)源高精度和高穩(wěn)定度的要求和壓力一ICL7135是雙積分A/D轉(zhuǎn)換器。其本身的積分敦應(yīng),已對(duì)50Hz市電及其較筒次蒞氓有良好的抑制能力,故軟件設(shè)計(jì)時(shí)，可不專(zhuān)門(mén)針對(duì)抗工頻進(jìn)行處理，但在和用A/D器件本身的性能消除工瀕的干擾時(shí)，應(yīng)注意収A/D電路的信號(hào)積分工作時(shí)冋為工頻的整數(shù)倍。

2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與工作原理

系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示;。

2-1MCS—51系列單片機(jī)稱(chēng)重儀表的核心是MCS一
51系列單片機(jī)8031-由于系統(tǒng)本身不帶只讀存儲(chǔ)器(ROM),外部通過(guò)74LS373地址鎖存器擴(kuò)展了一片電可編程只讀存儲(chǔ)器＜EPROM)2764,作為程序存儲(chǔ)器，用于存放系統(tǒng)的控制程度、顯示器、鍵盤(pán)和打印機(jī)的監(jiān)控程序等.同時(shí)也擴(kuò)展了一片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理。
8031通過(guò)擴(kuò)展一片可編程并行I/O器8155與數(shù)據(jù)采集部件1CL7135聯(lián)接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理。數(shù)據(jù)的輸入和輸岀.由一片鍵盤(pán)、顯示器接口芯片8279來(lái)完成.
打印輸出設(shè)備是嵌入儀器面板上的TP-150微型打印機(jī)，該機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)并行接口方法.由于打印機(jī)內(nèi)部沒(méi)有數(shù)據(jù)鎖存能力，所以8031的數(shù)據(jù)口已,經(jīng)74LS373鎖存后.與打印機(jī)的數(shù)據(jù)線以?仁相連.
2-2數(shù)據(jù)的管理、聯(lián)機(jī)存取和在線修改
稱(chēng)重儀表的RS232通訊接口.擴(kuò)展了一片MAX211,用于進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換及重量數(shù)據(jù)的發(fā)送，可與上位機(jī)進(jìn)行通訊，組成稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)管理系統(tǒng)。
儀表擴(kuò)展了一片串行E2PROM2402,它不但具有ROM的長(zhǎng)期非易失性，而且具有RAM的聯(lián)機(jī)隨機(jī)可讀性«2402的信息可聯(lián)機(jī)存取,掉電后又不丟失信息，主要用于稱(chēng)重仗表的數(shù)據(jù)標(biāo)定.零位跟蹤時(shí)間范圍的調(diào)整，最大量程、小數(shù)點(diǎn)、分度間距、波特率的設(shè)定等數(shù)據(jù)的在線修改。
2402的容量2KB.結(jié)構(gòu)為256X8,辛用單電源5V供電，它的引腳圖以及與8031的連接方法如圖3所示。

SDA和SCL兩條雙向總線通過(guò)一上拉電阻接至5V、并采用12C一bus(Inter—ln-tergradCircuitbu”)匯流總線技術(shù)、將所有的控制命令和數(shù)據(jù)傳輸均納入該兩總統(tǒng)執(zhí)行、從而實(shí)現(xiàn)對(duì)2402的讀寫(xiě)。
2-3掉電保護(hù)線路
単片機(jī)系統(tǒng)中的RAM是易失性的數(shù)據(jù)存情器，一旦電源去掉、內(nèi)部的所有信息均會(huì)失去,故采用了如圖4所示的掉電保護(hù)線路。本稱(chēng)重儀表釆用的RAM為K264,該芯片有一個(gè)可前于掉電保護(hù)。

圖4中頃為電壓比較
器、穩(wěn)壓管W提供3-5V穩(wěn)壓值、當(dāng)Vw為十5V吋.R：上的分壓值由尸丄5V、使Uj輸岀也它高電T-,6264處于工作狀態(tài)、單片機(jī)可對(duì)RAM逬行俘儲(chǔ)*當(dāng)電源掉電時(shí)、七展葉始下降；當(dāng)
Ut寫(xiě)U,輸出均為低電平.RAM逬人數(shù)據(jù)保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)重新上電時(shí).\¥c躍變?yōu)?5V.U1輸出端會(huì)出現(xiàn)瞬間尸疣脈沖,由于R..C的積分延時(shí)tE：不會(huì)立即升至高電平：當(dāng)延時(shí)結(jié)束.電源電壓穩(wěn)定時(shí),CEz升為高電平,RAM轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)。
3系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
基于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的思想,對(duì)每個(gè)子程序模塊單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試,使程序避免重復(fù)性且具有清晰的總體結(jié)構(gòu).最后組成完整的軟件匸系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：主程序、數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理程序、鍵盤(pán)處理程序、顯示及打印程序、數(shù)據(jù)通訊程序、超載報(bào)警程序等.系統(tǒng)主程序框圖如圖5所示.
主程序完成系統(tǒng)的初始化、打印、顯示及鍵盤(pán)掃描功能.數(shù)據(jù)采集程序是完成對(duì)傳感器信號(hào)的采集、數(shù)字濾波以及標(biāo)度變換等功能。
數(shù)據(jù)處理程度是將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，最后得出真實(shí)的重量值。
鍵盤(pán)處理程序是完成鍵盤(pán)信號(hào)的輸入，系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定.系統(tǒng)數(shù)據(jù)的核定等功能.
數(shù)據(jù)通訊程序是完成重量數(shù)據(jù)，通過(guò)RS-232或電流環(huán)接口輸岀的功能，并可與上位機(jī)連接，組成稱(chēng)量管理系統(tǒng)。
超載報(bào)警程序是對(duì)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)與系統(tǒng)設(shè)定的最大重量值進(jìn)行比較，對(duì)超載重量數(shù)據(jù)進(jìn)行聲光報(bào)警。
4結(jié)束語(yǔ)
智能稱(chēng)重儀表系統(tǒng)硬件全部自行設(shè)計(jì).結(jié)構(gòu)合理；而軟件采用模塊化設(shè)計(jì),調(diào)試簡(jiǎn)單.總體結(jié)構(gòu)清晰.可以滿(mǎn)足實(shí)吋測(cè)量和數(shù)據(jù)處理的要求。該稱(chēng)重仗表檢測(cè)精度高、功能全、工作可靠、價(jià)格可在電子商器中廣泛應(yīng)用。

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