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电子衡器仪表的通用化设计
作者: 发布日期:2018-06-30
目录:
一、前言
二、仪表功能介绍
 
正文:
【摘要】 本文介绍了一款具有菜单式选择功能的仪表 , 能适用于不同功能的使用场合。
一、前言
随着称重、测力技术的发展 , 仪表的品种、使用范围、功能不断增加 , 广泛使用在台秤、计价秤、计数秤、条码秤、吊秤、动物秤、汽车衡、定值秤、配料秤、测力机、峰值测试仪等不同的使用场合,不同功能使仪表品种繁多 , 给设计制造带来麻烦 , 仪表的通用化设计势在必行。
由于低价 . 高速 . 多串口 . 大容量储存器的 CPU 推出 , 使仪表通用化设计成为可能。最好设计一款具有菜单式选择功能的仪表 , 能适用于不同功能的使用场合。
二、仪表功能介绍
称重 , 测力仪表的核心部件是 AD 转换和数据处理器 , 附件有电源,显示,储存器,通信,刷卡,控制,打印等部件 , 根据笔者多年的设计经验,通用化设计总结如下 :
从目前的技术水平来看 AD 转换芯片 , 已经满足现在称重, 测力的需要, 根据不同的使用 场合,选择不同速度的AD转换器 , 一般分辨率选择 24 位 , 实际使用时转换成20位 (100 万分度 ) 就够了 ,芯片中带有低漂移的前置放大器 , 增益软件设置。AD 转换的零点 , 软件最好设置在 50 万左右 , 这样AD 转换能适用于在正负测力显示的范围内 , 一般加载内码控制在 20-50 万左右 . 通用性好的仪表 ,必需有很多的功能参数设置 , 为了方便用户操作使用 , 采用位标功能设置 , 尽量缩短设定字节 , 根据不同的使用权限 , 设置开放门限。
 称重测力的基本参数设置为 : 最大量程、小数点、分度值。
 可采用六位数字表示 : 如 :" 30032"。
前四位数为最大量程值 , 后加二个零 , 上设置为 : "30000".
十位数为小数点 , 一般取 : 0-6, 上设置显示为 : "30.000"
个位数为分度值 : 一般取 : (0-8), 其含义如下 :
=0, 表示 1 分度 ; =1, 表示 2 分度 ; =2, 表示 5 分度 ; =3, 表示 10 分度 ; =4, 表示 20 分度 ; =5, 表
示 50 分度 ; =6, 表示 1-2-5 三分度转换 ; =7, 表示 2-5-10 三分度转换 ; =8, 表 示 5-10-20 三分度转换。
称重测力的功能参数一般有以下几种 :
2
1. 开机捉零范围设置:(0-9)
不同的使用场合 , 有不同的要求 , 如储料秤 , 开机不能捉零等。
=0, 开机不捉零 , 取 AD 标定时的零位 .
=1-4, 开机捉零范围为满量程的 : 1-4%.
=5, 开机捉零范围为满量程的 : 10%.
=6, 开机捉零范围为满量程的 : 20%.
=7, 开机捉零范围为满量程的 : 50%.
=8, 开机捉零范围为满量程的 : 90%.
=9, 开机捉零范围大于满量程 : 100%.
2. 开机后置零范围设置:(0-9)
置零范围同上。
3. 去皮范围设置:(0-9)
去皮范围同上 .
4. 打印方式设置: 中文 . 英文记录式打印 ,1-3 联单打印 , 票据式打印 , 条码打印。
5. 取重方式设置:(0-2)
=0, 取本机 AD 转换器进行处理。
=1, 取外部通信发来的 AD 内码 , 具有本机同样的标定 , 显示所有功能。
=2, 取外部通信发来的外码 , 具有大屏幕显示器的功能 , 但又有仪表的所有功能。
 6. 机器号码设置:(0000-9999)
每台仪表可以设置一个二字节四位数的器号 , 可实现多机联网通讯。
7. 通信波特率设置:(0-9)
随着 CPU 的更新 , 目前不需要外接晶振 , 可采用 CPU 内部 RC 震荡器 , 在烧写芯片时自动校正
频率 , 可达到很高速度的通信波特率。
=0, 1200; =1, 2400; =2, 4800; =3, 9600; =4, 14400.
=5, 19200; =6, 38400. =7, 57600; =8, 115200; =9 256000;
8. 通信格式设置:(0-9)
0-4: 为连续发送五种格式 ; 5-9 为应答式发送五种格式。
接收的应答格式如下 :
例 1: 2A(*) 30 31 57(W) 7C(X); 要求器号 :30 31 发送重量 ,
 * 为起始符,X 为异或校验和。
3
例 2: 2A(*) 30 31 52(R) 79(X); 要求器号: 30 31 置零。
例 3: 2A(*) 30 31 54(T) 7F(X); 要求器号: 30 31 去皮。
发送格式:根据功能需要设置 , 最好有一种全功能发送格式 , 适用于条码秤等比较 复杂统计管理功能的场合 , 发送的内容有 : 起始符、器号、重量、单价、金额、称重各种状态符 ( 零位、去皮、稳定、电量、打印格式等 )、累计次数、累计重量、累计金额、日期、时间、流水号、商品编码号、提示提示符号、活动广告语号、商品条码号、保鲜日期、卡号、卡内参数等信号、便于系统显示、打印、最好建立公用数据通道、所有外设共享、结构简单 , 可任意扩展外设。根据上述发送的数据 , 可建立追溯码。
9. 仪表输出方式选择:
常用有 : =0, 输出 , =1, 定值输出 , =2 选别输出 , =X 可还有其它输出方式
10.AD 滤波方式和快慢选择 :
滤波方式很多,在不同的使用场合,采用不同的方式,如高速峰值测力,要取最大值,动物动态称重,取一段时间平均值等 . 滤波的方式常用的有 : 多次平均法 , 干扰剔除平均法 , 进区平均法 , 分区不同速率滤波法 , 数学计算法。
11. 单位转换选择 :
不同的国家 , 不同的使用场合 , 要有单位转换选择功能 , 常用的有 :
0= 基本单位 ; 1=X2; 2=X2.2046(lb); 3=X9.80886; 4=0.737; 5=8.845; 6=10.2; 7= 计数状态 ,( 重量转换成件数 ). 计重 - 计数二用秤。
12. 显示单位通信发送选择:
0="kg"; 1="Lb"; 2="Kn"; 3="t"; 4="g"; 5="mg"; 6="N"; 7="Pa" 等
13. 标定显示模式选择:
(1). 显示传感器输出的 mV 数 . 相当于一个数字电压表 , mV/V.
设置在 mV 输出模式 , 用一个标准电位差计 (7 位精度 ), 代替传感器, 输入 1.000000 mV/V 信号,仪表会自动校正到:"1.00000", 在此状态下, 显示传感器mV数, 可作为传感器测试仪。
(2). 一段一点标定 : 有二种输入法:
A. 重量砝码标定 : 普通电子秤的标定方法 . 可采用智能一键快速标定法。
B. 不用砝码标定 , 输入传感器的 mV 数 . 仪表设置好最大秤量 , 小数点, 分度值 , 如 :30.00t, 功能设置在 mV 数输入模式, 仪表已确认用电位差计标准化, 设置在输入mV 数状态, 开机后提示 "StLCV",输入传感器铭牌上精确的 mV 数 , 如 : 30t, 铭牌上灵敏度为:1.2345mV/V, 仪表立刻显示所需要的重量:" 30.00". 尤其适用于大称量标定场合,节约标定成本。
4(3) 传感器线性化处理:
一般有:线性化分段标定, 分段计算处理。一般五段标定法, 最起码精度提高一个数量级,采用预置数据库, 有智能化提示符显示, 不看说明书, 只要一键处理, 就能完成所有的多点标定功能, 使用非常方便。
也可以采用解方程法, 一般传感器的输出曲线为二次方, 可以通过单片机输入二个点的数据, 很容易解出方程式:A.B.C 参数, 每次AD取样后, 代入计算公式, 得到修正后的数据。
(4). 保留多段线性化修正数学模型, 用户一点标定修正法:
多段标定修正一般都在制造工厂进行, 到了用户那里就没有条件, 可采用此法, 既保证线性度,又保证准确度。
以上的多种标定方法数据, 要保留在独立的数据空间, 相互不受影响, 设置不同的方法, 数据可恢复。
14. 分度值转换分区设置:
分度值转换可设置二点三区:
如最大称量为 30kg 电子秤 , 分度值设定在 7= 2-5-10 转换状态。
第一段设为:10.000; 第二段设为:20.000, 那么小于 10kg 分度值为 2g, 称量值在 10-20kg, 分度值为5g, 称量值大于 20kg, 分度值为 10g
如最大称量为 30kg 电子秤 , 分度值设定在 8= 5-10-20 转换。
第一段设为:15.000; 第二段设为: 30.000, 那么就变为双分度值转换 , 小于 15kg 分度值为 5g, 称量值在 15-30kg, 分度值为 10g。
15. 数据设定 , 数据备份和恢复:
(1). 通常电子秤要输入很多数据 , 器号设定、高低定值设定、车号、货号设定、皮重设定、不同物品计数标率设定、不同传感器标率设定、不同商品名称价格设定等 , 可以储存在 CPU 的 FLASH 中 ,也可以储存在外置的 FLASH 中 , 大容量 FLASH 价格特别便宜 , 有高速 SPI 或 I2C 接口。
(2). 标定数据备份:
标定数据 , 尤其是大秤量数据, 误操作后, 再标定代价很高, 需要备份, 插上短路环, 输入密码,将数据从一个 FLASH 区拷贝到另一个 FLASH 区, 完成数据备份功能。
(3). 标定数据恢复:
当误操作后 , 数据出错 , 插上短路环 , 输入密码 , 将数据从一个备份的 FLASH 区复制到工作区。
(4). 数据修改:
当设备使用一段时间后, 发现误差, 需要修改标率, 插上短路环, 输入密码, 显示原标定的标率,
5通过与标准的比对, 计算出新的标率输入, 节省标定费用。
16. 无线射频刷卡器:
人机对话, 最方便的是刷卡, 不需要人工输入大量的数据, 人工输入有时会出错, 采用刷卡, 交换数据速度快 , 正确率高,密码认证安全性好 , 成本又低 , 是以后电子秤上必选的部件 , 可以提供正确数据,通过随机数加密认证,进行交易结算.通过刷卡,可以储存数据,恢复数据,可以输入配料秤 配方,可以修改打印格式 , 可以修改显示屏幕等 , 使用特别方便。
17. 显示模式:
常用的显示有: LED、LCD、MCD, 现在新出来的彩显,有笔划型转变为点阵图型显示 , 目前MCD 价格比较便宜 , 尤其是 COG 的 , 接近 LCD 成本, 驱动芯片封装在玻璃上,SPI 接口, 硬件简单,显示的文字多少、图型大小可随意改变, 在设计智能化电子秤时 , 不用看说明书, 显示中文提示符,就能完成所有操作, 可在屏幕上显示一维码, 二维码, 可以扫描结算付款, 是低价电子秤发展的方向。
彩屏显示驱动比较麻烦, 要高端 ARM 驱动芯片。或操作系统驱动, 彩屏成本较低, 操作系统成本相对比较高。
18. 打印的创新模式设计 ( 免驱动打印机 )
传统的打印机 , 采用一百多条指令, 先要设置打印状态: 文本、中文、图形模式;选择字库种类,还有很多打印动作。打印一张条码标签纸 , 需要很多打印程序 , 对设计带来很多麻烦 , 尤其在图形打印时, 传送的数据量大, 分次传送, 打印速度慢。根据笔者的经验, 自主设计一种打印机, 不需要设计专用打印程序, 就能打印出满意的结果 , 需要打印的参数 , 在串口中 , 采用简单的代码发送方法 , 如打印不干 胶条码标签, 只要发送重量、单价、金额、商品编号、打印编码符等, 没有几个代码, 就能满意的打印出:中文商品名、重量、单价、总价、包装日期、保鲜日期,自动生成条码打印 , 含商品条码编码、店名、电话等广告语,因为发送的代码很少,所以最慢的通信波特率也不影响打印速度,低价的计价秤,串口改变一下发送的格式,就成为条码秤。
以上是仪表通用化设计的设想,仅供参考。
转自:中国衡器网(上海三积分电子有限公司唐令弟)

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