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現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，極大地推動了物料包裝技術(shù)水平的提高，尤其是電子稱重控制器為散裝物料的精準(zhǔn)包裝提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

一、系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)

電子稱重控制器主要由壓力傳感器、信號放大、A/D轉(zhuǎn)換、LCD、鍵盤、單片機(jī)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸模塊、打印輸出接口等組成。本稱重控制器采用51系列單片機(jī)89C52，它具有8K FLASH程序存儲器，可以滿足電子稱重控制器基本功能的需要。

電源模塊采用開關(guān)電源，將市電轉(zhuǎn)換為12V和5V的直流電，作為傳感器及電子稱重控制器電源。

稱重傳感器采用懸臂式稱重傳感器MBB系列，額定負(fù)載輸出為3mV/V。稱重傳感器在稱重灌裝電子稱重設(shè)備上的應(yīng)用一般可采用1只，或2～3只并聯(lián)的方式使用；秤斗或夾袋裝置，通過吊掛裝置直接掛在懸臂式稱重傳感器上，傳感器將重量信號轉(zhuǎn)換為微弱的毫伏電壓信號傳送給電子稱重控制器。基本工作流程為：

傳感器→OP放大→A/D轉(zhuǎn)換→單片機(jī)→顯示屏

二、A/D轉(zhuǎn)換

電子稱重控制器的A/D轉(zhuǎn)換部分采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換。 雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的工作過程分為采樣和比較兩個階段。

轉(zhuǎn)換前，邏輯控制電路使S3閉合計(jì)數(shù)器全部清零、積分電容C1放電至零，S3斷開。采樣脈沖到來時，轉(zhuǎn)換開始，模擬開關(guān)S1閉合使輸入信號Vin加到反相積分器輸入端，以固定時間T1內(nèi)向電容器充電，使積分器U2A輸出端電壓從0開始增加（極性與Vin相反），同時啟動計(jì)數(shù)器對時鐘脈沖從零開始計(jì)數(shù)。當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定時間T1時，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值表示為N1，采樣階段結(jié)束。此時計(jì)數(shù)器發(fā)出溢出脈沖使計(jì)數(shù)器清零，根據(jù)Vin的極性，電子開關(guān)S2將與Vin極性相反的基準(zhǔn)電壓Vref加到反相積分器輸入端，積分器對Vref以固定速率反向積分，其輸出端電壓向零電平方向斜變，與此同時計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)，進(jìn)入比較階段。當(dāng)U2A輸出端電壓下降到零，過零比較器U2B輸出端發(fā)出關(guān)門信號，關(guān)閉計(jì)數(shù)門停止計(jì)數(shù)，此時計(jì)數(shù)器值為N2，對應(yīng)時間間隔為T2。至此一次轉(zhuǎn)換過程結(jié)束。

計(jì)數(shù)器記錄的脈沖數(shù)N2表示了被測電壓Uin在T1時間內(nèi)的平均值，從而實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。雙積分A/D轉(zhuǎn)換器在T1時間內(nèi)采的是輸入電壓的平均值，因此具有很強(qiáng)的抗工頻干擾的能力。在轉(zhuǎn)換過程中，正向、反向兩次積分所采用的是同一積分器。因此，在兩次積分期間（一般在幾十到數(shù)百毫秒之間），R、C和脈沖源等元器件參數(shù)的變化對轉(zhuǎn)換精度的影響均可忽略。

三、稱重顯示

電子稱重控制器的顯示部分沒有使用以前的LED數(shù)碼管顯示，而是采用了帶有字符對比度調(diào)節(jié)功能的128*64的點(diǎn)陣液晶顯示，工作電壓為5V。可以顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示。出于成本及夠用即可的原則考慮，漢字顯示部分沒用采用自帶漢字庫的點(diǎn)陣液晶，而是自制了100多個16*16的漢字點(diǎn)陣字模，每個漢字點(diǎn)陣為32字節(jié)；數(shù)字及字符顯示包括了0～9的數(shù)字和52個大小寫的英文字母，同時自制了多種圖形符號，使用戶在去皮、稱重、標(biāo)定等操作的過程中，更加簡單、直觀、方便。構(gòu)成了全中文人機(jī)交互圖形界面。采用89C52的P0口與點(diǎn)陣液晶的并口數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；P1口控制液晶的片選，時鐘脈沖，芯片使能、讀寫等操作。

四、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸

為滿足定量灌裝電子稱重設(shè)備使用廠家對每日產(chǎn)品打包數(shù)量等參數(shù)的統(tǒng)計(jì)，本控制器設(shè)計(jì)預(yù)留了可與廠家監(jiān)控中心遠(yuǎn)程通訊的功能模塊。

為了使電子稱重控制器的數(shù)據(jù)能夠簡單、可靠傳輸，遠(yuǎn)程傳輸功能模塊采用了RS485方式。單片機(jī)89C52的P3.0和P3.1分別為串行通訊UART的RXD和TXD，但是由于RS232方式傳輸距離短，不適合定量灌裝電子稱重設(shè)備要求的遠(yuǎn)距離傳輸應(yīng)用；故在遠(yuǎn)距離傳輸中，該控制器利用UART的RXD和TXD進(jìn)行了RS485的轉(zhuǎn)換 。 實(shí) 現(xiàn)了遠(yuǎn) 距 離傳輸。

485芯片采用了SP485。該芯片為半雙工收發(fā)器，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)5Mbps。SP485芯片性能完全符合RS-485的差分信號傳輸原理。差分傳輸?shù)男盘枌ν獠扛蓴_能夠起到很強(qiáng)的抗干擾能力；差分信號是一對大小相等而極性相反的對稱信號，差分信號在PCB（印制線路板）上要被安排成“密近平行線”；用電纜連接兩臺設(shè)備時則采用并行排線或雙絞線。在差分信號傳輸過程中會遇到外部干擾信號，但是，由于兩根差分信號線始終在一起，因此干擾信號一般都會同時作用在兩根信號線上，形成疊加在兩根信號線上大小相等相位也相同的共模信號（共模信號是作用于差分信號線上的一對大小相等極性也相同的信號，共模信號往往來自于外部干擾）。差分信號在接收端是靠差分放大器來檢測的。差分放大器只對兩路輸入信號之間的差值起放大作用，而對兩路輸入信號共同對地的電位不起作用，即差分放大器只對差分信號（有用信號）敏感，而對共模信號（干擾信號）形成抑制。這樣，差分傳輸?shù)男盘柧途邆淞撕軓?qiáng)的抗干擾能力，因此特別適用于中遠(yuǎn)距離通信或高速通信。這也是本電子稱重控制器采用RS485方式進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊的原因。

五、打印輸出

一些定量灌裝電子稱重設(shè)備使用廠家需要定期對生產(chǎn)班次、打包袋數(shù)等參數(shù)進(jìn)行打印輸出報(bào)表；本電子稱重控制器預(yù)留了打印輸出接口；當(dāng)需要打印時，可直接將微型打印機(jī)的數(shù)據(jù)線插接至電子稱重控制器的9針RS232接口上，通過選擇液晶菜單中的打印菜單，按下確認(rèn)鍵，即可打印輸出所需的數(shù)據(jù)。

電子稱重控制器的軟件采用C語言編程，可方便的進(jìn)行修改，移植，可最大限度的滿足不同客戶對設(shè)備功能的不同要求。

小結(jié)

本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了定量灌裝電子稱重控制器的傳感器信號采集、A/D轉(zhuǎn)換、點(diǎn)陣液晶顯示、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、打印輸出等功能。與機(jī)械結(jié)構(gòu)配合形成了定量灌裝電子稱重設(shè)備，可對顆粒物料、粉狀物料進(jìn)行按預(yù)設(shè)重量自動稱重，自動打包。

參考文獻(xiàn)：

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