通過對使用環境的考察，設計了一種雙層CPU控制的智能工業電子秤.分析了該秤的硬件控制電路 和軟件的設計情況，采用串行通訊實現了雙GPU之間的數據交換.

作為重量測量儀器，智能電子秤在各行各業中 呈現出測量精度高、測量速度快、操作簡單易學、可 以實時監控的優點，正逐漸取代傳統的機械杠桿測 量秤成為主流產品.和普通民用電子秤比較，工業用 電子秤更注重抗干擾設計.本文設計了一種應用于 工業生產線自動打包機上的智能自動稱量電子秤. 它將現代傳感器技術、電子技術和計算機技術融為 一體，能滿足“快速、準確、連續、自動”稱量的要求， 同時能有效地消除人為誤差，滿足計量管理和工業 生產過程控制的要求.

1.系統功能分析

本系統適用于需要自動稱量物品重量的場合， 重點提高速度、精度、穩定性和可靠性，并與自動包 裝機外圍設備相配套.本設計主要針對某藥廠自動 打包機的稱重環節進行，采用自動稱量.系統功能示 意圖如圖1，主要包括智能電子秤控制器和外圍控 制機構2部分.當系統檢測到有鍵盤輸入稱量的數 值并檢測到量具為空時，開始進行自動稱量，漏斗內 的物品（顆粒狀或粉末狀）開始下降到量具中，重量 達到鍵盤預設值后，相應的開關動作，電機運轉，控 制升降臺下降，傳送帶移動，并有報警提示，下一個 量具移到漏斗下方.重復上一次的操作即可實現自 動稱量并進行報警提示．

2.系統硬件設計

為了避免輸入數據與輸出顯示之間互相干擾， 設計時采用了雙CPU和串行通信技術.系統整體 電路包括：電源控制電路、語音報警電路、單片機輸入輸出控制電路、串行通信控制電路、曰歷時間電 路（附加功能）、鍵盤輸入電路和數碼管顯示電路等， 如圖2所示.主要模塊有：電源控制模塊、原始數據采 集模塊、濾波和放大電路、A/ D轉換模塊、單片機控 制模塊、輸入電路模塊、輸出控制模塊等．電源控制模 塊主要將220 V的交流電轉換為單片機使用的12 V 和5 V的直流電；原始數據采集模塊實現對壓力的測 量和容器的檢測，由壓力傳感器和紅外傳感器實現； 濾波和放大電路主要通過調整電路將采集到的有用 信號放大，過濾掉沒用的噪聲信號；A/ D轉換電路主 要將電壓信號轉換為數字信號，以便于單片機控制； 單片機控制模塊主要進行信息的響應、處理和控制； 輸入控制模塊主要是按鍵的設計及識別；輸出控制模 塊完成報警、顯示及相應的開關動作。

電子秤的硬件原理電路如圖3所示.它采用兩 個單片機控制組成雙層系統.內層單片機完成數據 采集、數字濾波、標度變換、零點跟蹤、重量顯示等任 務;外層單片機通過與內層單片機的數據通信，獲得 重量數值并完成前述工作.本系統以雙CPU作為 控制中心，單片機為核心程序存儲器.放大器由四運 放組成.轉換器采用A/D轉換器.鍵盤、顯示器接口 選用芯片顯示器，共設置兩組5位數碼管顯示器，一 組顯示通過鍵盤設定的值，另一組顯示實際測量值； 鍵盤采用20按鍵設計，能滿足設計的輸入要求和中斷要求.

本設計采用電阻應變式稱重傳感器.根據電阻 應變計原理，將4片應變片分別貼在彈性梁上，組成 全橋平衡電路.橋路電壓選用兩極穩壓，第一級選用 W7815輸出15 V電壓，第二級采用AD581精密穩 壓電路輸出10 V電壓，以保證供橋電源的精度.來 自傳感器的微弱電壓信號送入放大器被放大成 0 V?10 V信號，以滿足V/F轉換器的輸入要求. 放大器選用LF444四運放，接成差動放大電路。

3.系統軟件設計

軟件系統設計的基本思想是充分利用單片機控 制的優勢，實現稱重過程的一系列要求，提高系統的 可靠性.軟件系統由主程序、中斷服務程序、顯示程 序、鍵識別及鍵功能程序、運算程序等模塊構成. 在主程序中，首先進行整機自檢及初始化，然后判斷 定時時間是否達到0.5 s，如達到0.5 s，則轉入各功 能程序進行稱量并進行其他處理；否則，直接進入顯 示程序.而后判別有無鍵按下，若有，則進入鍵識別 及鍵功能處理程序；如無，則返回主程序開始端.主 程序流程框圖如圖4所示.A/D轉換器采用連續采 樣、定時計數的方式工作，定時周期為0.5 s.設置單片機的T0為定時器，當定時時間為0. 5 s時，產生 定時中斷，在中斷服務程序中由單片機取回重量信 號，進行標度變換后存入內存，并置0.5 s到”標志， 然后返回主程序，進行其他操作.

單片機之間雙向通信的主程序如下：

神 include〈reg51. h^>

井 define uint unsigned int 神 define uchar unsigned char sbit LED1 = P103 ； sbit LED2 = P1^3 ； sbit K1 = P1^7 ； uchar Operation NO = 0 ； uchar code DSY_CODE□二 {

0x3f，0x06，0x5b，0x4f，0x66，0x6d，0x7d， 0x07，0x7f，0x6f

void Delay (uint x)

{

uchar i; while(x )

{

for(i = 0 ； i〈120 ； i+ + )；

}

}

void putc to SerialPortCuchar c)

{

SBUF 二 c; while(TI = = 0)；

TI 二 0;

}

void mainC)

{

LED1 二LED2二1;

P0 二 0x00；

SCON 二 0x50；

TMOD 二 0x20;

PCON 二 0x00;

TH1 = 0xfd;

TL1 = 0xfd;

TI 二 0;

RI = 0;

TR1 二 1;

IE = 0x90; while(1)

{

Delay(100); if(K1 = = 0)

{

while(K1= =0);

Operation _NO = ( Operation _NO +

1)%4;

switch (Operation_NO)

{

case 0 ：

putc to Serial Port CX');

LED1 = LED2 = 1; break; case1 ：

putc to SerialPort'A');

LED1 = 0 ; LED2 = 1; break；

case 2：

putc_to_SerialPort('B')； LED2 = 0 ； LED1 = 1 ； break ； case 3：

putc to SerialPortC'CQ ； LED1 = 0 ； LED2 = 0 ； break ；

if(SBUF> = 0& &SBUF< = 9) P0 = DSY』ODE[SBUF]； else P0 = 0x00；}

}

void Serial INTO interrupt 4

{

if(RI)

{

RI = 0 ；

4.結語

本設計選擇了高性能、低價格的元器件，并充分 利用了雙層單片機的控制優勢，提高了電子秤的性價 比和電子秤的自動化水平.由于在設計中考慮了測量 信號的遠距離隔離傳送，所以適合在工業環境下應 用.雙層CPU結構使兩個CPU相互獨立又相互聯 系，便于并行處理多種任務.由試制的第一臺電子秤 的現場服務情況來看，該秤功能齊全，運行穩定，基本 實現了設計功能，完全滿足用戶自動稱量的要求。