1簡述
伴隨著電子信息技術和電子信息技術的迅速發展趨勢,傳統式的腳踏式稱重儀表正逐漸被根據嵌入式係統的電子器件稱重儀表所替代。電子器件稱重儀表具備特性靠譜、容積精巧、便於安裝應用等特性,被普遍地用以各種各樣計量檢定、定量分析稱重設備中[1]。現階段稱重儀表關鍵的發展趨向是選用模塊化設計，根據硬件配置或手機軟件的樂高積木式組成來完成不一樣的作用要求。比如客戶明確提出的規定後，隻需在儀表機箱裏采用不一樣的線路板組成或變更編碼存儲處理芯片。文中設計方案的儀表盤中模擬量輸入收集與模塊關鍵承擔重量傳感器數據收集和邏輯性控製，在其中A/D變換處理芯片采用英國CirrusLogic企業的CS5532ASZ；儀表盤顯示器選用高像素和亮度高、使用期長的真空泵熒光顯示器，且采用VFD專用型操縱／驅動器處理芯片CS16312，該處理芯片集成化了VFD顯示信息操縱、功能鍵操縱、LED顯示信息操縱等作用。VFD顯示信息控製模塊並選用獨立的微控製器，促使顯示器實用性很強；Ethernet插口控製模塊選用通用性串口通信轉以太網接口機器設備ZNE-10T，將儀表盤RS232網絡升級到Internet互聯網。開關電源采用英國輸出功率集成化企業的TOP224Yic設計片式集成化電路，具備經濟效益高、性能參數高、可完成多通道輸出等優勢。儀表盤中每個控製模塊相對性單獨，控製模塊中間通信選用規範的RS232接口，便捷依據要求組成，比如儀表盤運用場地沒有以太網接口接通道，由於應用規範的RS232接口，儀表盤傳輸數據則能夠挑選近距直接與電子計算機的COM口聯接或是長距離另加RS232轉RS485的控製模塊聯接到別的的控製板上。另外，規範的插口也促使便捷將儀表盤控製模塊用具備相近作用的商品取代，如客戶準備應用觸摸顯示屏顯示信息實際操作，隻需將含有RS232接口觸摸顯示屏替代目前的VFD顯示信息控製模塊就可以。
2係統設計方案
儀表盤分成五個一部分模擬量輸入收集與操縱、VFD(真空泵熒光顯示器)顯示信息、Ethernet插口、IO拓展插口及開關電源，總體架構如圖所示1所顯示。

2.1開關電源
真空泵熒光顯示器（VACUUMFLUORESCENTDISPLAY）是以真空泵整流管發展趨勢而成的顯示器件，由發送電子器件的負極（直熱式，通稱鎢絲）、加快操縱電子流的柵極、玻璃基板上印上電極和夜光粉的陽極氧化及柵網和玻蓋組成。在鎢絲兩邊再加上要求的鎢絲工作電壓，使負極溫度做到6000C上下而放射性熱電子，再將陽極氧化再加上正工作電壓，因柵極的功效而放射性熱電子加快，可能相互之間衝擊性而激起夜光粉，而使夜光粉發亮[4]。
依據上邊描述，再融合收集模塊、Ethernet插口控製模塊供電係統，將全部儀表盤必須的供電係統狀況歸納以下表：

根據上述規定，本儀表盤采用英國輸出功率集成化企業TOPSwitch係列產品片式電源變壓器處理芯片，該係列產品處理芯片具備集成化PWM控製板和MOSFET輸出功率開關管、適用極寬的輸入交流電流和頻率範疇、外圍電路簡易，成本費便宜，處理芯片自身功能損耗低，開關電源的整體高效率達到80％等特性[2]。
模擬量輸入收集與控製器和VFD顯示信息板都必須+9V工作電壓供電係統，且收集板上A/D變換規定模擬量輸入參照工作電壓規定較嚴苛，為了更好地不互相影響，分為雙路供電係統。依據二塊板輸出功率規定，設計方案一路10V/0.4a工作電壓曆經LM340T5變換給模擬量輸入收集與控製器供電係統，VFD顯示信息板則選用12V/0.2A經LM340T5變換供電係統。I/O板必須的+24V工作電壓則立即設計方案一路24V/0.2A。
依據VFD顯示信息供電係統規定，最先設計方案一路-37V/0.2A工作電壓曆經LM317轉換成-30V，做為CS16312EN的參照工作電壓，再應用4.7V穩壓極管將工作電壓拉漲成-25V收到鎢絲一端，而鎢絲中間3.3V/145mA壓力差則是在-25V工作電壓的基本上反串表演上工作電壓為3.3V的不共地工作電壓，那樣就可得到 鎢絲另一端-21.7V工作電壓。曆經試驗檢測認證，該VFD供電係統計劃方案行得通。
依據規定，電路關鍵一部分電源變壓器設計方案如圖2所顯示。

2.2模擬量輸入收集與模塊
如圖所示3所顯示，控製模塊關鍵包括AD轉換電源電路和MCU以及他外圍電路。
稱重儀表的精密度關鍵在於A/D變換處理芯片的屏幕分辨率。A/D變換處理芯片的挑選對決策儀表盤特性尤為重要，文中儀表盤采用CirrusLogic企業的CS5532ASZ轉化器，該處理芯片是高集成度的ΔΣ模數轉換器，運用了電荷守恒技術，其屏幕分辨率做到24位。處理芯片內部有一個極低噪音的換流器平穩儀表放大器，較大 增益值達到64倍。該ADC特別適合精確測量稱重儀表、過程管理、科學研究和診療等主要用途的單/雙旋光性小數據信號[3]。
圖上重量傳感器脈衝信號連接ADIN+、ADIN-，曆經有電容器電感器構成的過濾互聯網清除高頻率影響後送進安全通道1。脈衝信號在CS5532中曆經放大、AD轉換、過濾，最終模擬信號從SDO輸出到MCU，等候進一步解決。MCU根據SDI線對CS5532開展安全通道挑選、前置放大器增益值、校準方法及其數據信息輸出頻率等設定。SDI和SDO是在時鍾信號SCLK的相互配合下開展存取數據，CS是片選數據信號，低電頻合理。CS5532與MCU的實際聯接如圖所示3所顯示。AD轉換必須一個精準平穩的模擬量輸入參照工作電壓，本儀表選應用DC-DC元器件ZY0505BD造成防護9V工作電壓再選用標準工作電壓處理芯片LM236-2.5直到精準平穩的2.9V參照工作電壓。
本儀表盤的主控製板采用TI公司MSP430F147，該單片機設計具備超功耗、16位RISC構造、強勁的解決工作能力、係統軟件工作中平穩等特性。為使係統軟件平穩靠譜運作，應用帶I2C串行通信CMOSE2PROM、精細校準控製板和看門狗1計時器的監管處理芯片CAT1161，且儀表盤斷電仍需儲存的數據儲存在CAT1161內置的16KE2PROM中。此外與VFD顯示信息控製模塊、以太網接口控製模塊串行通訊接口采用美信企業的MAX202CSE。控製模塊中IO電源電路與IO拓展電路圖講解一樣，故在IO拓展控製模塊中敘述。

2.3VFD顯示信息控製模塊
如圖4所顯示，AT89C52與VFD專用型操縱處理芯片CS16312EN通訊是應用了三根口線。P1.0與CS16312的DIN相接用以數據信息輸入。P1.1與DOUT相接用以數據信息輸出。P1.2與CLK相接，造成串行通信時鍾信號。P1.3與STB相接，造成數據信息/指令鑒別數據信號。DOUT口是N斷麵開漏輸出，故外接4.7K上拉電阻。CS16312處理芯片內建了OSC，震蕩頻率從外接電阻器決策，電阻器典型值為51K。CS16312的7根GRID線分別收到VFD的柵極（grid）G1--G7,13根SEG線與VFD的陽極氧化(anode)P1—P13相接。動態性掃描儀顯示信息由CS16312內建硬件配置電源電路全自動進行。GRID線循環係統輸出柵極掃描儀數據信號，SEG線輸出取之內部顯示信息RAM區與之相匹配的顯示信息數據信號[4]。

腳位KEY1～KEY4和SK1～SK6能夠一起組成4×6電腦鍵盤掃描儀電源電路，在顯示信息周期時間的尾端掃描儀數據信息將儲存在鍵值數據信息RAM內，24個功能鍵應用3個字節數儲存。本儀表盤數字鍵盤和按鍵一共有20個，因此 設計方案了4×5電腦鍵盤掃描儀電源電路。CS16312的LED驅動鎖存的低4位相匹配於LED0～LED3腳位，每一個腳位的較大 驅動器工作能力為50mA。當其數值0時，LED燈亮；數值1時，LED燈滅。

2.4Ethernet插口控製模塊
如圖所示5所顯示，Ethernet插口控製模塊電源電路的關鍵元器件是ZNE-10T，該元器件是廣州致遠電子器件有限責任公司開發設計的一款內嵌式計算機設備，它內部集成化了TCP/IP協議棧，客戶運用它能夠輕輕鬆鬆完成內嵌式機器設備的互聯網作用[5]。ZNE-10T具備10M以太網接口，較大 115200bps的串口波特率，多種多樣工作方式(UDP、TCPServer、TCPClient)，功能損耗低於200mW等特點。ZNE-10T使RS232或RS485網絡升級到以太網接口，促使向以太網接口傳送數據等同於串口通信傳送數據(配備好控製模塊的IP地址、子網掩碼、網關ip、串口波特率等主要參數)。采用ZNE-10T大大縮短了儀表盤開發進度，且機器設備價錢不高。
如圖所示5所顯示，J0是帶2個LED燈的以太網接口RJ45插口，ZNE-10T機器設備中腳位LED_RXD和LED_TXD是以太網接口數據信息推送接受顯示燈輸出口，因此 將兩腳位聯接在RJ45插口LED燈上用以標示推送接受情況。圖上D1是網線水晶頭聯接一切正常顯示燈。ZNE-10T機器設備腳位TXD和RXD是串口通信數據信號接受推送口，應用ZNE-10T時，RXD、TXD立即和MSP430的UTXD1、URXD1相接。留意應用時要將模擬量輸入收集與控製器上的跳線帽拔掉，促使UTXD1、URXD1腳位不與MAX202相接，以防串口通訊接到影響。此外RST_H腳位用以ZNE-10T機器設備校準，低電頻合理，立即與MSP430的P6.4腳位。
2.5IO拓展控製模塊
I/O電源電路采用鎖存74HC373，該處理芯片具備三態係統總線驅動器工作能力。由於MSP430F147全部端口號全是雙向口線，本儀表盤采用P4端口號做為輸出端口號，P5端口號做為輸入端口號。74HC373鎖存數據信號LE由P6.1、P6.2、P6.3經3-8譯碼器74HC138得到 。I/O都選用光耦隔離，提高抗幹擾能力。在其中輸出電壓外接，即輸出電壓能夠依據必須聯接，最大抗壓為50V。

3結語
本儀表盤特性平穩、設計方案有效、功能齊全、應用靈便,能廣泛運用於各種各樣秤重當場,考慮不一樣客戶的必須，應用前景寬闊。其有效的硬件配置模塊化設計、方便快捷的Internet互聯網接入、美觀大方的VFD工業觸摸屏設計方案最能體現當今電子器件稱重儀表的發展前景。

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