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1. 概述

現(xiàn)代社會的發(fā)展對其稱重技術(shù)提出了更高的要求。在工業(yè)測量中還沒有讓人們期待的電子秤出現(xiàn)。多年來，人們一直期待測量準確、價格低廉的在工業(yè)發(fā)展中起到巨大作用的電子秤投放市場。 最近，國內(nèi)相繼開發(fā)出一批技術(shù)先進、功能強大的電子稱重專用集成電路，典型產(chǎn)品有重慶中易電測技術(shù)所生產(chǎn)的 ZEM 系列、S8 、 S9 系列專用 IC 。ZEM 系列包括 ZEM207 、 ZEM301 和 ZEM303 共三種型號，它們均屬于多功能電子稱重集成電路。運算精度達到 16 位以上，適合設(shè)計從最大稱量 1g （分辨率位 0.0002g ）到最大稱量 500t （分辨率為 0.1t ）的全系列、幾百個品種的電子稱重系統(tǒng)，符合國際法制組織（ OIML ） No76-1規(guī)范中Ⅲ 級電子秤標準。 本文給出了電子稱重系統(tǒng)的電路設(shè)計。 電子秤是主要由電源、稱重傳感器、單片機、鍵盤 / 開關(guān)、 LED 顯示器等部分構(gòu)成。目前國際化的趨勢是電子秤向小型化，模塊化，集成化，智能化，其技術(shù)性能趨向于速率高，準確度高，穩(wěn)定性該，可靠性高等，其功能趨向是稱重計量的控制信息和非控制信息并重的智能化電子秤。

2. 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 電路中使用了一片模擬開關(guān) MC4066 ， 一片雙運放 TL062, 一片二輸入端四與非門 MC4011 ，一片七達林頓驅(qū)動器 UN2003 （亦可用MC1413 代 替 ） , 一 片 3 線 /8 線 譯 碼 器 74HC138 ， 一 片 2KB 串 行E2PROM 存儲器 24C02 ，三端穩(wěn)壓器 7809 、 7805 各一片。 系統(tǒng)配 7 位LED 顯示器及 4×4 鍵盤，顯示單位可選擇克 (g) 、千克（ kg ）或噸（ t ）。 顯示屏上 JE （金額）、 LC （累計次數(shù)）、 LJ （累計）、 LZ( 累計重量 ) 。 TXD 表示串行輸出，RXD 為串行輸入， BT 代表低電壓指示， SW 為標定開關(guān)。 U+ 表示接 +9v 電源， UCC 表示接 +5v 電源。 U+L 表示 +9v電源U+ 經(jīng)過電源退偶電路之后的輸出電壓。

2.2 ZEM 引腳說明

 

2.2.1 ZEM207 型多量程電子稱重集成電路 ZEM207 支持 6 位共陽極 LED 數(shù)顯和 7 個符號位、 4×4 鍵盤掃描、 鍵盤標定、 按鍵蜂鳴（即按下鍵時蜂鳴器發(fā)聲）。具有自動清零、自動去皮（直接去皮或采用預(yù)置數(shù)的方法來去皮），清除、累計次數(shù)、累計重量、自動零位調(diào)整、零位自動跟蹤等先進功能。 同時，還可通過高級設(shè)置實現(xiàn)跟蹤零位等功

能，在特殊場合下允許內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換器向用戶開放。 打開 ZEM207 的設(shè)置開關(guān) SW 進入了調(diào)試狀態(tài)，顯示“ LLLLLL ”表示開機初始工作脈沖低于 256( 空稱脈沖范圍應(yīng)為 256～15000) 。開機能正常工作的最小脈沖數(shù)為 512 ，若脈沖小于 512 則顯示“ LLLLLL ” , 只要脈沖不超過 15000即可通過自檢。 顯示 “HHHHHH ” 重量超過設(shè)置的最大量程。 顯示“ UUUUUU ” 開機初始脈沖超過 15000 （在自檢過程中若出現(xiàn)這種情況，說明脈沖大于 15000 ）。 顯示“ bl ”電源低電壓指示。 顯示“ dt × ”小數(shù)點 位 置 設(shè) 定 0 ～4 。 顯 示 “ Fd × ” 分 度 值 設(shè) 定 1 ， 2 ， 5/10,20,50/100 ， 200 ， 500 。 顯示“H×××,×× ”最大量程輸入（由用戶設(shè)定） . 工作狀態(tài)：

顯示“ P 0.00 ”預(yù)置皮重（小數(shù)點在設(shè)定位置）。

顯示“ 0 ”累計次數(shù) ( 小數(shù)點在設(shè)定位置 ) 。

顯示“ 0.00 ”累計重量。

顯示“ HHHHHH ”表示超載。

2.2.2 ZEM301 型定量稱重集成電路 ZEM301 除保留 ZEM207 的功能之外，還增加了定量稱重的新穎功能，可滿足工業(yè)現(xiàn)場定量測控的需要。 其靜態(tài)設(shè)定精度為 0.2%～0.02% ，適用于液體定量灌裝或固體的定量包裝。 用戶可根據(jù)控制對象的不同來設(shè)定各種控制參數(shù)，例如設(shè)定每件重量、最小分度值、上限值、下限值、快近料點和慢進料點，并可根據(jù)物料、流速、落差等因素隨時修改設(shè)定值。 ZEM301 能自動累計袋數(shù)和總重量。 考慮到某些物料會粘附在料斗上從而影響測量精度，在每次裝料前都自動減去皮重， 并通過 CPU 對卸料過程進行模糊控制。

打開 ZEM301 的設(shè)置開關(guān) SW 并按下功能鍵，依次顯示：重量 →上限 → 延時 1 （ tA ） → 延時 2 （ tB ） → 重量 → …，以此循環(huán)進行下去。 用戶可對各種參數(shù)進行修改。

“啟停”鍵：啟動 / 暫停功能 , 未開始前為啟動 , 灌裝過程中為暫停。

“卸料” 鍵 : 在停止時為 “開卸料 / 關(guān)卸料”, 運行時不起作用。

“存儲”鍵 : 在定值參數(shù)設(shè)置菜單下 , 利用存儲鍵可存入設(shè)定參數(shù)。

( 快進 )4# 引腳 : 接低電平為開 , 接高電平為關(guān)。

( 慢進 )3# 引腳 : 接低電平為開 , 接高電平為關(guān)。

( 卸料 )2# 引腳 : 接低電平為關(guān)閉卸料門 ,接高電平為打開卸料門。

“ OH ” : 快進 ( 到設(shè)定下限值時停止 ) 。

“ OL ”：慢進（到設(shè)定上限值時停止）。

“ OP ” : 自動去皮。

“ OJ-tA ” ( 延時 1) ： 在 OJ 狀態(tài)下能自動累計稱重次數(shù)和重量。

“ Od-tB ” ( 延時 2):Od 為卸料等待時間，等 CPU 檢測到料倉重量為某一定值時即進入 tB 延時階段，延時結(jié)束后進入下一循環(huán)。

“ O= ” : 等待。

“ On ”：手動卸料（開門 / 關(guān)門）。

2.2.3 ZEM303 型計價 / 稱重集成電路 ZEM303 增加了七位計價功能，金額累計可達 10 萬元，適用于各種計價電子臺秤。 為便于現(xiàn)代化管理， ZEM303 還具有 RS232 串行接口，本機編號為 0～99 ，波特率為1200bps～19200bps （分五檔），可進行連續(xù)通信或受控通信。 最多可將100 臺電子稱與上位機聯(lián)網(wǎng)，可供大型商場使用。 用戶通過鍵盤可選擇稱重模式或者計價模式。

2.2.4 ZEM 模塊電源電路 可使用 3V 直流電源直接連接到模塊CPU ， 也可使用 3.3V 以上最高 12V 的直流電源通過模塊上的穩(wěn)壓芯片連接到到模塊內(nèi) CPU 引腳上 , 連接方式如圖 2 所示。

 

2.2.5 前置放大電路 稱重傳感器的輸出為微弱的低頻差分信號，其電壓幅度為微伏級。 還不足以將信號放大到與 A/D 參考電壓相匹配的程度，所以必須加一級前置放大器來提高放大倍數(shù)。 前置放大采用差分放大輸人，這既提高了輸人阻抗，又能有效抑制共模噪聲。

 

3. 軟件設(shè)計

系統(tǒng)主程序控制 ZEM 系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運行，它是專用集成電路稱重系統(tǒng)程序的框架。 系統(tǒng)上電后，對系統(tǒng)進行初始化。 初始化程序主要完成對 ZEM 封裝模塊內(nèi)專用寄存器、單片機工作方式及各端口的工作狀態(tài)的設(shè)定。 系統(tǒng)初始化之后， 進行計數(shù)器讀取、零點校正、過載檢測等工作。 

4. 結(jié)論

此電子稱重集成電路外圍簡單，成本低廉，無需配 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，簡化了其他形式的稱重系統(tǒng)， ZEM 為實現(xiàn)電子稱重系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計創(chuàng)造了有利條件。

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