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一种新型智能化电子衡器的接口设计

发布时间:2021-01-07 15:33:12 |来源:网络转载

1系统组成及原理
电子衡器由称重传感器、秤台机械结构、显示仪表、通信接口和计算机等几个部分组成。
将重物或载重汽车置于秤台上,秤台将重力传递至承重承头,使称重传感器弹性体产生形变,弹性体上的应变电桥失去平衡,输出与质量成正比的电信号,经线性放大器将信号放大,再经A/D转换为数字信号,由仪表的微处理器对称重信号进行处理后显示质量数据,同时将计量数据传输至计算机进行综合处理。
2微处理器及接口电路
2.1微处理器简介
LPC932单片机是某公司开发的一款高速、低功耗、多功能的8位微处理器,其内部集成有高精度RC振荡器、模拟比较器、UART接口、I2C接口、内部看门狗、内部实时时钟、及AD/DA等模块。该芯片具有8KBFlash程序存储器,256字节RAM数据存储器,512字节附加片内RAM,2个16位定时器/计数器,其指令周期为2到4个时钟周期,速度为标准80C51器件的6倍。它在28脚封装当中集成了多种通信端口和系统监控功能,这样减少了外围元件的数量和电路板面积并降低了系统成本。该系列芯片广泛应用于工控、安防、测量仪表、消费类仪表等诸多领域,是一款性价比很高的微处理器。其芯片引脚图如图1。

电子衡器微处理器芯片图

2.2串行接口电路
称重传感器输出的微弱电信号,经模拟电路放大、滤波等处理后,送入微处理器进行A/D转换,把经计算和优化处理的数字信号送上位PC机作进一步分析,其串行接口电路图如图2。与上位PC机连接的接口端子采用Rs232的5条信号线,其中,Tx为PC的发送信号线,Rx为接收信号线,CGND为地线,RTs和DTR不产生信号,仅在初始化时产生高低电平,RTs设为+12V,DTR设为-12V。三极管的作用是使信号反相并输出Rs232电平。

称重传感器串行接口电路图

为保证检测电路的可靠性和安全性,该接口电路采用了电气隔离技术。实现电气隔离有两种方案:一种是通过电磁耦合,经变压器传递信号;第二种采用光电耦合,用光电器件传递信号。光电耦合器件具有质量轻、应用电路结构简单、成本低等优点,且具有良好的线性度和一定的转换速度,在信号的检测和传输中得到了广泛应用。图2中应用6N137光电隔离器,把发光二极管和光敏管组合封装在一起,一方面实现了两边的电气隔离,又能解决信号的匹配和传输问题,同时也减少了2P机对检测电路的干扰。
3接口部分程序设计
程序设计分两部分:单片机采集和发送数据给2P机;2P机接收称重数据信息并作相应处理。
3.1单片机串行口初始化及数据传输
单片机选用工作方式1,波特率设为9600,用1MHz晶振时,定时器T的初始值取为0FDH。系统选择串行方式,0位UART,REN置为允许接收,单片机软件流程如图3。

单片机软件流程图

4结语
本文设计的串行接口电路,不仅能保证信号高效、准确地传输,而且其电气隔离器件也能保证仪器的安全性和可靠性,电路结构简单、价格低廉,可适用于多通路称重信号的采集和传输中。

 

 

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