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基于单片机的智能型电子分档秤的设计 程星翼 ( 无锡市计量测试中心,江苏无锡214031) 摘要：使用单片机实现了分检计量智能化的控制，提高了工作效率，减轻了操作人员的劳动强度，避免了产品检测过程中的人为误差。本文介绍了该仪器的硬件、软件系统设计及系统的抗干扰措施。 关键词：分档秤、单片机、比对、电阻应变式传感器. 一、前言 分档秤是专用于毛纺工业、造纸工业分档之用，其结构系等臂象限杠杆原理。在分档检测时，将标样置于一只秤盘中，而产品（即实样）置于另一秤盘中进行比对。由指针装置显示比对差值±△W是否在规定的范围内。由于标样和产品在同一环境下进行比对，所以环境的变化（主要指温度、湿度）对标样和产品的比对所带来的误差可忽略不计。产品的需求从而经常变换标样和产品的比对使其合格范围也随其变化，对生产检测人员来讲往往会引起因反应速度、固有习惯和视力疲劳而产生观测误差。为避免产生这类误差，提高产品质量，工作效率和减轻检测操作人员的劳动强度，将机械分档秤的比对原理改为用电阻应变式传感器的秤重原理进行重量比对，并利用硬件、软件系统组成模拟逻辑电路，通过重量标定、修正、抗干扰、打印等措施实现分档秤重量比对的智能化。 二、系统组成 智能型电子分档秤已不再是简单的硬件实体，而是硬件、软件相结合，软件在智能仪器中起着重要作用。所以该设计系统，包括硬件和软件系统。 1.硬件系统 如智能型电子分档秤的系统框图图1所示，系统硬件由以下几部分组成：二只电阻应变式传感器、单片机系统、液晶显示器、报警电路、电源。图中标样传感器为电阻应变式传感器，其输出的微弱信号经放大器放大后送A╱D电路转换为数字信号，再送入单片机，实样传感器也为电阻应变式传感器，其输出的微弱信号也经放大器放大后送A╱D电路转换为数字信号，再送入单片机。单片机对两路传感器信号进行计算分析后计算出差值±△W，送显示器，或使用打印机打印结果，如超差则报警提示。 标样传感器电路 A╱D 电源 单片机 实样传感器电路 A╱D 报警 显示LCD 键盘 打印机 图1 2.软件系统 智能分档秤要求当称重时同时称出标样和产品的重量，并进行比较，标出差值±△W并显示和打印结果，或可将所需检测结果进行打印，以便对产品的质量跟踪。如果超差则报警。 主程序图2先对系统进行初始化，设定栈底指针，中断方式，原始数据的调入，系统自检等，然后进入循环扫描程序。 校准子程序的功能为：为系统进行标准校准例如对两路A/D转换的线性、温漂跟踪并记录、得到校准数据后保存起来，供称重子程序使用。 称重子程序为工作时称出标样和产品重量，并计算出重量差±△W。 三、系统抗干扰措施 系统干扰是影响分档秤检测准确度的主要因素，由于智能电子分档秤检测工作在生产区，所以干扰源主要有继电器、可控硅、电机、机器震动、噪声等，传播途径通过导线的传导或空间的辐射而容易被干扰。如A/D变换器、单片机、弱信号放大器。为此必须有各种抗干扰措施才能保证分档秤达到预期的设计要求。 1．硬件抗干扰 为抑制切断干扰源传播路径，和提高敏感器件的抗干扰性能，采用措施如下： (1) 电路板上每个IC并接一个0.01uf ~ 0.1uf 高频电容以减小IC对电源的影响。 主程序框图 开始 初始化 栈底指针初始化 RAM区初始化 读存贮器数据 中断设置 显示器初始化 键盘扫描 称重键盘 校准键 称重子程序 校准子程序 图2 (2) 布线时避免90度折线同时尽量减少回路环面积以降低感应噪声。电源线和地线要尽量粗，除减小压降外，更重要的是减低耦合噪声。 (3) 采用带通滤波电路，滤掉高频干扰。 (4) 注意晶振布线，晶振与单片机引脚尽量靠近用地线把时钟隔离起来，晶振外壳接地并固定。 (5) 电路板合理分区，如弱信号、数字、模拟信号。 (6) 用地线把数字区与模拟区隔离，最后在一点接于电源地。A/D芯片布线也以此为原则。 (7) 变压器采用双隔离措施：变压器初级输入端串接电容、初、次级，线圈间的屏蔽层与初级间电容中心接点接大地，次级外屏蔽层接印制板地，这是硬件抗干扰的关键手段。次级加低通滤波器：吸收变压器