称重仪表的通用化设计 【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。 【关键词】 仪表 通用化 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 . 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 : 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 : . 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 , 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、 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 , 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: 如大称量为 30kg 电子秤 , 分度值设定在 7= 2-5-10 转换状态 . 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 如大称量为 30kg 电子秤 , 分度值设定在 8= 5-10-20 转换。 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 , 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 , 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 , 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 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 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、等广告语,因为发送的代码很少,所以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。 称重仪表的通用化设计 |