高精度智慧電子多頭秤
作者：Smartweigh多頭配重器
1 引言 隨著現代電子資訊科技的快速發展，電子多頭秤已廣泛應用於各個社會經濟產業。其公式計算等功能深受使用者青睞。智慧電子多頭秤的關鍵在於兩大系統軟體－偵測與資料處理系統和人機互動技術頁面。偵測與資料處理系統由偵測與資料處理方法組成，測量結果在所有人的控制下顯示，並可進行資訊查詢與複製。本文主要詳細介紹系統軟體的偵測部分，包括感測器電源電路的自動校準、感測器校準響應的設計方案及其雙CPU中間工作。 2 系統總體方案設計。科學研究的關鍵在於如何完善系統軟體智慧系統。多頭秤監控系統主要由感測器運算放大器、資料擷取（類比數位轉換）電源電路、中間控制元件、回授電源電路、外部補償和開關電源應用等組成。
電源電路的功能是根據電阻應變片傳輸的電壓值，將淨重值替換為略微變化的工作電壓值，並將其放大到相應的模數轉換處理晶片可接受的工作電壓資料。訊號經過類比數位轉換後，儀錶板的系統誤差主要由該部分引起，因此該部分的設計方案與整個系統軟體的精度密切相關。中央處理器不負責整個系統軟體的運作和操作，而是執行資料處理、自動校準、自動轉換等過程，並回應系統軟體CPU中間的電源電路的指令和資料傳輸。開關電源系統軟體為系統軟體的平穩運作提供良好的供電和分配系統，並提供高精度的橋式開關電源。 3 硬體開發 電子秤監控系統的硬體開發關鍵包括三個部分：運算放大器、類比數位轉換電源電路和CNC工具機電阻。所使用的整合式運算放大器處理晶片 AD525C 如圖 2 所示。其輸出溫度漂移工作電壓應低於 25V。當增益一般大於大型分立系統時，其溫度漂移工作電壓應低於共抑制比 CMR（約 90dB）。 AD525C 作為音訊放大器，包含用於 tt1WG=1、10、100 和 1000 引腳的高精度電阻。 SI 製程：將 JWRG2 端相對增大，並預先連接倍頻選擇接腳（此時 RG1 未連接前端），即可實現相對放大功能。除此之外，當指定的增益值在 1 到 100 之間時，可以使用這種內部匹配方法。
當轉換過程繼續進行時，AD524 還有另一種控制增益值的方法。使用滑動變阻器 RG 將 AD524 處理晶片的管 3 (RG2) 連接到接腳 16 (RGD)，RG2 對應的電阻值為 RG-40K/(Gl)3.2。數位轉換電源電路採用 MAXIM 生產的 14 位元多路 S1 類比數位轉換器 MAX194。此處理晶片具有電容式 DACPWM、採樣嘴座、10 個校準 DAC、串行通訊和控制功能，不僅具有高速運行、高精度、低功耗等特點，而且其內部校準電源電路可以校準線性度和偏移差，無需外部調節即可進行調整。所有 18 個固定性能參數均保持在允許的溫度範圍內。串列通訊特性使得 IB 可以直接連接到大多數標誌控制板，大大簡化了系統軟體電路原理。此外，它還模擬了類比開關電源和資料切換。電源分離的結構也大大降低了資料雜訊耦合的危害。其主要特點是：螢幕解析度為14位元；積分離散系統偏差為0.33%，資料訊號雜訊比加丟幀率為82dB；9.當參考工作電壓為+9V時，當輸入工作電壓從0V變化到9V或從5V變化到+9V時，輸出資料量從OOOOH變化到3FFFH。採用預編程流程來控制其電阻值的變化。此設計方案選用Xicor公司生產的非揮發性CNC工具機電阻器X9241，包含4個電阻陣列，每個陣列包含63個電阻模組。在每個模組的中間和2個節點處設有可透過拖曳模組瀏覽的抽頭點。拖曳模組在陣列中的位置由客戶根據雙線序列匯流排插座控制，實體組件的詳細位址在終端由A0-A3鍵定義－X9241將串列通訊的資料流分析與詳細位址輸入端的狀況進行比對。當所有4位詳細位址均相對成功時，對方會回覆表示已選取。每個X9241有4個電阻陣列，因此CPU的兩條I/O線總共可以操作多達64個電阻陣列，每個電阻陣列都關聯一個拖曳端暫存器（WCR）和四個8位元暫存器位址，所有這些都可以由客戶進行載入或讀取。
拖曳端子計數記憶體（WCR）的內容操作電阻器陣列中拖曳端子的位元 JL。在X9241的指令結構中，除了讀寫記憶體和各記憶體之間的資料傳輸指令外，還有一個指令可以使拖曳端（WCR）移動一個最小單位，即INC-WIPER指令。每次執行INC-WIPER指令，拖曳端就會移動63個電阻模組中的一個，這大大方便了零點調整程式流程的設計。 4個系統原則：1）復位。 「系統軟體上電後，首先執行重設操作。如果控制面板-人機互動技術頁面沒有系統指令，系統軟體每次開始校準時都會先將狀態字載入到EEPROM中，並進行識別。自動啟動之前待機時的主要參數，例如原始預設值或安全通道方法、基準值和增益設定。改變設備X9241中10K電阻的阻值，對可程式控制器增益值儀器設備放大器進行自動零點調整。 2）感測器調整：當操作員判斷電子多頭秤無負載時，根據人機交互技術頁面獲取感測器零點調整指令，CPU接收人機交互技術頁面透過串口通訊發送的信息，識別需要調整的傳感器組號，調整零點調整的數控機床電阻X9241，分別進行初始調整和微調，電源電路執行傳感器自動零點調整的日常任務。 3) 系統軟體零點調整，CPU 調整可程式控制器的增益值放大器和感測器（如有必要）後，CPU 根據 A/D 轉換器 MAX194 擷取零點的剩餘工作電壓殘值，並將其儲存在 EEPROM 中。 *等待一切正常後，當量兒童體重時，再減去該數值。 「如果自然環境發生劇烈變化，CPU 未收到零點校準指令，客戶可隨時隨地透過機器的互動頁面發出零點校準指令，使電子多頭秤重新校準。此外，對於 A/D 轉換器產生的零點資料誤差，MAX194 會在每次上電後的 50ms 內自動校正 A/D 轉換器的零點。執行實際的校準操作。 總的來說，這款電子多頭秤憑藉著優秀的系統軟體，具備自動即時零點校準功能，從而確保其高精度稱重工作。而更換時，系統軟體會自動進行感測器回應。
此外，CPU根據人機互動技術系統軟體CPU傳輸的基準值和測量範圍的主要參數，計算並確定儀器設備放大器AD524可程式控制器的增益值。 CPU操作數位電位器X9241中的2K電阻，使可程式控制器增益值放大器依照新的增益值標準運作，並對變送器的測量範圍進行校準。除了被稱重物體的淨重值外，該資訊還具有一系列功能，例如安全通道設定、基準值設定、企業設定、增益值設定、自動零點調整和預設設定狀態維護。 5.1 主要程式設計 電子多頭秤監控系統中的所有功能均由客戶根據人機互動技術系統軟體中的操作面板啟動。因此，監控系統和互動系統軟體遵循以下協議：人機互動 技術系統軟體的每個功能都對應一個位元組，稱為命令字。當操作面板實際執行某項功能時，人機互動技術系統軟體會推送對應的命令字，監控系統透過串列介面終止方式接收該命令字（因為檢驗策略系統需要實現稱重和推送稱重。實際操作結果只能透過終止方式接收，而不能透過查詢方式接收），執行指令識別後，將「轉到對應的服務項目組裝器」。
此外，指令字也被載入到EEPROM中，並在校準後作為待載入狀態。在程式流程中更新EEPROM，並在傳回獨立程式流程的開頭後再次載入EEPROM狀態字。每次系統軟體啟動和主參數重設後，擴大機的自動零點調整程式會被分配一次，並且每次線路連接埠終止後，原始程式必須跳出循環加權並從頭開始。終止程式流程的等待點是回到原始清除位置，因此設定了額外的標誌位元7QH來區分終止中斷是否啟用。如果發生這種情況，它將跳出稱重循環系統並重置主參數。 ”5.2 子程序設計-5.將XI放大器調整到組譯器的一半。啟用A/D轉換。感測器 Sm 程式流程 感測器零點調整和放大器的程式設計 零點調整的概念類似。
此處，WCR 值在兩個彙編器之一中逐漸改變，直至 A/D 輸出和 1FFFH 即將終止。 5.2.3 基準值設定程序流程 在互動式技術系統軟體的操作面板上選擇基準值設定並按住。此時，監控系統的 CPU 可能會因為接收到應用程式通訊的資料訊號而切換到終止解決方案彙編器，並在終止解決方案彙編器中識別系統命令字，然後進入基準值設定彙編器。
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