无线数字传输电子吊秤台式仪器的软件设计

本文简要介绍了无线数字传输电子吊秤的组成和原理。它着重于台式仪器系统软件的设计，并给出了软件流程图。详细介绍了关键数据处理模块和校准模块。 1.无线数字传输电子吊秤的组成和原理带有LED和LCD双面显示的直显式电子吊秤以其直观的阅读，简单的操作和方便的使用受到了许多用户的欢迎。然而，直接展示式起重机秤也有一些固有的缺点。例如，数字管不能做得很大。当由于现场和设备等因素使秤人员远离起重机秤时，称量数据不容易看到。称量表无法打印，称量数据必须手动复制，并且秤体结构相对复杂。为了满足不同用户的需求，我们开发了一种无显示屏的无线数字传输电子吊秤。无线数字传输电子吊秤分为秤体和台式仪器两部分。秤体由传感器，吊钩，吊环和其他称重传递机构，A / D转换器，单片机系统，无线数据传输发送器和电源组成，如图1所示。台式仪器由无线数据组成传输接收器，显示器，键盘，打印机，单芯片系统，计算机通信接口，电源等，如图2所示。将要称重的对象装载到传感器上。传感器输出与接收到的力成比例的电压信号，该信号通过A / D转换为数字信号。单片机控制该信号通过无线数字发送器发送出去。台式仪器接收到此信号。经过数字滤波，数字正则化，分度和尾数调整后，该信号变为与被称重物体的实际重量值一致的数据，并将此数据发送到显示器以显示以完成称重过程。台式仪器还需要完成“去皮”，“归零”，“累加”，“累加”，日期设置，数字设置，称重列表打印等功能。 2.台式仪器的硬件电路原理和软件编程台式仪器采用8031单片机系统，程序存储器8K字节（2764），数据存储器2K字节（6116），电可擦除2K字节（2817A）。只读存储器（EEPROM）存储校准系数和参数。 8031的串行接收端口用于接收从秤发送来的称量数据。串行发送端口连接到TSC232，以形成RS232接口以与计算机通信。 Intel 8279可编程键盘和显示接口芯片，可以完成键盘输入和LED显示控制的两项功能。由于台式机使用电池供电，因此显示器使用低功耗的LCD（液晶显示器），并且支持的显示驱动器是7211AM。由于两个显示设备的显示原理不同，因此8279尚不能直接连接到7211AM来驱动LCD显示器。通过分析8279输出信号和7211AM所需信号的时序，发现8279的BD信号（显示消隐）可用于延迟处理后的生成？ 211AM需要门控信号。选择74LS122形成延迟电路，解决了两者之间的不匹配问题。 16键键盘用作数字和操作命令的输入设备。台式仪器单芯片系统控制TPiP-40A打印机以打印各种称量报告。 3.台式仪器软件程序设计根据无线数字传输电子吊秤台式仪器完成的功能，该软件可分为以下功能模块：（1）数据接收串行中断服务子程序。 （2）数据处理模块①数字滤波②数字正则化③索引④尾数调整（3）显示处理子程序（4）键盘输入和功能处理模块（5）称重表打印模块①单称重打印②累加称重打印③减少重量称量打印（6）校准模块下面介绍几个主要功能模块的设计。 3.1数据接收串行中断子程序8031串行端口具有四种工作模式，此处选择工作模式1。串行端口是一个8位异步通信接口。一帧信息是10位，一个起始位（0），8个数据位（低位在先）和停止位。波特率为1200bps。在测试过程中，使用了一级奇偶校验或奇偶校验，并且在传输过程中误码率更高。因此，添加了第一级检查，并且一组数据的XOR形成了一个校验和。仅当两个验证级别均正确时，此组数据才有效。减少了错误代码，并保证了接收数据的准确性。一组数据由五个字节组成。数据头和特殊符号各占一个字节，称量数据占两个字节，校验和为一个字节。特殊符号包括：称重数据的符号，秤上的低压标志，传感器过载标志。第五个字节是前四个字节的异或。数据接收中断服务子程序流程图如图3所示。接收到数据头（EFH）后，将接收标志设置为1，将接收计数器设置为零，接收到的下一个字节是一个特殊符号，下一个两个字节是称量数据，第五个字节是校准校验和。检查接收到的每个字节的奇偶校验。如果检查正确，则该字节有效并存储在相应的缓冲单元中。接收计数器加一。否则，清除接收标志和接收计数器并重新接收。在接收到一组数据之后，即，当接收计数器等于4时，执行XOR检查。如果检查正确，则数据组有效，否则清除接收标志和接收计数器。等待重新接收。如果接收正确，则将接收到的标度上的A / D转换值存储在片上RAM 30和31单元中。如果在接收到的特殊符号单元中有数据，则设置相应的标志位，并在处理数据时执行相应的处理。设置数据有效标志。清除接收标志和接收计数器。这样就完成了一组数据的接收。准备接收下一组数据。数据接收串行中断服务子程序流程图如图3所示。3.2数据处理模块数据处理模块是台式仪器软件设计的关键和难点，与称量数据的准确性有关。即电子吊秤的测量精度。台式仪器接收的数据是传感器输出信号经过A / D转换后的数字信号。该数据是16位二进制数，而不是实际重量值。必须对其进行处理，以使其成为物体的实际重量值。规模的A / D转换采用双积分A / D转换。每秒采样数超过7次。采样精度为16位二进制，这意味着权重值的数量可以达到65,000以上。某个时间的采样值可能与实际的采样值有很大差异，并且环境的干扰也可能导致采样值不正确。因此，该数据未经处理就转换为权重值，这将导致较大的误差并影响测量精度。此处，设置了一个20字节的先进先出堆栈，即，存储了10组称量数据，最新接收的数据被推入堆栈，并弹出第一个接收的数据。除去最大值和最小值，然后计算其余8组数据的算术平均值，然后将其发送到相应的存储单元。这种数字滤波方法不仅可以确保测量精度，还可以确保响应的灵敏度。经过数字滤波的数据反映了物体重量的相对值，该相对值与物体重量成比例，以吨或千克为单位。即满足以下公式的要求：N = KXDF = N + nF：被称量物体的重量（吨，千克或克）N：正则内码号K：校准系数（正则系数，纯十进制） ）n：分度系数D：A / D转换数据经数字滤波将数据乘以校准系数，以在进行正则化处理后获得内部代码编号。例如：20t起重机秤，显示分度值为10kg，即显示值共有2000个代码。满量程A / D转换的值可以是将56789和校准系数乘以20,000，即20,000 kg所获得的重量值的内部代码号。此过程是正常的。规范化数据后，该代码号高于计量验证所需的代码号，并且该代码号也超过了传感器可以保证准确性的代码号。在将其用于显示之前，将对其进行索引和尾数处理。物体的实际重量值。如上例所示，完整比例的内部代码为20000，除法过程除以10，即BCD代码向右移一位，最后一位四舍五入，最后一位20t刻度显示值为0,1,2 ... 9.尾数调整。这些过程之后的数据是最终显示的重量。无线数字传输电子吊秤有四种规格：3t，5t，10t和20t。 3.3校准模块的校准过程实际上是计算校准系数（正则化系数）的过程。每个传感器的灵敏度不同，负载相同的负载，输出电压也不同，并且由A / D转换的数据也不同。根据N = KXD，推导K = N + D，加载满量程负载以测量满量程Dmax，并使用满量程内码N（3t = 30000、5t = 50000、10t = 30000， 20t = 20000）除以Dmax得出校准系数，并将其存储在EEPROM中以进行永久存储。称量时取校准系数，乘以A / D转换值得到内码，经分度和尾数处理后得到实际称量值，并显示输出。当传感器的线性度非常好时，将执行一次满量程校准以获得校准系数，该校准系数可用于计算满足每个称量点的测量精度要求的内码。当传感器的线性度不好时，校准系数可能无法满足要求。此时，可以将校准间隔划分为几个段，并且分别对每个段进行校准以获得几个校准系数。称重过程中，根据A / D转换后的数据，确定称重在哪个校准间隔内，取出相应的校准系数，进行常规处理，并起到线性补偿的作用，使台式仪器可以适应线性度差的传感器。如图5所示。为了确保测量精度，校准系数必须为小于1的纯十进制数，这样正则化过程就不会扩大误差。换句话说，从满量程A / D转换的数据必须大于满量程常规内部代码号。否则，校准程序将不会被校准，并且将显示提示信息，提醒操作员增加某些放大器在秤上的放大倍数。校准模块的流程图如图6所示。3.4键盘输入和功能处理模块台式仪器要完成的所有功能操作都需要从键盘输入命令或数字。由于使用了8279可编程键盘和显示接口芯片，微控制器无需随时监视键盘输入。当按键时，8279将中断请求发送到微控制器。在微控制器响应中断后，它会读取所按下键的键值。继续进行。每个键对应一个键值，大大节省了微控制器的时间。完成的主要功能有：调零，去皮，累积，累积，查询，清除，重置，编号，毛重/净重转换，日期，打印，校准等。为了减少按键数量，按键重复使用技术是在软件设计中使用。上述功能的处理相对简单，在此不再赘述。 3.5显示模块7211AM液晶显示驱动器input是BCD代码，因此8279输出的显示代码是BCD代码，浮点小数点由背电极信号和8279输出的小数点位置选通信号进行XOR处理来驱动。因此，显示代码的数据结构是：一个字节的高4位是显示数据的BCD码，低4位代表小数点的位置，0-6指示小数点的位置，从高到低，7为无小数点输出。当要显示重量数据或其他数据时，必须首先根据上述数据结构将它们转换为8字节的显示代码（对应于LCD的8位），然后将这些数据顺序发送到8279 ，8279以自动控制显示器的显示。 3.6打印模块TPiP-40A小型打印机具有丰富的打印命令，不仅可以打印数字，字母和符号，还可以在图形模式下打印出汉字。字符可以在宽度和高度方向上放大2-4倍。具有水平和垂直制表命令，以方便打印表格。打印模块以三种格式完成报告的打印：（1）单次称量报告，（2）多秤累加报告和（3）多次卸货累加报告。在累积和递减作业时，有一个相应的标志位置。当您按“打印”键进行打印时，台式仪器可以自动识别要打印的报告格式。称量数据稳定后，也可以自动打印单个称量报告，而无需人工干预。 3.7台式仪器软件的总体流程图，如图7所示。4.结论无线数字传输电子吊秤台式仪器的发展已经吸收了国内外同类产品的优势。功能齐全，操作使用方便，全数字面板标定和参数设置，嵌入式面板打印机结构紧凑，美观耐用，系统可靠性高。具有国内先进水平。投入生产的三年来，其测量准确，使用方便，质量稳定可靠。