1. 概述

现代社会的发展对其称重技术提出了更高的要求。在工业测量中还没有让人们期待的电子秤出现。多年来，人们一直期待测量准确、价格低廉的在工业发展中起到巨大作用的电子秤投放市场。 最近，国内相继开发出一批技术先进、功能强大的电子称重专用集成电路，典型产品有重庆中易电测技术所生产的 ZEM 系列、S8 、 S9 系列专用 IC 。ZEM 系列包括 ZEM207 、 ZEM301 和 ZEM303 共三种型号，它们均属于多功能电子称重集成电路。运算精度达到 16 位以上，适合设计从最大称量 1g （分辨率位 0.0002g ）到最大称量 500t （分辨率为 0.1t ）的全系列、几百个品种的电子称重系统，符合国际法制组织（ OIML ） No76-1规范中Ⅲ 级电子秤标准。 本文给出了电子称重系统的电路设计。 电子秤是主要由电源、称重传感器、单片机、键盘 / 开关、 LED 显示器等部分构成。目前国际化的趋势是电子秤向小型化，模块化，集成化，智能化，其技术性能趋向于速率高，准确度高，稳定性该，可靠性高等，其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的智能化电子秤。

2. 系统设计

2.1 电路中使用了一片模拟开关 MC4066 ， 一片双运放 TL062, 一片二输入端四与非门 MC4011 ，一片七达林顿驱动器 UN2003 （亦可用MC1413 代 替 ） , 一 片 3 线 /8 线 译 码 器 74HC138 ， 一 片 2KB 串 行E2PROM 存储器 24C02 ，三端稳压器 7809 、 7805 各一片。 系统配 7 位LED 显示器及 4×4 键盘，显示单位可选择克 (g) 、千克（ kg ）或吨（ t ）。 显示屏上 JE （金额）、 LC （累计次数）、 LJ （累计）、 LZ( 累计重量 ) 。 TXD 表示串行输出，RXD 为串行输入， BT 代表低电压指示， SW 为标定开关。 U+ 表示接 +9v 电源， UCC 表示接 +5v 电源。 U+L 表示 +9v电源U+ 经过电源退偶电路之后的输出电压。

2.2 ZEM 引脚说明

 

2.2.1 ZEM207 型多量程电子称重集成电路 ZEM207 支持 6 位共阳极 LED 数显和 7 个符号位、 4×4 键盘扫描、 键盘标定、 按键蜂鸣（即按下键时蜂鸣器发声）。具有自动清零、自动去皮（直接去皮或采用预置数的方法来去皮），清除、累计次数、累计重量、自动零位调整、零位自动跟踪等先进功能。 同时，还可通过高级设置实现跟踪零位等功

能，在特殊场合下允许内部 A/D 转换器向用户开放。 打开 ZEM207 的设置开关 SW 进入了调试状态，显示“ LLLLLL ”表示开机初始工作脉冲低于 256( 空称脉冲范围应为 256～15000) 。开机能正常工作的最小脉冲数为 512 ，若脉冲小于 512 则显示“ LLLLLL ” , 只要脉冲不超过 15000即可通过自检。 显示 “HHHHHH ” 重量超过设置的最大量程。 显示“ UUUUUU ” 开机初始脉冲超过 15000 （在自检过程中若出现这种情况，说明脉冲大于 15000 ）。 显示“ bl ”电源低电压指示。 显示“ dt × ”小数点 位 置 设 定 0 ～4 。 显 示 “ Fd × ” 分 度 值 设 定 1 ， 2 ， 5/10,20,50/100 ， 200 ， 500 。 显示“H×××,×× ”最大量程输入（由用户设定） . 工作状态：

显示“ P 0.00 ”预置皮重（小数点在设定位置）。

显示“ 0 ”累计次数 ( 小数点在设定位置 ) 。

显示“ 0.00 ”累计重量。

显示“ HHHHHH ”表示超载。

2.2.2 ZEM301 型定量称重集成电路 ZEM301 除保留 ZEM207 的功能之外，还增加了定量称重的新颖功能，可满足工业现场定量测控的需要。 其静态设定精度为 0.2%～0.02% ，适用于液体定量灌装或固体的定量包装。 用户可根据控制对象的不同来设定各种控制参数，例如设定每件重量、最小分度值、上限值、下限值、快近料点和慢进料点，并可根据物料、流速、落差等因素随时修改设定值。 ZEM301 能自动累计袋数和总重量。 考虑到某些物料会粘附在料斗上从而影响测量精度，在每次装料前都自动减去皮重， 并通过 CPU 对卸料过程进行模糊控制。

打开 ZEM301 的设置开关 SW 并按下功能键，依次显示：重量 →上限 → 延时 1 （ tA ） → 延时 2 （ tB ） → 重量 → …，以此循环进行下去。 用户可对各种参数进行修改。

“启停”键：启动 / 暂停功能 , 未开始前为启动 , 灌装过程中为暂停。

“卸料” 键 : 在停止时为 “开卸料 / 关卸料”, 运行时不起作用。

“存储”键 : 在定值参数设置菜单下 , 利用存储键可存入设定参数。

( 快进 )4# 引脚 : 接低电平为开 , 接高电平为关。

( 慢进 )3# 引脚 : 接低电平为开 , 接高电平为关。

( 卸料 )2# 引脚 : 接低电平为关闭卸料门 ,接高电平为打开卸料门。

“ OH ” : 快进 ( 到设定下限值时停止 ) 。

“ OL ”：慢进（到设定上限值时停止）。

“ OP ” : 自动去皮。

“ OJ-tA ” ( 延时 1) ： 在 OJ 状态下能自动累计称重次数和重量。

“ Od-tB ” ( 延时 2):Od 为卸料等待时间，等 CPU 检测到料仓重量为某一定值时即进入 tB 延时阶段，延时结束后进入下一循环。

“ O= ” : 等待。

“ On ”：手动卸料（开门 / 关门）。

2.2.3 ZEM303 型计价 / 称重集成电路 ZEM303 增加了七位计价功能，金额累计可达 10 万元，适用于各种计价电子台秤。 为便于现代化管理， ZEM303 还具有 RS232 串行接口，本机编号为 0～99 ，波特率为1200bps～19200bps （分五档），可进行连续通信或受控通信。 最多可将100 台电子称与上位机联网，可供大型商场使用。 用户通过键盘可选择称重模式或者计价模式。

2.2.4 ZEM 模块电源电路 可使用 3V 直流电源直接连接到模块CPU ， 也可使用 3.3V 以上最高 12V 的直流电源通过模块上的稳压芯片连接到到模块内 CPU 引脚上 , 连接方式如图 2 所示。

 

2.2.5 前置放大电路 称重传感器的输出为微弱的低频差分信号，其电压幅度为微伏级。 还不足以将信号放大到与 A/D 参考电压相匹配的程度，所以必须加一级前置放大器来提高放大倍数。 前置放大采用差分放大输人，这既提高了输人阻抗，又能有效抑制共模噪声。

 

3. 软件设计

系统主程序控制 ZEM 系统按预定的操作方式运行，它是专用集成电路称重系统程序的框架。 系统上电后，对系统进行初始化。 初始化程序主要完成对 ZEM 封装模块内专用寄存器、单片机工作方式及各端口的工作状态的设定。 系统初始化之后， 进行计数器读取、零点校正、过载检测等工作。 

4. 结论

此电子称重集成电路外围简单，成本低廉，无需配 A/D 转换芯片，简化了其他形式的称重系统， ZEM 为实现电子称重系统的优化设计创造了有利条件。

【参考文献】

［ 1 ］郁有文，常健，程继红，传感器工作原理及工程应用 [M] ，第二版，西安：西安电子科技大学出版社， 2006 ， 57 — 59.

［ 2 ］蔡美琴，张为民，何金儿，毛敏，陶正苏，毛义梅， MCS-51 系列单片机系统及其应用[M] ， 第二版， 北京： 高等教育出版社，2004 ， 154 — 156.

［ 3 ］陈书旺，张秀清，董建彬，传感器应用及电路设计 [M] ，北京：化学工业出版社， 2008 ， 125.

［ 4 ］郭三明，郑均忠，便携式电子秤的研制 [J] ，焦作工学院学报 ( 自然科学版 ) ，2001 ， (4):269 一 272.

 

 

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