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多CPU定量称重控制器的设计

发布时间:2021-01-23 10:57:43 |来源:网络转载

1引言
定量称重控制技术越来越成熟,追求快速、准确、可靠。快速和准确是一对矛盾。为了解决这个矛盾,我们开发了双CPU定量称重控制器,很好地解决了这个矛盾。但是由于软件组合异常,可靠性指标不高。目前单片机集成度越来越高,功能越来越好,价格越来越低。使用多个单片机组成一个系统,成本是可以接受的。在定量称重控制器中,我们采用了3CPU方案,不仅解决了快速性和准确性之间的矛盾,而且提高了系统的可靠性,防止了双CPU方案导致的软件异常组合。
2硬件设计
上位机的作用:接收夹袋状态信号,输出夹袋关闭/关闭动作,以及第一、第二台机器给秤的信号,读取每个秤的累计袋数和重量,并将累计袋数和重量值发送给上位机。
机器A和B的功能:读取每个缓冲料斗的料位状态,根据传感器改变的重量值,快速、适度、缓慢地给称重料斗加料,根据上位机给出的信号卸料。
单片机选型:主机主要完成协调功能,程序量不大。可以选择片内程序存储器小、管脚少的单片机。该微控制器必须具有全双工串口和一定的外部中断识别能力。我们选择了AT90S2313,里面也有串行EEPROM和WDT,体现了真正的单片机特性,与以前的单片机相比省去了相应的扩展电路。电脑A和电脑B相对于主机程序量大,需要强大的外部扩展能力来配置显示和键盘电路。我们选择了AT90S4414,一款和主机同系列的单片机,里面也有串行EEPROM和WDT,也省略了这个扩展电路。累计袋数和重量值通过主机和A、B机的串口进行,与送料部分相关的信息处理通过它们的并口和外部中断进行协调。
3.相应软件的设计
系统的主要工作流程如下:开机后,A机和B机会根据各自缓冲料斗的料位状态,将物料送入各自的称重料斗,不断判断秤的状态。到秤后,他们会补偿落差,并向主机申请卸料。主机持续判断是否按下了夹袋按钮,按下后控制夹袋器关闭。包夹合到位后,判断机器A和B是否达到刻度。如果是,则通知机器A和B可以卸料。延时一定时间后,主机控制打开袋夹,放下装满物料的袋子,机器A或B再次进行装载循环。
在这种硬件条件下,我们不怕A、B机同时进给的冲突。因为主机的两个外部中断优先级不同,即使同时申请中断,主机也不会同时中断,所以不会同时释放素材。第一台和第二台机器可以平静地装载,就好像另一台不存在一样。
主机软件工作流程:
(1)初始化,包括中断和定时器的初始化,以及与甲乙双方通信信号的初始化
(2)判断按钮的按下状态,如果没有按下,等待,否则转到(3)。
(3)确定A机和B机是否到秤,如果没有,等待,否则转到(4)。
(4)清至刻度标志,向A或B机发出进料信号。
(5)延时到一定时间后,打开袋夹,同时清除A或B机的送料信号,返回(2)。外部中断服务程序0:
(1)禁止外部中断1中断。
(2)将A-machine的符号设置为刻度。
(3)回归。
外部中断服务程序1:
(1)无外部中断0中断。
(2)将B机设置为刻度标志。
(3)回归。
定时器0中断服务程序:
(1)判断按钮按下状态,即高,到(4),到(2)。
(2)延迟一段时间,判断按钮按下状态,即高(4)、低(3)。
(3)设置按钮按钮标志。
(4)重新加载定时器初始值并返回。
到秤后,A机或B机向主机发送送料申请,然后分别进入等待送料状态,判断主机给出的送料信号,直到可以送料。卸料的同时,清除发送给主机的秤到达信号。
4进一步讨论
一些大型系统采用并执行处理技术,以提高系统速度,完成实时任务。它将在某些约束条件下有时难以解决的单机串行处理问题简化为一个相对简单的子问题,该子问题可以在时间上同时进行,并满足实时性等约束条件。因为集成电路集成度越来越高,价格也在下降,这种并行处理技术可以用在一些小系统中,解决单机串行处理无法解决的问题。就我们设计的测控系统而言,不可能用一个CPU控制两个模拟通道和两个功率输出通道,进行必要的显示控制,解决快速性和准确性的问题。即使使用速度快的CPU,由于A/D转换器的速度无法很好匹配,需要进行数字滤波计算和权重判断,无法同时准确达到尺度判断,解决问题。但是我们用的是双CPU或者3CPU,这个问题的解决就变得简单了。它的成功在于运用了并行处理的思想。因此,在未来类似的小系统中,可以移植或简化一些以前由于成本原因只能在大系统中使用的技术,在硬件条件允许的情况下,问题的解决可以变得简单。
5结束语。
本文提出了一种解决定量称重控制的快速性、准确性和可靠性的方案。它采用了新型单片机,使硬件设计更加简单可靠。其采用的技术思路可以为其他类似系统所借鉴。

 

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