在當(dāng)今電子秤行業(yè)，便攜式無線稱重儀表以其輕巧、實用的特點而得到了廣 泛的應(yīng)用。為了應(yīng)對激烈的市場競爭，各電子秤生產(chǎn)廠家陸續(xù)推出了自己的產(chǎn)品，從而造成了 許多生產(chǎn)廠家的低價傾銷，打價格戰(zhàn)。實際上這些產(chǎn)品面向的是國內(nèi)的低端客戶，產(chǎn)品在設(shè) 計上就是“最大限度降低成本”，而很少會考慮如何提高抗干擾能力，因為這將增加產(chǎn)品的成 本，市場上許多中高端客戶特別是外商真正需要的并不是這類產(chǎn)品。如何在激烈的市場競爭 中脫穎而出，避開打價格戰(zhàn)是各電子秤生產(chǎn)廠家面臨的難題。便攜式無線稱重儀表的設(shè)計要面 向國內(nèi)的中高端市場和國外市場，要經(jīng)得起國外嚴(yán)格的電磁兼容測試，因此儀表必須具有可 靠性高、抗干擾能力強、調(diào)試簡單、標(biāo)定快速、一致性好、傳輸距離遠、檢修方便、可與計 算機直接通訊等特點，這也是未來電子秤產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

一、概述

隨著無線電子吊秤在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、電力、工 礦企業(yè)的廣泛應(yīng)用，對電子吊秤的現(xiàn)場可操作性 和抗干擾能力的要求是越來越高。近年來，電子 技術(shù)的發(fā)展，特別是表面貼裝工藝的成熟以及回 流焊機的廣泛應(yīng)用，為稱重儀表向小型、便攜的 方向發(fā)展提供了廣闊的空間，更為研制開發(fā)便攜 式稱重儀表提供了有力的技術(shù)支撐。稱重儀表主 要是通過接收機與譯碼電路來實現(xiàn)重量信號的解 調(diào)以及向二進制數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，進而通過單片 機及其模塊化結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計對該儀表的稱重功 能進行控制。測試表明，經(jīng)過特殊設(shè)計的稱重儀 表與無線數(shù)傳秤體配套使用，才能真正具有性能 穩(wěn)定、測量準(zhǔn)確、抗干擾能力強、攜帶方便等特 點，且符合國際三級秤標(biāo)準(zhǔn)的要求。

二、無線稱重儀表的基本原理

(一）基本結(jié)構(gòu)及原理 無線數(shù)傳秤體部分基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，無線稱 重儀表的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。為增強設(shè)備的抗干擾能力，無線數(shù)字信號接收/發(fā)射機采用調(diào)頻方 式，在國家規(guī)定的450MHz和230MHz2個頻段內(nèi) 對載波的頻率進行調(diào)制/解調(diào)。無線數(shù)傳秤體發(fā)射 機發(fā)出的信號即為調(diào)制后的數(shù)字重量信號，無線 稱重儀表經(jīng)過接收/解調(diào)后得到秤體發(fā)射機發(fā)出的 數(shù)字重量信號.

無線數(shù)傳電子吊秤是利用應(yīng)變式傳感器受力 后其變形與輸出電壓信號呈線性比例的特點來工 作的。也就是說，通過應(yīng)變式傳感器可以將吊秤 所承受的重力信號(輸人信號)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?/span>(輸出 信號)，經(jīng)過運算放大器放大和A/D轉(zhuǎn)換芯片變換 為數(shù)字信號，該數(shù)字信號經(jīng)調(diào)制后由信號發(fā)射機 發(fā)出。為避免發(fā)射機對外部設(shè)備的干擾，發(fā)射機應(yīng)采用金屬外殼進行屏蔽。

(二）稱重儀表系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的抗干擾措施

該稱重儀表控制系統(tǒng)主要由中央處理單元 (CPU)、信號接收裝置(接收機)、鍵盤、時鐘電路、 EEPROM、LCD顯示模塊、打印機及RS232C接口 等部分組成。

（1）中央處理單元

為了提髙中央處理單元即單片機的抗干擾能 力，采用可在低電壓(2.5V)狀態(tài)下工作的芯片，這 樣即使來自電源的干擾很強，一般也不會將6V供 電降到2.5V以下，從而保證中央處理單元的正常 工作。單片機可選用MCS—51系列如89V516,它 采用的是CMOS生產(chǎn)工藝，本身具有較強的抗干 擾能力，工作頻率設(shè)計在10 ~ 20MHz之間比較好， 既兼顧速度又能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

（2）液晶顯示模塊

為了便于安裝和未來升級顯示模塊的方便， 液晶顯示模塊與單片機所在的主板是分開的，在 液晶顯示模塊的電源與地之間并入220uF和 O.OluF的電容可有效地降低來自線路的干擾。單 片機89V516在串行口中接收到來自秤體的重量信 號后對其進行設(shè)別、判斷和分析，剔除不正常 (干擾）信號，經(jīng)軟件濾波、運算和顯示變換，并 將變換后的數(shù)據(jù)送往液晶顯示模塊進行顯示，顯 示更新頻率一般為5—10次/秒。

（3）稱重儀表鍵盤部分

為了提高單片機(CPU)的工作效率，鍵盤部分占 用單片機P1 口，采用4x4矩陣。為了提高鍵盤掃 描時的準(zhǔn)確性和抗干擾能力，在軟件中采用多次判 斷和中斷掃描的方法取得鍵值，完成各按鍵的功能。

（4）電源電路

整機的供電采用5節(jié)鎳氫電池，供電電壓為 6.0V,電池容量為4.2AH。在供電系統(tǒng)中采用四端穩(wěn)壓電路78R05將6.0V的電壓降至5.0V后供給 單片機和液晶顯示器。整個電源部分采用了多級 LC濾波和RC濾波，可有效地消除來自外部和線 路的電磁干擾。

（5）存儲電路

這部分電路采用24C256,其內(nèi)部有32KB的 EEPROM, 1MHz時鐘頻率；低功耗CMOS，10uA 備用電流，3mA工作電流；2.7?5.5V電源電壓； 高可靠性，重復(fù)擦除壽命可達10萬次，數(shù)據(jù)保存 期為100年，采用了三線制總線結(jié)構(gòu)形式，使得 數(shù)據(jù)讀寫更加快速可靠。.

（6）時鐘電路

時鐘電路采用DS1302芯片，該芯片自身帶有 時鐘日歷電路，采用三線制接口，數(shù)據(jù)傳輸速率 可達400kHz;具有內(nèi)部切換電路的輔助電源輸入 端；采用CMOS結(jié)構(gòu)、功耗低、抗干擾能力強、 壽命長、數(shù)據(jù)保存期為100年以上。

(三）PCB及電路抗干擾措施

印刷電路板的抗干擾設(shè)計與具體電路有著密 切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設(shè)計的幾項措施 作一些說明。

（1）電源線設(shè)計

根據(jù)印刷線路板電流的大小，盡量加粗電源 線寬度，減少環(huán)路電阻；同時，使電源線、地線 的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強 抗噪聲能力。

地線設(shè)計

在單片機系統(tǒng)設(shè)計中，接地是控制干擾的重 要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合來使用，可 解決大部分干擾問題。單片機系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大 致有系統(tǒng)地、機殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯 地）和模擬地等。

（2）接地設(shè)計

在所有EMC問題中，主要問題是不適當(dāng)?shù)慕?/span> 地引起的。有三種信號接地方法：單點、多點和 混合。在頻率小于1MHz時，可采用單點接地方 法，但不適宜高頻；在高頻應(yīng)用中，最好采用多 點接地。混合接地是低頻用單點接地、高頻用多 點接地的方法。地線布局是關(guān)鍵，高頻數(shù)字電路 和低電平模擬電路的接地電路絕不能混合。

三、結(jié)論

XK3108型稱重儀表，其外形采用了完全自行設(shè)計、有國家專利的便攜式外殼，外觀新穎大方。 機芯電路板全部采用貼片元件，以縮小整板的體 積，且采用回流焊機進行焊接，以提高加工效率 和焊接的可靠性。此外，接收機采用金屬外殼進 行屏蔽，以避免外部設(shè)備與接收機的相互干擾， 增強其抗干擾能力。實際測試表明，該稱重儀表 已達到國際計量組織OIML三級秤標(biāo)準(zhǔn)，可用于商 業(yè)流通和貿(mào)易結(jié)算，現(xiàn)已投人生產(chǎn)，在實際應(yīng)用 中體現(xiàn)了性能穩(wěn)定、測量準(zhǔn)確、抗干擾能力強、 攜帶方便等特點，有效地提高了無線數(shù)傳電子吊 秤的現(xiàn)場可操作性，得到了用戶的一致好評。