通過(guò)對使用環(huán)境的考察，設計了一種雙層CPU控制的智能工業(yè)電子秤.分析了該秤的硬件控制電路 和軟件的設計情況，采用串行通訊實(shí)現了雙GPU之間的數據交換.

作為重量測量?jì)x器，智能電子秤在各行各業(yè)中 呈現出測量精度高、測量速度快、操作簡(jiǎn)單易學(xué)、可 以實(shí)時(shí)監控的優(yōu)點(diǎn)，正逐漸取代傳統的機械杠桿測 量秤成為主流產(chǎn)品.和普通民用電子秤比較，工業(yè)用 電子秤更注重抗干擾設計.本文設計了一種應用于 工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)打包機上的智能自動(dòng)稱(chēng)量電子秤. 它將現代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計算機技術(shù)融為 一體，能滿(mǎn)足“快速、準確、連續、自動(dòng)”稱(chēng)量的要求， 同時(shí)能有效地消除人為誤差，滿(mǎn)足計量管理和工業(yè) 生產(chǎn)過(guò)程控制的要求.

1.系統功能分析

本系統適用于需要自動(dòng)稱(chēng)量物品重量的場(chǎng)合， 重點(diǎn)提高速度、精度、穩定性和可靠性，并與自動(dòng)包 裝機外圍設備相配套.本設計主要針對某藥廠(chǎng)自動(dòng) 打包機的稱(chēng)重環(huán)節進(jìn)行，采用自動(dòng)稱(chēng)量.系統功能示 意圖如圖1，主要包括智能電子秤控制器和外圍控 制機構2部分.當系統檢測到有鍵盤(pán)輸入稱(chēng)量的數 值并檢測到量具為空時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)稱(chēng)量，漏斗內 的物品（顆粒狀或粉末狀）開(kāi)始下降到量具中，重量 達到鍵盤(pán)預設值后，相應的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電機運轉，控 制升降臺下降，傳送帶移動(dòng)，并有報警提示，下一個(gè) 量具移到漏斗下方.重復上一次的操作即可實(shí)現自 動(dòng)稱(chēng)量并進(jìn)行報警提示．

2.系統硬件設計

為了避免輸入數據與輸出顯示之間互相干擾， 設計時(shí)采用了雙CPU和串行通信技術(shù).系統整體 電路包括：電源控制電路、語(yǔ)音報警電路、單片機輸入輸出控制電路、串行通信控制電路、曰歷時(shí)間電 路（附加功能）、鍵盤(pán)輸入電路和數碼管顯示電路等， 如圖2所示.主要模塊有：電源控制模塊、原始數據采 集模塊、濾波和放大電路、A/ D轉換模塊、單片機控 制模塊、輸入電路模塊、輸出控制模塊等．電源控制模 塊主要將220 V的交流電轉換為單片機使用的12 V 和5 V的直流電；原始數據采集模塊實(shí)現對壓力的測 量和容器的檢測，由壓力傳感器和紅外傳感器實(shí)現； 濾波和放大電路主要通過(guò)調整電路將采集到的有用 信號放大，過(guò)濾掉沒(méi)用的噪聲信號；A/ D轉換電路主 要將電壓信號轉換為數字信號，以便于單片機控制； 單片機控制模塊主要進(jìn)行信息的響應、處理和控制； 輸入控制模塊主要是按鍵的設計及識別；輸出控制模 塊完成報警、顯示及相應的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

電子秤的硬件原理電路如圖3所示.它采用兩 個(gè)單片機控制組成雙層系統.內層單片機完成數據 采集、數字濾波、標度變換、零點(diǎn)跟蹤、重量顯示等任 務(wù);外層單片機通過(guò)與內層單片機的數據通信，獲得 重量數值并完成前述工作.本系統以雙CPU作為 控制中心，單片機為核心程序存儲器.放大器由四運 放組成.轉換器采用A/D轉換器.鍵盤(pán)、顯示器接口 選用芯片顯示器，共設置兩組5位數碼管顯示器，一 組顯示通過(guò)鍵盤(pán)設定的值，另一組顯示實(shí)際測量值； 鍵盤(pán)采用20按鍵設計，能滿(mǎn)足設計的輸入要求和中斷要求.

本設計采用電阻應變式稱(chēng)重傳感器.根據電阻 應變計原理，將4片應變片分別貼在彈性梁上，組成 全橋平衡電路.橋路電壓選用兩極穩壓，第一級選用 W7815輸出15 V電壓，第二級采用AD581精密穩 壓電路輸出10 V電壓，以保證供橋電源的精度.來(lái) 自傳感器的微弱電壓信號送入放大器被放大成 0 V?10 V信號，以滿(mǎn)足V/F轉換器的輸入要求. 放大器選用LF444四運放，接成差動(dòng)放大電路。

3.系統軟件設計

軟件系統設計的基本思想是充分利用單片機控 制的優(yōu)勢，實(shí)現稱(chēng)重過(guò)程的一系列要求，提高系統的 可靠性.軟件系統由主程序、中斷服務(wù)程序、顯示程 序、鍵識別及鍵功能程序、運算程序等模塊構成. 在主程序中，首先進(jìn)行整機自檢及初始化，然后判斷 定時(shí)時(shí)間是否達到0.5 s，如達到0.5 s，則轉入各功 能程序進(jìn)行稱(chēng)量并進(jìn)行其他處理；否則，直接進(jìn)入顯 示程序.而后判別有無(wú)鍵按下，若有，則進(jìn)入鍵識別 及鍵功能處理程序；如無(wú)，則返回主程序開(kāi)始端.主 程序流程框圖如圖4所示.A/D轉換器采用連續采 樣、定時(shí)計數的方式工作，定時(shí)周期為0.5 s.設置單片機的T0為定時(shí)器，當定時(shí)時(shí)間為0. 5 s時(shí)，產(chǎn)生 定時(shí)中斷，在中斷服務(wù)程序中由單片機取回重量信 號，進(jìn)行標度變換后存入內存，并置0.5 s到”標志， 然后返回主程序，進(jìn)行其他操作.

單片機之間雙向通信的主程序如下：

神 include〈reg51. h^>

井 define uint unsigned int 神 define uchar unsigned char sbit LED1 = P103 ； sbit LED2 = P1^3 ； sbit K1 = P1^7 ； uchar Operation NO = 0 ； uchar code DSY_CODE□二 {

0x3f，0x06，0x5b，0x4f，0x66，0x6d，0x7d， 0x07，0x7f，0x6f

void Delay (uint x)

{

uchar i; while(x )

{

for(i = 0 ； i〈120 ； i+ + )；

}

}

void putc to SerialPortCuchar c)

{

SBUF 二 c; while(TI = = 0)；

TI 二 0;

}

void mainC)

{

LED1 二LED2二1;

P0 二 0x00；

SCON 二 0x50；

TMOD 二 0x20;

PCON 二 0x00;

TH1 = 0xfd;

TL1 = 0xfd;

TI 二 0;

RI = 0;

TR1 二 1;

IE = 0x90; while(1)

{

Delay(100); if(K1 = = 0)

{

while(K1= =0);

Operation _NO = ( Operation _NO +

1)%4;

switch (Operation_NO)

{

case 0 ：

putc to Serial Port CX');

LED1 = LED2 = 1; break; case1 ：

putc to SerialPort'A');

LED1 = 0 ; LED2 = 1; break；

case 2：

putc_to_SerialPort('B')； LED2 = 0 ； LED1 = 1 ； break ； case 3：

putc to SerialPortC'CQ ； LED1 = 0 ； LED2 = 0 ； break ；

if(SBUF> = 0& &SBUF< = 9) P0 = DSY』ODE[SBUF]； else P0 = 0x00；}

}

void Serial INTO interrupt 4

{

if(RI)

{

RI = 0 ；

4.結語(yǔ)

本設計選擇了高性能、低價(jià)格的元器件，并充分 利用了雙層單片機的控制優(yōu)勢，提高了電子秤的性?xún)r(jià) 比和電子秤的自動(dòng)化水平.由于在設計中考慮了測量 信號的遠距離隔離傳送，所以適合在工業(yè)環(huán)境下應 用.雙層CPU結構使兩個(gè)CPU相互獨立又相互聯(lián) 系，便于并行處理多種任務(wù).由試制的第一臺電子秤 的現場(chǎng)服務(wù)情況來(lái)看，該秤功能齊全，運行穩定，基本 實(shí)現了設計功能，完全滿(mǎn)足用戶(hù)自動(dòng)稱(chēng)量的要求。