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一種汽車衡稱重儀表的設計與實現

發布時間:2020-10-21 13:39:57 |來源:

汽車衡俗稱地磅,是商家用於大宗貨物計量的主要稱重設備。隨著高精度稱重傳感器技術的日趨成熟,機械式地磅逐漸被精度高、穩定性好、操作方便的電子汽車衡所取代。稱重儀表即稱重顯示儀表,是汽車衡稱重係統的重要組成部分,現今的稱重儀表隨著電子技術與計算機技術的發展,功能日趨多樣化。
1稱重係統
稱重係統組成如圖1-1所示。

稱重係統組成圖

圖1
全電子衡器稱重係統主要由秤體、稱重傳感器、稱重顯示儀表、外設4大部分組成。秤體為承重部分,包括接線盒和信號電纜;稱重傳感器將重量壓力信號轉換成電信號輸出;輸出的模擬信號經放大、濾波、A/D轉、數字處理後轉換為重量數字顯示;稱重儀表的各種通訊接口可與打印機、大屏幕顯示器、上位機計算機管理係統等外設相連。
2稱重儀表硬件設計
根據控製任務的需要,該儀表功能多,硬件占用大量I/O口資源,釆用ARM係列控製器可隻用一塊芯片,但成本提高,且需操作係統管理各項任務。從成本考慮,稱重儀表采用兩塊STC90C52RC單片機作為控製器,主機主要負責現場數據的處理、存儲與顯示等實時性要求高的任務;從機負責打印、網絡通訊等數據傳輸的任務。主機與從機之間采用SPI通信完成數據交換。硬件框圖如圖2-1所示。
2.1電源

稱重儀表硬件框圖

電源可釆用變壓器或開關電源供電,從電源效率考慮釆用開關電源,並配備12V蓄電池備用,上電充滿後,由從機監控進行浮充,掉電後對稱重儀表供電。開關電源采用兩塊LM2596芯片設計實現,獲取5V、9V、12V電源。
2.2主機外圍硬件
數字傳感器與主機之間的接口采用RS422接口。主機釆集傳感器數據,若數據正常,數據處理後,采用AT24C256進行數據存儲;若數據異常,則進行錯誤代碼處理並顯示。現場顯示采用數碼管,可接大屏幕顯示器放大顯示。數碼管采用共陰連接,動態掃描的方式顯示。釆用4-20n)A電流環接口可進行遠距離傳輸:采用DS1302便於顯示日期、時鍾;IC卡為維護人員提供信息認證,蜂鳴器進行儀表異常報警提示;硬件結構如圖2-2。
2.3從機外圍硬件
從機主要負責實時性要求不太高的任務打印和數據上傳,稱重數據經主機傳輸給從機後打印,從機經過串口發送數據給打印機打印數據,現場出票。鍵盤設計為矩陣鍵盤,共4*6=24個按鍵;從機隻完成掃描任務,具體按鍵處理由主機負責。GPRSDTU保持與監

稱重儀表程序流程圖

控中心的連接,通過GPRS網絡上傳數據到企業數據庫,完成更高層次的數據管理。如圖2-3所示。
3稱重儀表軟件設計
根據稱重儀表功能任務多的情況,釆用操作係統不能滿足實時性要求,且程序量較大,運行中RAM明顯不足,故釆用兩塊單片機用中斷方式進行處理。
3.1主機程序設計
主機程序主要完成稱重、顯示、按鍵狀態處理及與上位機的聯係。程序流程圖如圖3-1所示。
3.2從機程序設計
從機程序負責按鍵掃描、顯示、打印及GPRS數據傳輸,GPRS數據傳輸由於采用的是模塊,隻需按協議向串口發送數據即可。程序流程圖如圖3-2。
4調試測試
調試按模塊調試通過後進行集成。PCB製板由三塊組成,一塊集成數碼管,一塊為打印機驅動,一塊為其他硬件集成。硬件調試過程中數碼管顯示亮度略顯不足,可改為靜態顯示。GPRS信號的頻率經過PCB板耦合後,幹擾稱重顯示,加屏蔽後解決。長時間上電後隨著蠕變會產生漂移,為避免誤差過大,需進行零點跟蹤後歸零。軟件調試過程中由於按鍵的掃描由於任務多,需安排好掃描時間,避免延遲時間過久,甚至不響應。該稱重儀表隻兼容ZEMIC(中航電測)的傳感器,測試過程

稱重儀表程序流程圖

中數據可靠、顯示穩定,監控中心收到的數據穩定,誤碼率低。
5小結
該稱重儀表功能多,分解任務後,采用雙單片機控製簡化程序設計,通過中斷方式解決了實時性的問題,降低了成本。儀表的多種網絡接口方便了數據與設備的管理,便於企業掌握現場數據信息。

 

文章來源於網絡轉載,侵刪

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