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| 稱重模塊在稱重系統(tǒng)的應(yīng)用 | 2020-01-10 |
| 總體方案論證 稱重系統(tǒng)硬件電路由稱重儀表，稱重模塊，AD轉(zhuǎn)換模塊，鍵盤和顯示模塊組成 稱重模塊部分電路 稱重模塊部分采用電阻式應(yīng)變片，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為ΔR/R后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)的電阻變化一般都很小，難以測量且不便處理，因此要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的ΔR/R變化轉(zhuǎn)化成電壓或者電流變化，常用的轉(zhuǎn)換電路為直流測量電橋。 直流電橋特點(diǎn)是信號(hào)不受元件和導(dǎo)線的分布電感和電容的影響，抗干擾能力強(qiáng)，電橋調(diào)節(jié)平衡電路簡單，直流電源（+5V）在系統(tǒng)中比較方便。直流電橋輸出的信號(hào)較小，有必要做放大處理。 信號(hào)處理部分 由于直流電橋輸出的電壓信號(hào)只有0-30mV，所以需要用高增益、高穩(wěn)定性的放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后送給單片機(jī)。 選用放大電路與AD轉(zhuǎn)換集成的芯片，可以簡化硬件電路，提高抗干擾能力和精度。CS5530是高度集成的ΔΣ模數(shù)轉(zhuǎn)換器，運(yùn)用電荷平衡技術(shù)，性能達(dá)24位，非常適合稱重衡器、過程控制、科學(xué)和醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域的單極性或雙極性小信號(hào)測量。內(nèi)部集成64倍放大器、數(shù)字濾波器、可選的50/60Hz頻率抑制以及40倍的可控增益等信號(hào)調(diào)理電路。 鍵盤和顯示部分 按鍵采用4*4矩陣按鍵，功能豐富，節(jié)約端口。液晶顯示功耗低，界面清晰，顯示信息豐富，NOKIA5110采用串行通信，接口電路簡單，字符漢字均能顯示，速度快，具有掉電模式，適合便攜式的設(shè)備。 控制芯片 選擇STM32系列，32位機(jī)，高性能，低功耗，速度快，集成化高，接口簡單。 理論分析與計(jì)算 稱重系統(tǒng)測量電路采用直流電橋，具體測量方式分為單臂、半橋、全橋三種，靈敏度的是全橋電路， 當(dāng)電橋平衡時(shí)，全橋差動(dòng)測量時(shí)，在四個(gè)橋臂上均放置350歐應(yīng)變片，相對應(yīng)變片應(yīng)變相同，相鄰應(yīng)變片應(yīng)變相反，其靈敏度系數(shù)較高，同時(shí)具有抑制溫漂等優(yōu)點(diǎn)。 硬件電路設(shè)計(jì) 稱重模塊的硬件部分主要包括電源、單片機(jī)、稱重模塊、鍵盤和顯示等組成。主要單元電路設(shè)計(jì)如下： 單片機(jī)及電源模塊的設(shè)計(jì) 稱重模塊中單片機(jī)采用STM32F103RBT6，屬于“增強(qiáng)型”，時(shí)鐘頻率達(dá)72MHZ，內(nèi)含128K flash，32K RAM，性能。 STM32單片機(jī)需要直流3.3V電源，稱重模塊電路需要直流5V電源，電路如圖3。 稱重部分信號(hào)處理電路 將左右兩邊四個(gè)電阻應(yīng)變片接成全橋，四個(gè)接口接到CS5530上進(jìn)行信號(hào)處理，稱重電路的電源是5V，STM32單片機(jī)的電源是3.3V，用ADuM1401作電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換電路如圖5。 鍵盤及顯示電路 鍵盤采用4*4矩陣按鍵，16個(gè)按鍵功能如下： 0-9數(shù)字鍵——修改單價(jià) *、組合鍵——校準(zhǔn) A鍵——清零 B鍵——去皮 C鍵——金額累加 D鍵——顯示總金額 程序設(shè)計(jì) 軟件部分采用模塊化程序設(shè)計(jì)的方法，由主程序、液晶顯示子程序、鍵盤掃描子程序等組成。主程序流程圖如圖7。 結(jié)語 經(jīng)過測試稱重系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)下面功能： （1）能顯示被稱物體重量、單價(jià)、金額；稱重范圍1.00g——500g，重量小于50g，誤差小于0.2g；重量在50g及以上，稱重誤差小于0.4g。 （2）用數(shù)字鍵輸入修改單價(jià)，每稱重一件按C鍵保存金額，累加后按下D鍵顯示總金額。 （3）按下B鍵稱重皮重，并保存，重新帶皮和重物一起稱重，按下B鍵，減去剛保存的皮重，實(shí)現(xiàn)去皮。 （4）設(shè)置校準(zhǔn)功能，防止一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)溫度和元件本身等原因產(chǎn)生誤差較大，隨時(shí)可以用按鍵*、組合鍵進(jìn)入校準(zhǔn)。 | |
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