通過對(duì)使用環(huán)境的考察，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)情況，采用串行通訊實(shí)現(xiàn)了雙GPU之間的數(shù)據(jù)交換.

作為重量測(cè)量?jī)x器，智能電子秤在各行各業(yè)中 呈現(xiàn)出測(cè)量精度高、測(cè)量速度快、操作簡(jiǎn)單易學(xué)、可 以實(shí)時(shí)監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)，正逐漸取代傳統(tǒng)的機(jī)械杠桿測(cè) 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(shè)計(jì).本文設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于 工業(yè)生產(chǎn)線自動(dòng)打包機(jī)上的智能自動(dòng)稱量電子秤. 它將現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)融為 一體，能滿足“快速、準(zhǔn)確、連續(xù)、自動(dòng)”稱量的要求， 同時(shí)能有效地消除人為誤差，滿足計(jì)量管理和工業(yè) 生產(chǎn)過程控制的要求.

1.系統(tǒng)功能分析

本系統(tǒng)適用于需要自動(dòng)稱量物品重量的場(chǎng)合， 重點(diǎn)提高速度、精度、穩(wěn)定性和可靠性，并與自動(dòng)包 裝機(jī)外圍設(shè)備相配套.本設(shè)計(jì)主要針對(duì)某藥廠自動(dòng) 打包機(jī)的稱重環(huán)節(jié)進(jìn)行，采用自動(dòng)稱量.系統(tǒng)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(jī)構(gòu)2部分.當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有鍵盤輸入稱量的數(shù) 值并檢測(cè)到量具為空時(shí)，開始進(jìn)行自動(dòng)稱量，漏斗內(nèi) 的物品（顆粒狀或粉末狀）開始下降到量具中，重量 達(dá)到鍵盤預(yù)設(shè)值后，相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，控 制升降臺(tái)下降，傳送帶移動(dòng)，并有報(bào)警提示，下一個(gè) 量具移到漏斗下方.重復(fù)上一次的操作即可實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)稱量并進(jìn)行報(bào)警提示．

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為了避免輸入數(shù)據(jù)與輸出顯示之間互相干擾， 設(shè)計(jì)時(shí)采用了雙CPU和串行通信技術(shù).系統(tǒng)整體 電路包括：電源控制電路、語音報(bào)警電路、單片機(jī)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）、鍵盤輸入電路和數(shù)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(shù)據(jù)采 集模塊、濾波和放大電路、A/ D轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)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(zhuǎn)換為單片機(jī)使用的12 V 和5 V的直流電；原始數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè) 量和容器的檢測(cè)，由壓力傳感器和紅外傳感器實(shí)現(xiàn)； 濾波和放大電路主要通過調(diào)整電路將采集到的有用 信號(hào)放大，過濾掉沒用的噪聲信號(hào)；A/ D轉(zhuǎn)換電路主 要將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于單片機(jī)控制； 單片機(jī)控制模塊主要進(jìn)行信息的響應(yīng)、處理和控制； 輸入控制模塊主要是按鍵的設(shè)計(jì)及識(shí)別；輸出控制模 塊完成報(bào)警、顯示及相應(yīng)的開關(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(jī)控制組成雙層系統(tǒng).內(nèi)層單片機(jī)完成數(shù)據(jù) 采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、零點(diǎn)跟蹤、重量顯示等任 務(wù);外層單片機(jī)通過與內(nèi)層單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信，獲得 重量數(shù)值并完成前述工作.本系統(tǒng)以雙CPU作為 控制中心，單片機(jī)為核心程序存儲(chǔ)器.放大器由四運(yùn) 放組成.轉(zhuǎn)換器采用A/D轉(zhuǎn)換器.鍵盤、顯示器接口 選用芯片顯示器，共設(shè)置兩組5位數(shù)碼管顯示器，一 組顯示通過鍵盤設(shè)定的值，另一組顯示實(shí)際測(cè)量值； 鍵盤采用20按鍵設(shè)計(jì)，能滿足設(shè)計(jì)的輸入要求和中斷要求.

本設(shè)計(jì)采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器.根據(jù)電阻 應(yīng)變計(jì)原理，將4片應(yīng)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(wěn)壓，第一級(jí)選用 W7815輸出15 V電壓，第二級(jí)采用AD581精密穩(wěn) 壓電路輸出10 V電壓，以保證供橋電源的精度.來 自傳感器的微弱電壓信號(hào)送入放大器被放大成 0 V?10 V信號(hào)，以滿足V/F轉(zhuǎn)換器的輸入要求. 放大器選用LF444四運(yùn)放，接成差動(dòng)放大電路。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想是充分利用單片機(jī)控 制的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)稱重過程的一系列要求，提高系統(tǒng)的 可靠性.軟件系統(tǒng)由主程序、中斷服務(wù)程序、顯示程 序、鍵識(shí)別及鍵功能程序、運(yùn)算程序等模塊構(gòu)成. 在主程序中，首先進(jìn)行整機(jī)自檢及初始化，然后判斷 定時(shí)時(shí)間是否達(dá)到0.5 s，如達(dá)到0.5 s，則轉(zhuǎn)入各功 能程序進(jìn)行稱量并進(jìn)行其他處理；否則，直接進(jìn)入顯 示程序.而后判別有無鍵按下，若有，則進(jìn)入鍵識(shí)別 及鍵功能處理程序；如無，則返回主程序開始端.主 程序流程框圖如圖4所示.A/D轉(zhuǎn)換器采用連續(xù)采 樣、定時(shí)計(jì)數(shù)的方式工作，定時(shí)周期為0.5 s.設(shè)置單片機(jī)的T0為定時(shí)器，當(dāng)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(jī)取回重量信 號(hào)，進(jìn)行標(biāo)度變換后存入內(nèi)存，并置0.5 s到”標(biāo)志， 然后返回主程序，進(jìn)行其他操作.

單片機(jī)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(jié)語

本設(shè)計(jì)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(jī)的控制優(yōu)勢(shì)，提高了電子秤的性價(jià) 比和電子秤的自動(dòng)化水平.由于在設(shè)計(jì)中考慮了測(cè)量 信號(hào)的遠(yuǎn)距離隔離傳送，所以適合在工業(yè)環(huán)境下應(yīng) 用.雙層CPU結(jié)構(gòu)使兩個(gè)CPU相互獨(dú)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(tái)電子秤 的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)情況來看，該秤功能齊全，運(yùn)行穩(wěn)定，基本 實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)功能，完全滿足用戶自動(dòng)稱量的要求。