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3CPU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　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器,這種微控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　相應軟件的設計

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器,使硬件設計更為簡單、可靠。它所采用的技術思想,可以為其他類似係統所借鑒。

[參考文獻]

[1]胡春海.雙CPU定量包裝電子秤[J].自動化儀表,1998,19(9):23-24.

 

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