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1. 概述

現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展對(duì)其稱重技術(shù)提出了更高的要求。在工業(yè)測(cè)量中還沒(méi)有讓人們期待的電子秤出現(xiàn)。多年來(lái)，人們一直期待測(cè)量準(zhǔn)確、價(jià)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(chǎng)。 最近，國(guó)內(nèi)相繼開(kāi)發(fā)出一批技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大的電子稱重專用集成電路，典型產(chǎn)品有重慶中易電測(cè)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(hào)，它們均屬于多功能電子稱重集成電路。運(yùn)算精度達(dá)到 16 位以上，適合設(shè)計(jì)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(gè)品種的電子稱重系統(tǒng)，符合國(guó)際法制組織（ OIML ） No76-1規(guī)范中Ⅲ 級(jí)電子秤標(biāo)準(zhǔn)。 本文給出了電子稱重系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。 電子秤是主要由電源、稱重傳感器、單片機(jī)、鍵盤 / 開(kāi)關(guān)、 LED 顯示器等部分構(gòu)成。目前國(guó)際化的趨勢(shì)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(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性該，可靠性高等，其功能趨向是稱重計(jì)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(jì)

2.1 電路中使用了一片模擬開(kāi)關(guān) MC4066 ， 一片雙運(yùn)放 TL062, 一片二輸入端四與非門 MC4011 ，一片七達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)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(chǔ)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(jì)次數(shù)）、 LJ （累計(jì)）、 LZ( 累計(jì)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(biāo)定開(kāi)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(guò)電源退偶電路之后的輸出電壓。

2.2 ZEM 引腳說(shuō)明

 

2.2.1 ZEM207 型多量程電子稱重集成電路 ZEM207 支持 6 位共陽(yáng)極 LED 數(shù)顯和 7 個(gè)符號(hào)位、 4×4 鍵盤掃描、 鍵盤標(biāo)定、 按鍵蜂鳴（即按下鍵時(shí)蜂鳴器發(fā)聲）。具有自動(dòng)清零、自動(dòng)去皮（直接去皮或采用預(yù)置數(shù)的方法來(lái)去皮），清除、累計(jì)次數(shù)、累計(jì)重量、自動(dòng)零位調(diào)整、零位自動(dòng)跟蹤等先進(jìn)功能。 同時(shí)，還可通過(guò)高級(jí)設(shè)置實(shí)現(xiàn)跟蹤零位等功

能，在特殊場(chǎng)合下允許內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換器向用戶開(kāi)放。 打開(kāi) ZEM207 的設(shè)置開(kāi)關(guān) SW 進(jìn)入了調(diào)試狀態(tài)，顯示“ LLLLLL ”表示開(kāi)機(jī)初始工作脈沖低于 256( 空稱脈沖范圍應(yīng)為 256～15000) 。開(kāi)機(jī)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(guò) 15000即可通過(guò)自檢。 顯示 “HHHHHH ” 重量超過(guò)設(shè)置的最大量程。 顯示“ UUUUUU ” 開(kāi)機(jī)初始脈沖超過(guò) 15000 （在自檢過(guò)程中若出現(xiàn)這種情況，說(shuō)明脈沖大于 15000 ）。 顯示“ bl ”電源低電壓指示。 顯示“ dt × ”小數(shù)點(diǎn) 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(diǎn)在設(shè)定位置）。

顯示“ 0 ”累計(jì)次數(shù) ( 小數(shù)點(diǎn)在設(shè)定位置 ) 。

顯示“ 0.00 ”累計(jì)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(chǎng)定量測(cè)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(duì)象的不同來(lái)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(diǎn)和慢進(jìn)料點(diǎn)，并可根據(jù)物料、流速、落差等因素隨時(shí)修改設(shè)定值。 ZEM301 能自動(dòng)累計(jì)袋數(shù)和總重量。 考慮到某些物料會(huì)粘附在料斗上從而影響測(cè)量精度，在每次裝料前都自動(dòng)減去皮重， 并通過(guò) CPU 對(duì)卸料過(guò)程進(jìn)行模糊控制。

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

“啟停”鍵：?jiǎn)?dòng) / 暫停功能 , 未開(kāi)始前為啟動(dòng) , 灌裝過(guò)程中為暫停。

“卸料” 鍵 : 在停止時(shí)為 “開(kāi)卸料 / 關(guān)卸料”, 運(yùn)行時(shí)不起作用。

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

( 快進(jìn) )4# 引腳 : 接低電平為開(kāi) , 接高電平為關(guān)。

( 慢進(jìn) )3# 引腳 : 接低電平為開(kāi) , 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(kāi)卸料門。

“ OH ” : 快進(jìn) ( 到設(shè)定下限值時(shí)停止 ) 。

“ OL ”：慢進(jìn)（到設(shè)定上限值時(shí)停止）。

“ OP ” : 自動(dòng)去皮。

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

“ Od-tB ” ( 延時(shí) 2):Od 為卸料等待時(shí)間，等 CPU 檢測(cè)到料倉(cāng)重量為某一定值時(shí)即進(jìn)入 tB 延時(shí)階段，延時(shí)結(jié)束后進(jìn)入下一循環(huán)。

“ O= ” : 等待。

“ On ”：手動(dòng)卸料（開(kāi)門 / 關(guān)門）。

2.2.3 ZEM303 型計(jì)價(jià) / 稱重集成電路 ZEM303 增加了七位計(jì)價(jià)功能，金額累計(jì)可達(dá) 10 萬(wàn)元，適用于各種計(jì)價(jià)電子臺(tái)秤。 為便于現(xiàn)代化管理， ZEM303 還具有 RS232 串行接口，本機(jī)編號(hào)為 0～99 ，波特率為1200bps～19200bps （分五檔），可進(jìn)行連續(xù)通信或受控通信。 最多可將100 臺(tái)電子稱與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，可供大型商場(chǎng)使用。 用戶通過(guò)鍵盤可選擇稱重模式或者計(jì)價(jià)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(guò)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(hào)，其電壓幅度為微伏級(jí)。 還不足以將信號(hào)放大到與 A/D 參考電壓相匹配的程度，所以必須加一級(jí)前置放大器來(lái)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(jì)

系統(tǒng)主程序控制 ZEM 系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運(yùn)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。 初始化程序主要完成對(duì) ZEM 封裝模塊內(nèi)專用寄存器、單片機(jī)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(jìn)行計(jì)數(shù)器讀取、零點(diǎn)校正、過(guò)載檢測(cè)等工作。 

4. 結(jié)論

此電子稱重集成電路外圍簡(jiǎn)單，成本低廉，無(wú)需配 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，簡(jiǎn)化了其他形式的稱重系統(tǒng)， ZEM 為實(shí)現(xiàn)電子稱重系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了有利條件。

【參考文獻(xiàn)】

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