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行業(yè)動(dòng)態(tài)

當前位置:首頁(yè)>>新聞中心>>行業(yè)動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2017-06-12 04:21:57

基于數字化管理功能的電子計價(jià)秤仿真設計

時(shí)間:2017-06-12 04:21:57 來(lái)源:本站 點(diǎn)擊數:644

一、前言

本文設計了一種能實(shí)現數字化管理功能的電子計價(jià)秤,采用RF技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)實(shí)現對電子計價(jià)秤進(jìn)行數字化管理,并運用PROTEUS軟件進(jìn)行設計仿真。

二、防止稱(chēng)重作弊原理分析

從市場(chǎng)調查來(lái)看,稱(chēng)重技術(shù)作弊最常用的方法有:加裝機械開(kāi)關(guān)、加裝遙控器、設置密碼、更改芯片,通過(guò)這些方法改變傳感器激勵電壓、改變重量計算程序,從而達到稱(chēng)重作弊目的。本設計的電子計價(jià)秤特征:一是采用STC89C52單片機芯片,因為芯片具有唯一的ID號,可解決更換芯片進(jìn)行稱(chēng)重作弊的問(wèn)題;二是采用了標準信號比對技術(shù),可解決改變傳感器激勵電壓進(jìn)行稱(chēng)重作弊的問(wèn)題;三是利用上位機發(fā)送指令,動(dòng)態(tài)讀取程序代碼片斷,與管理系統中的代碼進(jìn)行比對,可解決修改程序進(jìn)行稱(chēng)重作弊的問(wèn)題;四是利用無(wú)線(xiàn)收發(fā)技術(shù)可以向上位機(管理系統)傳輸稱(chēng)重作弊信息(時(shí)間、ID、重量、金額),可對作弊信息進(jìn)行記錄。

三、電子計價(jià)秤方案設計

1.電路原理框圖設計

電路原理框圖如圖1所示,由傳感器、標準信號產(chǎn)生電路、由HX711芯片構成的放大電路和A/D轉換電路、單片機(STC89C52)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路、時(shí)鐘電路、顯示電路、語(yǔ)音提示電路、鍵盤(pán)、電源等組成。傳感器的作用就是將物體重量轉化為電壓信號,原理表達式為:U0=W×K×U(式中:W———物體重量,kg;K———靈敏度,mV/V·kg;U———傳感器激勵電壓,V)。HX711芯片是一款專(zhuān)為高精度電子計價(jià)秤設計的24A/D轉換器芯片,有兩個(gè)通道(A、B),A通道接傳感器信號,計量重量;B通道接標準信號,用于對計量重量準確性比對。兩個(gè)通道輸入的模擬電壓信號,經(jīng)內部放大電路和A/D轉換電路轉換成數字信號,輸出到單片機。標準信號電路用于產(chǎn)生標準電壓。無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路采用315MHz通信頻率,與電子計價(jià)秤管理系統之間進(jìn)行指令、數據的雙向無(wú)線(xiàn)傳輸。時(shí)鐘電路采用DS1302時(shí)鐘芯片,產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、秒信號。與傳統的電子計價(jià)秤電路相比,本電路增加了標準信號電路和無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路,使本設計的電子計價(jià)秤不僅具有稱(chēng)重功能,還具有防止稱(chēng)重作弊和實(shí)現數字化管理功能。

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本設計電子計價(jià)秤主程序流程圖如圖2所示。初始化子程序內容包括單片機參數、顯示狀態(tài)、時(shí)鐘參數、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊參數初始設置。鍵盤(pán)輸入和無(wú)線(xiàn)收發(fā)指令接收采用中斷方式。顯示采用兩線(xiàn)I/O擴展芯片CH425,CH425可動(dòng)態(tài)驅動(dòng)16LED數碼管,通過(guò)二線(xiàn)串行接口與單片機交換數據。無(wú)線(xiàn)接收中斷收發(fā)服務(wù)程序流程圖如圖3所示。

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四、電子計價(jià)秤數字化管理設計

1.數字化管理系統組成

電子計價(jià)秤數字化管理系統主要由電子計價(jià)秤、無(wú)線(xiàn)信號收發(fā)電路、計算機組成,如圖4所示。利用RF技術(shù)實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據傳輸。管理系統中安裝一套具有自主知識產(chǎn)權的電子計價(jià)秤管理軟件,在該軟件支撐下實(shí)現對電子計價(jià)秤的數字化管理。

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2.數字化管理系統指令格式與規定

數字化管理系統指令由同步頭、地址碼(2BIT)、數據類(lèi)型(1BIT)、指令或數據(NBIT)組成。上位機與電子計價(jià)秤無(wú)線(xiàn)通信指令代碼及功能規定如表1所示。

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五、基于PROTEUS軟件仿真設計及實(shí)驗

1.HX711應用仿真

仿真電路放大倍數設置為64dB,A/D轉換設置為24位,U1HX711(雙通道、放大、A/D),U2為電子計價(jià)秤中單片機,每0.1s讀一次A/B數據,用P2/P1/P0讀出的24位二進(jìn)制值,第一次顯示A通道值,第二次顯示B通道值。仿真驗證單片機讀取重量和標準信號程序。仿真測試記錄如表2所示。

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2.數碼顯示仿真

U1為電子計價(jià)秤中單片機,U2CH452(串口),動(dòng)態(tài)驅動(dòng)16LED數碼管,數碼管采用共陽(yáng)極,前5只顯示重量,單位為kg;中間5只顯示單價(jià),單位為元;最后6只顯示金額,單位為元。本例重量設置為12.675kg,單價(jià)設置為329.40/kg,金額=重量×單價(jià)=4175.15元。

3.金額計算程序仿真

仿真過(guò)程:(1)重量保持不變,鍵盤(pán)輸入單價(jià),觀(guān)察輸出顯示;(2)單價(jià)保持不變,輸入表2中的A通道數據,觀(guān)察輸出顯示。顯示數據如表3所示。

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4.作弊記錄程序仿真

利用HX711應用仿真電路,實(shí)施仿真過(guò)程為:(1)正常稱(chēng)重;(2)改變傳感器激勵電壓;(3)修改程序;(4)更換芯片。觀(guān)察單片機作弊記錄內容,用P1顯示作弊信息。檢測數據如表4所示。

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5.數字化管理仿真

實(shí)施仿真過(guò)程為:(1)驗證RF接收程序;(2)驗證RF發(fā)送程序;(3)驗證指令功能。用P1顯示接收信息,用虛擬示波器觀(guān)察RF收、發(fā)信號。數字化管理仿真數據如表5所示,RF信號收、發(fā)波形如圖5所示。

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六、仿真結果分析與結論

1.仿真結果分析

(1)HX711應用仿真分析

如表2所示,傳感器激勵電壓為5V時(shí),產(chǎn)生的電壓值以3字節16進(jìn)制形式存儲在HX711中,讀取A通道值需27個(gè)脈沖信號,讀取B通道值需26個(gè)脈沖信號;讀出的值需經(jīng)過(guò)單片機處理和計算。通過(guò)仿真,實(shí)際重量與HX711中讀取的重量值一致。讀取程序正確。

(2)計算程序仿真分析

計算程序包括重量計算和金額計算。重量計算:W=(data-data0)×K(W為顯示重量,dataHX711中讀取值,K為比例系數,data0為修正值)。本次仿真試驗K=0.001746,data0=169640;金額計算:金額=W(顯示重量)×單價(jià)。以表3中第一行數據為例:W(重量)=(03765EH169640)×0.001746=100g=0.100kg;金額=0.100×0.3=0.03元。從表3中可知程序計算的結果與實(shí)際相符。

(3)稱(chēng)重作弊信息檢測記錄仿真分析

由表4可知,不管采用何種作弊方法,本設計的電子計價(jià)秤均能有效檢測到作弊信息,并記錄作弊信息。作弊信息包括作弊時(shí)間、重量、金額、誤差、累計作弊次數等。

(4)數字化管理仿真分析

RF信號收、發(fā)程序能正常實(shí)現對RF信號的收、發(fā)功能。從表5仿真記錄數據可知,在上位機指令作用下,可實(shí)現時(shí)間校對、程序代碼查詢(xún)、作弊信息管理、標準設定等功能。從而說(shuō)明本設計的電子計價(jià)秤具有數字化管理功能。

2.結論

通過(guò)對仿真測試數據分析,本設計的電子計價(jià)秤不但具有數字化管理功能,同時(shí)具有防止稱(chēng)重作弊功能。在電子計價(jià)秤管理系統作用下,能實(shí)現對電子計價(jià)秤的時(shí)間校對、程序代碼查詢(xún)、作弊信息管理、標準設定、關(guān)鍵參數查詢(xún)。它的應用和推廣,可大大提高電子計價(jià)秤的數字化管理水平。