0引言
在测重精度要求较高的现代化流水线作业环境中，称重系统性能的优劣对工业生产的效率和质量起着非常重要的作用。目前，大部分在线称重系统主要靠手动控制，单机操作，自动化程度不高。本文中的称重系统可以进行远程控制，联网操作，对系统参数可以在线调整和监控，主要作为包装生产线以及输送系统中的测重部分，具有较高的精度，运行稳定可靠，界面友好，特别适用于对测重精度要求较高，可灵活配置系统参数的场合，主要用于在线检测产品重量是否合格，包装内是否缺少部件，以及提供反馈信号调节加料设备等。而本文所介绍的就是这种称重系统中主要部件即嵌入式速度控制器的设计，该速度控制器决定了流水线运行的速度以及称重的精度，对流水线生产的效率和质量起着关键性的作用。本文所设计的速度控制器将Rs-232/Rs-485两种通用串行通信方式［1，2］集成于同一模块中，实现了多种通信方式的兼容；提出了一种将浮点数运算转化成定点数运算的计算方式，避免了对单片机而言复杂的浮点数运算，大大提高了单片机处理数据的速度，增强了系统的实时性和快速性。
l称重系统简介

称重系统主要由称重平台、液晶显示屏、控制键盘、速度控制器、数据处理器以及作为系统上位机的工控机等部分组成。系统的称重平台如图l所示，主要由转轮、皮带、称重传感器以及光电检测器等部件组成。转轮由速度控制器所控制得电动机驱动，利用摩擦力带动皮带运动，两个光电检测器分别用于检测被测物体进入和离开称重区域，当检测到物体进入称重区域后数据处理器便开始采集称重传感器传来的重量数据，直到光电检测器检测到该物体离开称重区域为止，然后数据处理器将这一时间段内采集到的重量数据进行处理，将最终的被测物体重量数据送到显示终端显示，同时，根据被测物体重量的合格与否进行物体的分类处理，不合格产品将被剔除，剔除装置采用推杆式的机械结构。
系统的原理如图2所示，作为上位机的工控机首先发出指令初始化速度控制器、数据处理器以及液晶显示屏的显示内容，然后根据测量工序对速度控制器和数据处理器进行控制。数据处理器将采集到的重量数据进行处理后传回工控机，工控机将所得的数据按指定的格式显示在液晶显示屏上。
控制键盘是集成在液晶显示屏上的，采用塑料薄膜按键，键盘主要进行人机界面交换等。速度控制器主要与上位机进行通信、接收上位机的命令，对多个电动机进行同步和高精度的恒速控制，并对电动机进行调速控制等。
2速度控制器的设计
速度控制器首先必须接收上位机的指令来设置本身的参数，并根据指令输出特定频率的脉冲，通过│/V转换控制电动机输出系统所要求的速度。它具有4通道独立方波脉冲输出；非光电隔离输出、光电隔离输出可选；输出电平：TTL电平（非光电隔离）或+l2V电平（光电隔离）可选；脉冲输出频率为0λ500Hz可调；通信接口：Rs-232/485可选；内置看门狗；电源+l0Vλ+30VDC非调节（通常为+24VDC）；控制器上还提供光电隔离用的外部电源引入端口。该速度控制器能够检测上位机指令的正确性，根据特定的通信协议向上位机反馈信息，所有数据全部以AsCⅡ码形式传输，并加以累加和校验。
2.1硬件电路设计
速度控制器的硬件原理如图3所示，它以Interl6位单片机80Cl96KB为中央处理器，外扩一片EPR0M27Cl28，另有Rs-232、Rs-485收发器［3］，TLP52l-4四光耦芯片各一片，以及复位电路和电源模块。

80Cl96KB单片机作为该系统的核心，其作用是接收上位机的操作指令，判断指令的正确性，并向上位机返回相关信息；若指令有效则执行该指令，并向上位机返回确认信息，若指令无效则等待，并向上位机返回报错信息。Rs.485收发器用于以高数据速率或者长距离进行通信的场合，也可
用于与计算机之间的通信，但需要增加Rs-485到Rs-232之间的转换部分。TLP52l-4四光耦芯片用于和外电万路方的数隔据离，以提高系统的抗干扰能力；80Cl96KB的Pl.0λPl.3口按要求输出4路独立方波脉冲，方波脉冲的占空比为50%，并提供两种输出方式，一种是非光电隔离输出即脉冲直接输出方式，另一种是光电隔离输出方式即4路方波脉冲分别经4个独立光耦输出；而经光电隔离后的输出脉冲波形比较稳定，抖动很小，这就大大增强了系统的抗干扰能力。电源模块为该速度控制器中的所以芯片提供＋5V的TTL电平，光耦的＋12VDC的隔离电源由外电路提供，该电源模块不提供这一电源；该电源模块选用sEMTECH公司的LM2575.ADJ芯片［4］作为其核心器件，可以将4Vλ40VDC之间的任一电压转换成＋5V左右的可调电压，通过一个电位器可以精确的调节＋5V电压供TTL电平的芯片使用。该电源模块的输出电流为150mAλ1.0A，完全能够满足需要。
2.2软件设计
系统的软件部分主要由主程序，接收中断服务程序以及其他一些子程序组成。
2.2.l主程序
主程序的流程图如图4所示。程序开始首先要进行初始化；初始化的内容主要包括定义存储单元并赋初始值，设置传输波特率，置堆栈初值，设置中断寄存器、控制寄存器和串行口状态寄存器，开中断等。程序刚开始没有接收到上位机的指令，将P1.0λP1.3四路通道的输出全部置零，然后开始查询状态标志位，这里的状态标志位有四位，分别对应着P1.0λP1.3口，用来记录四路通道中有哪几路是有脉冲输出的，有脉冲输出的位被置1，没有脉冲输出的位被清0，状态标志位的置位与清零在接收中断服务程序中完成；当检测到某一状态标志位为1时，便让它所对应的一路通
道开始输出脉冲，脉冲的输出宽度由接收中断服务程序中接
收的上位机的指令来确定，从上位机指令中分离出脉宽数据，然后再将脉宽数据转换成定时器的计数个数存入指定的RAM单元备用，这一过程由脉宽转换子程序来完成，具体的脉冲输出过程叙述如下：检测到第i位状态标志位为1，则让P1.i口输出低电平（i=1，2，3，4），记录下开始输出脉冲时定时器的初值，然后不断的读取定时器的值，定时器的溢出次数也要记录，由定时器溢出中断服务子程序完成，将这两个值相减得到的差值与脉宽数据的定时器值相比较，如果相等则输出脉宽达到要求，让P1.i口输出高电平，如果不相等则查询下一位状态标志位，然后不断重复以上的操作实现脉冲的输出，状态标志位为零的通道输出始终保持零。

2.2.2接收中断服务程序
接收中断服务程序的流程图如图5所示，接收中断发生后首先要保护现场，然后将接收缓冲区内的数据存到指定的存贮单元，根据通信协议和上位机之间所有的数据都以AsCⅡ码形式传输，并加以累加和校验，那么就需要验证上位机传送的指令正确性，将所有的数据相加，不计进位所得的和与上位机发万来方的数校据验位比较，如果相等则向上位机反馈确认信息，如果不相等则向上位机反馈报错信息，当检测到指令是正确的，然后再对该指令进行处理；首先要将接收的AsCⅡ码形式的数据转换为十六进制形式的数据，然后根据通信协议从指令中分离出脉冲输出的通道号和脉宽数据，根据脉冲输出的通道号置相应的状态标志位，所得的脉宽数据要经过处理转换为脉宽数据的定时器值存入RAM的指定单元备用，脉宽数据的处理由脉宽转换子程序来完成；最后恢复现场，中断返回，接收中断服务程序结束。
2.2.3相关子程序
主程序和接收中断服务程序中用到的子程序主要有脉宽转换子程序，定时器溢出中断服务子程序，脉宽判断子程序，发送子程序，AsCⅡ码到十六进制的转换子程序，十六进制到AsCⅡ码的转换子程序等。脉宽转换子程序主要实现的是将从上位机的指令中分离出来的脉宽数据转换为定时器的计数值，从上位机的指令中分离出来的脉宽数据为两位十六进制数01HλFFH之间，它所代表的是0λ500Hz的脉冲输出频率，也就是说将0λ500Hz分成了255等分，每一等分代表的是500/255Hz；输出脉冲的周期为频率的倒数，又因为输出脉冲的占空比为50%，所以其周期的一半就是脉冲的高电平或低电平的宽度；该单片机系统的晶振为8MHz，其定时器T1的计数单位时间为2us，脉宽转换的计算过程如下：

当x<2时，y为三字节，因此，需要进行浮点数运算，浮点数运算对单片机系统来说是不利的；但如果将上式的分子拆分成两部分，分别计算后再相加，就可以避免浮点数运算，而将其转化成定点数运算，因而，上式可转化为如下定点数运算：

然后将求得的脉宽定时器计数值按高低字节分别存入RAM指定单元供脉宽判断子程序使用。
3结论
通过现场的调试嵌入式速度控制器在此称重系统中反应灵敏，运行稳定，能够快速而准确的执行上位机传输来的各种指令。经过光电隔离的输出脉冲波形比较稳定，无明显波动，抗干扰能力强；直接输出的脉冲波形受负载的影响较大，一般适用于负载干扰较小的情况；经光电隔离的输出脉冲为+12V电平，直接输出的脉冲为TTL电平，可以根据现场的条件和需要选择合适的输出方式；该控制器具有Rs-232/485两种通信方式，完全能够满足工业现场的各种通信要求。整个称重系统通过了8000V非接触式高压冲击试验和6000V接触式高压冲击试验，性能可靠，工作稳定，说明该嵌入式速度控制器完全达到系统的性能要求；该速度控制器的功能还可以进一步加强，如加入数字量的输入/输出功能，可以支持光电隔离的数字量输入和继电器输出功能等，软件方面可以加入一些智能算法，进一步提高系统的输出精度。该嵌入式速度控制器集成了一般嵌入式工控模块的几大功能，并可以根据现场的控制要求方便灵活的扩展其功能，大大节约了系统集成的成本。
 

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