基于射頻技術無線稱重系統設計思路及實現方法研究

為了能夠滿足汽車行業需求，我國開發了一種基于射頻技術的地磅無線數傳模塊  來實現地磅稱重傳感器和稱重顯示器之間的無線數據傳輸問題，并且將其與傳統的地磅稱重系統相結合后研發出了一種新型的地磅無線稱重系統。因此，本文針對基于射頻技術地磅無線稱重系統設計思路及實現方法進行了簡單的分析。

地磅傳感器和稱重顯示器之間的數據傳輸線還需要進行鋪設就會花費大量的時間、財力、人力以及物力，而且成本還非常的高。除此之外，就是吊桿臺秤等不固定的場合，有線的數據傳輸基本上是不可靠甚至是不可能的了。

一、地磅無線稱重系統的設計思路

傳統的稱重系統就是利用壓力傳感器在稱重現場的工作后，通過電纜將數據傳送到放置在控制室的稱重顯示屏上。一般使用的都是RS—232、RS—485的串口電纜進行的數據傳輸.因為其鋪設的成本高，而且在遇到場合不固定的情況下，很難開展工作，所以，才研發出了無線稱重系統。地磅無線稱重系統是基于傳統的稱重系統產生的，它是利用無線數傳模塊將RS—232、RS—485的有線數據傳輸進行了替代，使壓力傳感器進行工作后的數據直接利用無線進行傳輸到稱重顯示屏上的。這種地磅無線數據的傳輸方式還可以分為近距離和遠距離兩種，稱重的現場和控制室一般都會是可視的范圍內，比如高速路計重收費等，就可以采用近距離的無線傳送方式。對于那種場合不固定等需要進行無線稱重時，就可以選用遠距離的數據無線傳輸的方式。近距離的地磅無線傳輸方式又可以分為兩種，其中紅外無線通信的方式容易受到干擾等，因此，地磅無線稱重系統最佳的無線通信方式的選擇就是射頻通信方式。射頻通信方式所含的技術主要是藍牙技術、Home RF等，其中成本比較高的有藍牙技術、Home RF等，而ZIGBEE的傳輸距離是比較近的,由此可見，它們都不太適合本無線稱重系統的數據傳輸，由此，針對這些情況，選擇美國的對短距離無線數據傳輸的解決方案，進行了分析和研究，并自行的開發出了一個無線數傳模塊，從而將上述的問題解決了，使得無線稱重系統的設計得到了完善。

二、實現方法

上圖是地磅無線稱重系統的組成結構。當需要稱重的物體通過承重板時，壓力傳感器就會將其所得到的壓力信號轉化成模擬的電信號，通過運放的電路放大后，傳送給A/D轉化器的模擬輸入端中,最后進行采樣得到準確的數值.當采樣值通過了無線的數傳模塊傳送后.就會在稱重顯示屏上顯示其稱重的信息.與此同時,還可以選擇將其信息同時傳送給打印機或者儲存,甚至是通過串口將其發送到上位的PC機中。下面簡單的介紹一下每一個環節的功能：

1.數據采集終端  

它是通過稱重的傳感器和信號放大器等組成的，它能夠將稱重物的壓力信號轉化成后期工序所需的模擬電信號，然后在經過放大和A/D轉化電路進行轉化后，得到數字化的采樣值，最后把采樣值通過RS—232傳遞給無線數傳模塊。

2.無線數傳模塊

它是由兩個部分組成的。一個是無線收發芯片，另一個是微控制器。它主要的任務就是將數據采集終端和稱重顯示器之間的無線數據進行傳輸的環節。它不僅是現階段新型的無線稱重系統中最重要的一部分，也是地磅無線稱重系統誕生的前提。如果沒有無線數據模塊的研發，就不會有現階段的地磅無線稱重系統。

3.稱重顯示器

這個包含的內容比較多，主要有微控制器、數碼管顯示器、鍵盤等，還有外接的比如打印機、數碼管大屏幕、PC機等.它是將地磅無線數傳模塊傳送的數據進行顯示的,不僅如此,它還能將數據進行儲存、打印等,主要內容就是稱重的信息、運輸的車號、貨號、日期和時間等,方便日后的統計和檢查等.

三、其性能的測試

1.準確率

不管是地磅無線稱重系統還是日常生活中人們使用的稱重工具等，能夠精確的將物體的重量稱出來，就是其最重要的功能了。從無線數傳模塊中的硬件和軟件兩個方面，都可以提高無線稱重系統的采樣精確度。硬件方面則采用CIRRUS LOGIC公司的24位A/D轉換芯片，其型號為CS5532,它能夠將輸入的模擬電壓，最大精度的轉化成數字來那個。通過測試后發現可以達到16位的有效值，然后就需要在數據采集的終端電路的設計上做到模擬地和數字地的分開，從而減少系統遭到干擾的可能性。而再軟件的方面，則是使用了數字的形態濾波，將系統的干擾值大大的降低了，而且，通過測試后得知其精準度已經能夠達到千分之三點三了。按照要求來看，已經達到了三級表的要求了

2.可靠率

針對這幾個問題，對無線數傳模塊進行了以下幾方面的調整：

（1）物理層

將傳輸數據方式調整為差分曼切斯特編碼的方式后，為通信同步的問題提供了保障。

（2）將糾錯信道編碼技術和FSK的調試方式相結合，提高了數據抗突發以及隨機干擾的能力。

（3）數據鏈路層

將原有的編碼進行了數據幀校驗，使得數據到達用戶應用層時的可靠性能夠得到保障。

（4）應用層

通過單片機軟件對需要發送的數據進行了封裝等方式，從而提高了通信的可靠率。下圖為無線數傳模塊的應用電路示意圖。

綜上所述，地磅無線稱重系統的研發，使得我國高速路計重收費、車輛超載檢測以及場合不固定的稱重檢測等問題得到了良好解決。