稱重儀表的通用化設計

【摘要】 本文介紹了一款具有菜單式選擇功能的儀表 , 能適用于不同功能的使用場合。

【關鍵詞】 儀表 通用化

一、前言

隨著稱重、測力技術的發展 , 儀表的品種、使用范圍、功能不斷增加 , 廣泛使用在臺秤、計價秤、

計數秤、條碼秤、吊秤、動物秤、汽車衡、定值秤、配料秤、測力機、峰值測試儀等不同的使用場合 ,

不同功能使儀表品種繁多 , 給設計制造帶來麻煩 , 儀表的通用化設計勢在必行。

由于低價 . 高速 . 多串口 . 大容量儲存器的 CPU 推出 , 使儀表通用化設計成為可能 . 設計一

款具有菜單式選擇功能的儀表 , 能適用于不同功能的使用場合 .

二、儀表功能介紹

 稱重 , 測力儀表的核心部件是 AD 轉換和數據處理器 , 附件有電源 . 顯示 . 儲存器 . 通信 . 刷卡 . 控

制 . 打印等部件 , 根據筆者多年的設計經驗，通用化設計總結如下 :

從目前的技術水平來看 AD 轉換芯片 , 已經滿足現在稱重 , 測力的需要 , 根據不同的使用 場合 ,

選擇不同速度的 AD 轉換器 , 一般分辨率選擇 24 位 , 實際使用時轉換成 20 位 (100 萬分度 ) 就夠了 ,

芯片中帶有低漂移的前置放大器 , 增益軟件設置。AD 轉換的零點 , 軟件設置在 50 萬左右 , 這樣

AD 轉換能適用于在正負測力顯示的范圍內 , 一般加載內碼控制在 20-50 萬左右 . 通用性好的儀表 ,

必需有很多的功能參數設置 , 為了方便用戶操作使用 , 采用位標功能設置 , 盡量縮短設定字節 , 根據

不同的使用權限 , 設置開放門限。

 稱重測力的基本參數設置為 : 大量程、小數點、分度值。

 可采用六位數字表示 : 如 :" 30032"。

前四位數為大量程值 , 后加二個零 , 上設置為 : "30000".

十位數為小數點 , 一般取 : 0-6, 上設置顯示為 : "30.000"

個位數為分度值 : 一般取 : (0-8), 其含義如下 :

=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 三分度轉換 ; =7, 表示 2-5-10 三分度轉換 ; =8, 表 示 5-10-20 三分度轉

換。

稱重測力的功能參數一般有以下幾種 :

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1. 開機捉零范圍設置：(0-9)

不同的使用場合 , 有不同的要求 , 如儲料秤 , 開機不能捉零等。

=0, 開機不捉零 , 取 AD 標定時的零位 .

=1-4, 開機捉零范圍為滿量程的 : 1-4%.

=5, 開機捉零范圍為滿量程的 : 10%.

=6, 開機捉零范圍為滿量程的 : 20%.

=7, 開機捉零范圍為滿量程的 : 50%.

=8, 開機捉零范圍為滿量程的 : 90%.

=9, 開機捉零范圍大于滿量程 : .

2. 開機后置零范圍設置：(0-9)

置零范圍同上。

3. 去皮范圍設置：(0-9)

去皮范圍同上 .

4. 打印方式設置： 中文 . 英文記錄式打印 ,1-3 聯單打印 , 票據式打印 , 條碼打印。

5. 取重方式設置：(0-2)

=0, 取本機 AD 轉換器進行處理。

=1, 取外部通信發來的 AD 內碼 , 具有本機同樣的標定 , 顯示所有功能。

=2, 取外部通信發來的外碼 , 具有大屏幕顯示器的功能 , 但又有儀表的所有功能。

 6. 機器號碼設置：(0000-9999)

每臺儀表可以設置一個二字節四位數的器號 , 可實現多機聯網通訊。

7. 通信波特率設置：(0-9)

隨著 CPU 的更新 , 目前不需要外接晶振 , 可采用 CPU 內部 RC 震蕩器 , 在燒寫芯片時自動校正

頻率 , 可達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. 通信格式設置：(0-9)

0-4: 為連續發送五種格式 ; 5-9 為應答式發送五種格式。

接收的應答格式如下 :

例 1: 2A(*) 30 31 57(W) 7C(X)； 要求器號 :30 31 發送重量 ,

 * 為起始符，X 為異或校驗和。

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例 2: 2A(*) 30 31 52(R) 79(X)； 要求器號： 30 31 置零。

例 3: 2A(*) 30 31 54(T) 7F(X)； 要求器號： 30 31 去皮。

發送格式：根據功能需要設置 , 有一種全功能發送格式 , 適用于條碼秤等比較 復雜統計管理

功能的場合 , 發送的內容有 : 起始符、器號、重量、單價、金額、稱重各種狀態符 ( 零位、去皮、穩

定、電量、打印格式等 )、累計次數、累計重量、累計金額、日期、時間、流水號、商品編碼號、提

示提示符號、活動廣告語號、商品條碼號、保鮮日期、卡號、卡內參數等信號、便于系統顯示、打印、

建立公用數據通道、所有外設共享、結構簡單 , 可任意擴展外設。根據上述發送的數據 , 可建立

追溯碼。

9. 儀表輸出方式選擇：

常用有 : =0, 輸出 , =1, 定值輸出 , =2 選別輸出 , =X 可還有其它輸出方式

10.AD 濾波方式和快慢選擇 :

濾波方式很多,在不同的使用場合,采用不同的方式,如高速峰值測力,要取大值,動物動態稱重,

取一段時間平均值等 . 濾波的方式常用的有 : 多次平均法 , 干擾剔除平均法 , 進區平均法 , 分區不同速

率濾波法 , 數學計算法。

11. 單位轉換選擇 :

不同的國家 , 不同的使用場合 , 要有單位轉換選擇功能 , 常用的有 :

0= 基本單位 ; 1=X2; 2=X2.2046(lb); 3=X9.80886; 4=0.737; 5=8.845; 6=10.2; 7= 計數狀態 ,( 重

量轉換成件數 ). 計重 - 計數二用秤 .

12. 顯示單位通信發送選擇：

0="kg"; 1="Lb"; 2="Kn"; 3="t"; 4="g"; 5="mg"; 6="N"; 7="Pa" 等 .

13. 標定顯示模式選擇：

(1). 顯示傳感器輸出的 mV 數 . 相當于一個數字電壓表 , mV/V.

設置在 mV 輸出模式 , 用一個標準電位差計 (7 位精度 ), 代替傳感器 , 輸入 1.000000 mV/V 信號 ,

儀表會自動校正到："1.00000", 在此狀態下 , 顯示傳感器 mV 數 , 可作為傳感器測試儀 .

(2). 一段一點標定 : 有二種輸入法：

A. 重量砝碼標定 : 普通電子秤的標定方法 . 可采用智能一鍵快速標定法 .

B. 不用砝碼標定 , 輸入傳感器的 mV 數 . 儀表設置好大秤量 , 小數點 , 分度值 , 如 :30.00t, 功能

設置在 mV 數輸入模式 , 儀表已確認用電位差計標準化 , 設置在輸入 mV 數狀態 , 開機后提示 "StLCV",

輸入傳感器銘牌上的 mV 數 , 如 : 30t, 銘牌上靈敏度為：1.2345mV/V, 儀表立刻顯示所需

要的重量：" 30.00". 尤其適用于大稱量標定場合，節約標定成本。

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(3). 傳感器線性化處理：

一般有：線性化分段標定 , 分段計算處理。一般五段標定法 , 起碼精度提高一個數量級，采用

預置數據庫 , 有智能化提示符顯示 , 不看說明書 , 只要一鍵處理 , 就能完成所有的多點標定功能 , 使用

非常方便。

也可以采用解方程法 , 一般傳感器的輸出曲線為二次方 , 可以通過單片機輸入二個點的數據 , 很

容易解出方程式：A.B.C 參數 , 每次 AD 取樣后 , 代入計算公式 , 得到修正后的數據 .

(4). 保留多段線性化修正數學模型 , 用戶一點標定修正法：

多段標定修正一般都在制造工廠進行 , 到了用戶那里就沒有條件 , 可采用此法 , 既保證 線性度 ,

又保證準確度。

以上的多種標定方法數據 , 要保留在獨立的數據空間 , 相互不受影響 , 設置不同的方法 , 數據可

恢復。

14. 分度值轉換分區設置：

分度值轉換可設置二點三區：

如大稱量為 30kg 電子秤 , 分度值設定在 7= 2-5-10 轉換狀態 .

段設為：10.000; 第二段設為：20.000, 那么小于 10kg 分度值為 2g, 稱量值在 10-20kg, 分度值

為 5g, 稱量值大于 20kg, 分度值為 10g

如大稱量為 30kg 電子秤 , 分度值設定在 8= 5-10-20 轉換。

段設為：15.000; 第二段設為： 30.000, 那么就變為雙分度值轉換 , 小于 15kg 分度值為 5g, 稱

量值在 15-30kg, 分度值為 10g。

15. 數據設定 , 數據備份和恢復：

(1). 通常電子秤要輸入很多數據 , 器號設定、高低定值設定、車號、貨號設定、皮重設定、不同

物品計數標率設定、不同傳感器標率設定、不同商品名稱價格設定等 , 可以儲存在 CPU 的 FLASH 中 ,

也可以儲存在外置的 FLASH 中 , 大容量 FLASH 價格特別 , 有高速 SPI 或 I2C 接口。

(2). 標定數據備份：

標定數據 , 尤其是大秤量數據 , 誤操作后 , 再標定代價很高 , 需要備份 , 插上短路環 , 輸入密碼 ,

將數據從一個 FLASH 區拷貝到另一個 FLASH 區 , 完成數據備份功能。

(3). 標定數據恢復：

當誤操作后 , 數據出錯 , 插上短路環 , 輸入密碼 , 將數據從一個備份的 FLASH 區復制到工作區 .

(4). 數據修改：

當設備使用一段時間后 , 發現誤差 , 需要修改標率 , 插上短路環 , 輸入密碼 , 顯示原標定的標率 ,

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通過與標準的比對 , 計算出新的標率輸入 , 節省標定費用。

16. 無線射頻刷卡器：

人機對話 , 方便的是刷卡 , 不需要人工輸入大量的數據 , 人工輸入有時會出錯 , 采用刷卡 , 交換

數據速度快 , 正確率高，密碼認證安全性好 , 成本又低 , 是以后電子秤上必選的部件 , 可以提供正確

數據,通過隨機數加密認證,進行交易結算.通過刷卡,可以儲存數據,恢復數據,可以輸入配料秤 配方,

可以修改打印格式 , 可以修改顯示屏幕等 , 使用特別方便。

17. 顯示模式：

常用的顯示有： LED、LCD、MCD, 現在新出來的彩顯，有筆劃型轉變為點陣圖型顯示 , 目前

MCD 價格比較 , 尤其是 COG 的 , 接近 LCD 成本 , 驅動芯片封裝在玻璃上 ,SPI 接口 , 硬件簡單 ,

顯示的文字多少、圖型大小可隨意改變 , 在設計智能化電子秤時 , 不用看說明書 , 顯示中文提示符 ,

就能完成所有操作 , 可在屏幕上顯示一維碼 , 二維碼 , 可以掃描結算付款 , 是低價電子秤發展的方向 .

彩屏顯示驅動比較麻煩 , 要 ARM 驅動芯片。或操作系統驅動 , 彩屏成本較低 , 操作系統成本相

對比較高。

18. 打印的創新模式設計 ( 免驅動打印機 )

傳統的打印機 , 采用一百多條指令 , 先要設置打印狀態 : 文本、中文、圖形模式；選擇字庫種類 ,

還有很多打印動作。打印一張條碼標簽紙 , 需要很多打印程序 , 對設計帶來很多麻煩 , 尤其在圖形打

印時 , 傳送的數據量大 , 分次傳送 , 打印速度慢。根據筆者的經驗 , 自主設計一種打印機 , 不需要設計

打印程序 , 就能打印出滿意的結果 , 需要打印的參數 , 在串口中 , 采用簡單的代碼發送方法 , 如打

印不干 膠條碼標簽 , 只要發送重量、單價、金額、商品編號、打印編碼符等 , 沒有幾個代碼 , 就能滿

意的打印出：中文商品名、重量、單價、總價、包裝日期、保鮮日期，自動生成條碼打印 , 含商品條

碼編碼、店名、等廣告語，因為發送的代碼很少，所以慢的通信波特率也不影響打印速度，

低價的計價秤，串口改變一下發送的格式，就成為條碼秤。

以上是儀表通用化設計的設想，僅供參考。

稱重儀表的通用化設計