本文介紹了一種采用3個cpu實現定量稱重控製的方案。給出了3個微控製器的連接方式和相應的軟件流程,實踐證明它可滿足定量稱重儀表技術的要求。

1　引言

定量稱重控製技術越來越成熟,它追求快速、準確、可靠。快速性和準確性是一對矛盾,為解決這一對矛盾,我們研製過雙CPU的定量稱重控製器,較好地解決了這一矛盾,但是由於存在軟件組合異常,可靠性指標不高。目前單片微控器的集程度越來越高,功能越來越完善,且價格日趨降低,采用多單片微控製器組成係統,成本可以接受。我們在定量稱重控製器中,采用了一種3個CPU的方案,既解決了快速性和準確性的矛盾,又提高了係統的可靠性,防止了雙CPU方案可能產生的軟件組合異常問題。

2　控製器硬件設計
主機的作用:接收夾袋狀態信號,輸出關.合袋夾動作,從甲、乙機的到秤信號,讀取各秤的累計袋數和累計重量,並將總累計袋數和重量值送給上位機。

甲、乙機的作用:讀取各緩衝料鬥的料位狀態,根據傳感器變換的重量值往秤鬥中進行快、中、慢加料,根據主機給的信號進行放料。

單片微控製器的選擇:主機主要完成協調功能,程序量不大,可選擇片內程序存儲器小,且引腳較少的的單片微控製器,這種微控製器必須有全雙工串行口和一定的外中斷識別能力。我們選擇了AT90S2313,它內部還具有串行EEPROM和WDT,體現了真正的單片特性,較以往的單片微控器省去了相應的擴展電路。甲、乙機的程序量相對主機的大,要配置顯示和鍵盤電路,需要較強的外擴展能力,我們選擇了與主機同係列的單片微控製器AT90S4414,它的內部同樣具備串行EEPROM和WDT,也省去了這部分擴展電路。累計袋數和累計重量值是通過主機和甲、乙機的串行口進行的,涉及放料部分的信息處理是由它們的並行口和外中斷協調的。

3　相應係統軟件的設計

稱重控製係統的主要工作流程如下:開機後,甲、乙機根據各自緩衝料鬥的料位狀態,往各自秤鬥中加料,並不斷判斷到秤狀態,到秤後,進行落差補償,向主機申請放料。主機不斷判斷袋夾按鈕是否按下,按下後主機控製袋夾關閉,袋夾關閉到位後,判斷甲、乙機是否有到秤的,若有,則通知甲、乙機可以放料,延時一定時間後,主機控製打開袋夾,放下裝滿料的袋子,甲或乙機又進行裝料循環,主機又進入袋夾按鈕是否按下和甲、乙機是否到秤的判斷。在這種硬件條件下,就不怕甲、乙機同時放料衝突。由於主機的兩個外中斷優先級不一樣,即使它們同時申請中斷,主機也不會同時中斷,也就不會同時放料。甲、乙機可以從容地裝料,仿佛對方不存在。主機的軟件工作流程:

(1)初始化,包括中斷和定時器的初始化,與甲、乙機聯絡信號的初始化。
(2)判斷按紐按下狀態,若未按下,等待,否則,到(3)。
(3)判斷甲、乙機是否到秤,若不到秤,等待,否則,到(4)。
(4)清到秤標誌,給甲或乙機發出放料信號。
(5)延時到一定時間後,打開袋夾,同時清除給甲或乙機的放料信號,返回(2)。

外中斷服務程序0:
(1)禁止外中斷1中斷。
(2)設定甲機到秤標誌。
(3)返回。
外中斷服務程序1:
(1)禁止外中斷0中斷。
(2)設定乙機到秤標誌。
(3)返回。
定時器0中斷服務程序:
(1)判斷按鈕按下狀態,為高,到(4),為低,到(2)。
(2)延時一段時間,判斷按鈕按下狀態,為高,到(4),為低,到(3)。
(3)設定按紐按下標誌。
(4)重裝定時器初值,返回。
甲或乙機到秤後,向主機發出放料申請,然後分別進入等待放料狀態,判斷主機給出的放料信號,直到可以放料。在放料的同時,清除送給主機的到秤信號。

4　進一步的討論

一些較大稱重控製係統中采用並進行處理技術是為了提高係統的速度,完成實時性很強的任務。它將一個單機串行處理有時很難在一定約束條件下解決的問題,簡化為相對簡單且時間上可同時進行的子問題,滿足了諸如實時性等約束條件。由於集成電路的集成度越來越高,價格不斷下降,這種並行處理技術可以在一些小係統中采用,解決單機串行處理所無法解決的問題。就我們所設計的這個測控係統,如果用一個CPU控製兩個模擬通道和兩個功率輸出通道,並進行必要的顯示控製,同時解決快速性和準確性的問題,這是不可能的。即使采用速度很快的CPU,由於A.D轉換器的速度匹配不上,還要進行數字濾波計算、重量判斷,在快速裝料過程中不能達到同時準確到秤判斷,也解決不了問題。但是,我們采用雙CPU或3CPU,這一問題的的解決變得簡單了。它的成功就在於利用了並行處理的思想。因此,在今後類似的小係統中,可以移植或簡化一些以往由於成本的原因僅在大係統中使用的技術,在硬件條件的允許下,可以使問題的解決變得簡單。

5　結束語

本文給出了一種可以解決定量稱重控製的快速性、準確性和可靠性的方案。它采用了較新的單片微控製器,使稱重控製器設計更為簡單、可靠。它所采用的技術思想,可以為其他類似係統所借鑒。

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