【摘要】 本文介紹了一款具有菜單式選擇功能的儀表 , 能適用于不同功能的使用場合。
【關(guān)鍵詞】 儀表 通用化
一、前言
隨著稱重、測力技術(shù)的發(fā)展 , 儀表的品種、使用范圍、功能不斷增加 , 廣泛使用在臺秤、計價秤、計數(shù)秤、條碼秤、吊秤、動物秤、汽車衡、定值秤、配料秤、測力機、峰值測試儀等不同的使用場合, 不同功能使儀表品種繁多 , 給設(shè)計制造帶來麻煩 , 儀表的通用化設(shè)計勢在必行。
由于低價 . 高速 . 多串口 . 大容量儲存器的 CPU 推出 , 使儀表通用化設(shè)計成為可能 . 好設(shè)計一款具有菜單式選擇功能的儀表 , 能適用于不同功能的使用場合 .
二、儀表功能介紹
稱重, 測力儀表的核心部件是AD 轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理器, 附件有電源. 顯示. 儲存器. 通信. 刷卡. 控制 . 打印等部件 , 根據(jù)筆者多年的設(shè)計經(jīng)驗，通用化設(shè)計總結(jié)如下 :
從目前的技術(shù)水平來看 AD 轉(zhuǎn)換芯片 , 已經(jīng)滿足現(xiàn)在稱重 , 測力的需要 , 根據(jù)不同的使用 場合 , 選擇不同速度的 AD 轉(zhuǎn)換器 , 一般分辨率選擇 24 位 , 實際使用時轉(zhuǎn)換成 20 位 (100 萬分度 ) 就夠了 , 芯片中帶有低漂移的前置放大器 , 增益軟件設(shè)置。AD 轉(zhuǎn)換的零點 , 軟件好設(shè)置在 50 萬左右 , 這樣AD 轉(zhuǎn)換能適用于在正負(fù)測力顯示的范圍內(nèi) , 一般加載內(nèi)碼控制在 20-50 萬左右 . 通用性好的儀表 ,必需有很多的功能參數(shù)設(shè)置 , 為了方便用戶操作使用 , 采用位標(biāo)功能設(shè)置 , 盡量縮短設(shè)定字節(jié) , 根據(jù)不同的使用權(quán)限 , 設(shè)置開放門限。
稱重測力的基本參數(shù)設(shè)置為 : 大量程、小數(shù)點、分度值。可采用六位數(shù)字表示 : 如 :" 30032"。
前四位數(shù)為大量程值 , 后加二個零 , 上設(shè)置為 : "30000". 十位數(shù)為小數(shù)點 , 一般取 : 0-6, 上設(shè)置顯示為 : "30.000" 個位數(shù)為分度值 : 一般取 : (0-8), 其含義如下 :
=0, 表示 1 分度 ; =1, 表示 2 分度 ; =2, 表示 5 分度 ; =3, 表示 10 分度 ; =4, 表示 20 分度 ;=5, 表示 50 分度 ; =6, 表示 1-2-5
三分度轉(zhuǎn)換 ; =7, 表示 2-5-10 三分度轉(zhuǎn)換 ; =8, 表 示 5-10-20 三分度轉(zhuǎn)換。
稱重測力的功能參數(shù)一般有以下幾種 :
1.開機捉零范圍設(shè)置：(0-9)
不同的使用場合 , 有不同的要求 , 如儲料秤 , 開機不能捉零等。
=0, 開機不捉零 , 取 AD 標(biāo)定時的零位 .
=1-4, 開機捉零范圍為滿量程的 : 1-4%.
=5, 開機捉零范圍為滿量程的 : 10%.
=6, 開機捉零范圍為滿量程的 : 20%.
=7, 開機捉零范圍為滿量程的 : 50%.
=8, 開機捉零范圍為滿量程的 : 90%.
=9, 開機捉零范圍大于滿量程 : 100%.
2.開機后置零范圍設(shè)置：(0-9) 置零范圍同上。
3.去皮范圍設(shè)置：(0-9) 去皮范圍同上 .
4.打印方式設(shè)置： 中文 . 英文記錄式打印 ,1-3 聯(lián)單打印 , 票據(jù)式打印 , 條碼打印。
5.取重方式設(shè)置：(0-2)
=0, 取本機 AD 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理。
=1, 取外部通信發(fā)來的 AD 內(nèi)碼 , 具有本機同樣的標(biāo)定 , 顯示所有功能。
=2, 取外部通信發(fā)來的外碼 , 具有大屏幕顯示器的功能 , 但又有儀表的所有功能。
6. 機器號碼設(shè)置：(0000-9999)
每臺儀表可以設(shè)置一個二字節(jié)四位數(shù)的器號 , 可實現(xiàn)多機聯(lián)網(wǎng)通訊。
7.通信波特率設(shè)置：(0-9)
隨著 CPU 的更新 , 目前不需要外接晶振 , 可采用 CPU 內(nèi)部 RC 震蕩器 , 在燒寫芯片時自動校正頻率 , 可達(dá)到很高速度的通信波特率。
=0, 1200; =1, 2400; =2, 4800; =3, 9600; =4, 14400.
=5, 19200; =6, 38400. =7, 57600; =8, 115200; =9 256000;
8.通信格式設(shè)置：(0-9)
0-4: 為連續(xù)發(fā)送五種格式 ; 5-9 為應(yīng)答式發(fā)送五種格式。接收的應(yīng)答格式如下 :
例 1: 2A(*) 30 31 57(W) 7C(X)； 要求器號 :30 31 發(fā)送重量 ,
* 為起始符，X 為異或校驗和。
例 2: 2A(*) 30 31 52(R) 79(X)； 要求器號： 30 31 置零。
例 3: 2A(*) 30 31 54(T) 7F(X)； 要求器號： 30 31 去皮。
發(fā)送格式：根據(jù)功能需要設(shè)置 , 好有一種全功能發(fā)送格式 , 適用于條碼秤等比較 復(fù)雜統(tǒng)計管理功能的場合 , 發(fā)送的內(nèi)容有 : 起始符、器號、重量、單價、金額、稱重各種狀態(tài)符 ( 零位、去皮、穩(wěn)定、電量、打印格式等 )、累計次數(shù)、累計重量、累計金額、日期、時間、流水號、商品編碼號、提示提示符號、活動廣告語號、商品條碼號、保鮮日期、卡號、卡內(nèi)參數(shù)等信號、便于系統(tǒng)顯示、打印、好建立公用數(shù)據(jù)通道、所有外設(shè)共享、結(jié)構(gòu)簡單 , 可任意擴展外設(shè)。根據(jù)上述發(fā)送的數(shù)據(jù) , 可建立追溯碼。
9.儀表輸出方式選擇：
常用有 : =0, 輸出 , =1, 定值輸出 , =2 選別輸出 , =X 可還有其它輸出方式10.AD 濾波方式和快慢選擇 :
濾波方式很多, 在不同的使用場合, 采用不同的方式, 如高速峰值測力, 要取大值, 動物動態(tài)稱重, 取一段時間平均值等 . 濾波的方式常用的有 : 多次平均法 , 干擾剔除平均法 , 進(jìn)區(qū)平均法 , 分區(qū)不同速率濾波法 , 數(shù)學(xué)計算法。
10.單位轉(zhuǎn)換選擇 :
不同的 , 不同的使用場合 , 要有單位轉(zhuǎn)換選擇功能 , 常用的有 :
0= 基本單位 ; 1=X2; 2=X2.2046(lb); 3=X9.80886; 4=0.737; 5=8.845; 6=10.2; 7= 計數(shù)狀態(tài) ,( 重
量轉(zhuǎn)換成件數(shù) ). 計重 - 計數(shù)二用秤 .
11.顯示單位通信發(fā)送選擇：
0="kg"; 1="Lb"; 2="Kn"; 3="t"; 4="g"; 5="mg"; 6="N"; 7="Pa" 等 .
12.標(biāo)定顯示模式選擇：
(1).顯示傳感器輸出的 mV 數(shù) . 相當(dāng)于一個數(shù)字電壓表 , mV/V.
設(shè)置在 mV 輸出模式 , 用一個標(biāo)準(zhǔn)電位差計 (7 位精度 ), 代替?zhèn)鞲衅?, 輸入 1.000000 mV/V 信號 , 儀表會自動校正到："1.00000", 在此狀態(tài)下 , 顯示傳感器 mV 數(shù) , 可作為傳感器測試儀 .
(2).一段一點標(biāo)定 : 有二種輸入法：
A.重量砝碼標(biāo)定 : 普通電子秤的標(biāo)定方法 . 可采用智能一鍵快速標(biāo)定法 .
B.不用砝碼標(biāo)定 , 輸入傳感器的 mV 數(shù) . 儀表設(shè)置好大秤量 , 小數(shù)點 , 分度值 , 如 :30.00t, 功能設(shè)置在 mV 數(shù)輸入模式 , 儀表已確認(rèn)用電位差計標(biāo)準(zhǔn)化 , 設(shè)置在輸入 mV 數(shù)狀態(tài) , 開機后提示 "St- LCV", 輸入傳感器銘牌上的 mV 數(shù) , 如 : 30t, 銘牌上靈敏度為：1.2345mV/V, 儀表立刻顯示所需要的重量：" 30.00". 尤其適用于大稱量標(biāo)定場合，節(jié)約標(biāo)定成本。
(3).傳感器線性化處理：
一般有：線性化分段標(biāo)定 , 分段計算處理。一般五段標(biāo)定法 , 起碼精度提高一個數(shù)量級，采用預(yù)置數(shù)據(jù)庫 , 有智能化提示符顯示 , 不看說明書 , 只要一鍵處理 , 就能完成所有的多點標(biāo)定功能 , 使用非常方便。
也可以采用解方程法 , 一般傳感器的輸出曲線為二次方 , 可以通過單片機輸入二個點的數(shù)據(jù) , 很容易解出方程式：A.B.C 參數(shù) , 每次 AD 取樣后 , 代入計算公式 , 得到修正后的數(shù)據(jù) .
(4).保留多段線性化修正數(shù)學(xué)模型 , 用戶一點標(biāo)定修正法：
多段標(biāo)定修正一般都在制造工廠進(jìn)行 , 到了用戶那里就沒有條件 , 可采用此法 , 既保證 線性度 , 又保證準(zhǔn)確度。
以上的多種標(biāo)定方法數(shù)據(jù) , 要保留在獨立的數(shù)據(jù)空間 , 相互不受影響 , 設(shè)置不同的方法 , 數(shù)據(jù)可恢復(fù)。
13.分度值轉(zhuǎn)換分區(qū)設(shè)置：
分度值轉(zhuǎn)換可設(shè)置二點三區(qū)：
如大稱量為 30kg 電子秤 , 分度值設(shè)定在 7= 2-5-10 轉(zhuǎn)換狀態(tài) .
段設(shè)為：10.000; 第二段設(shè)為：20.000, 那么小于 10kg 分度值為 2g, 稱量值在 10-20kg, 分度值為 5g, 稱量值大于 20kg, 分度值為 10g
如大稱量為 30kg 電子秤 , 分度值設(shè)定在 8= 5-10-20 轉(zhuǎn)換。
段設(shè)為：15.000; 第二段設(shè)為： 30.000, 那么就變?yōu)殡p分度值轉(zhuǎn)換 , 小于 15kg 分度值為 5g, 稱量值在 15-30kg, 分度值為 10g。
14.數(shù)據(jù)設(shè)定 , 數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)：
(1).通常電子秤要輸入很多數(shù)據(jù) , 器號設(shè)定、高低定值設(shè)定、車號、貨號設(shè)定、皮重設(shè)定、不同物品計數(shù)標(biāo)率設(shè)定、不同傳感器標(biāo)率設(shè)定、不同商品名稱價格設(shè)定等 , 可以儲存在CPU 的 FLASH 中, 也可以儲存在外置的 FLASH 中 , 大容量 FLASH 價格特別便宜 , 有高速 SPI 或 I2C 接口。
(2).標(biāo)定數(shù)據(jù)備份：
標(biāo)定數(shù)據(jù) , 尤其是大秤量數(shù)據(jù) , 誤操作后 , 再標(biāo)定代價很高 , 需要備份 , 插上短路環(huán) , 輸入密碼 , 將數(shù)據(jù)從一個 FLASH 區(qū)拷貝到另一個 FLASH 區(qū) , 完成數(shù)據(jù)備份功能。
(3).標(biāo)定數(shù)據(jù)恢復(fù)：
當(dāng)誤操作后 , 數(shù)據(jù)出錯 , 插上短路環(huán) , 輸入密碼 , 將數(shù)據(jù)從一個備份的 FLASH 區(qū)復(fù)制到工作區(qū) . (4). 數(shù)據(jù)修改：
當(dāng)設(shè)備使用一段時間后 , 發(fā)現(xiàn)誤差 , 需要修改標(biāo)率 , 插上短路環(huán) , 輸入密碼 , 顯示原標(biāo)定的標(biāo)率 ,
通過與標(biāo)準(zhǔn)的比對 , 計算出新的標(biāo)率輸入 , 節(jié)省標(biāo)定費用。
15.無線射頻刷卡器：
人機對話 , 方便的是刷卡 , 不需要人工輸入大量的數(shù)據(jù) , 人工輸入有時會出錯 , 采用刷卡 , 交換數(shù)據(jù)速度快 , 正確率高，密碼認(rèn)證安全性好 , 成本又低 , 是以后電子秤上必選的部件 , 可以提供正確數(shù)據(jù), 通過隨機數(shù)加密認(rèn)證, 進(jìn)行交易結(jié)算. 通過刷卡, 可以儲存數(shù)據(jù), 恢復(fù)數(shù)據(jù), 可以輸入配料秤 配方, 可以修改打印格式 , 可以修改顯示屏幕等 , 使用特別方便。
16.顯示模式：
常用的顯示有： LED、LCD、MCD, 現(xiàn)在新出來的彩顯，有筆劃型轉(zhuǎn)變?yōu)辄c陣圖型顯示 , 目前MCD 價格比較便宜 , 尤其是 COG 的 , 接近 LCD 成本 , 驅(qū)動芯片封裝在玻璃上 ,SPI 接口 , 硬件簡單 , 顯示的文字多少、圖型大小可隨意改變 , 在設(shè)計智能化電子秤時 , 不用看說明書 , 顯示中文提示符 , 就能完成所有操作 , 可在屏幕上顯示一維碼 , 二維碼 , 可以掃描結(jié)算付款 , 是低價電子秤發(fā)展的方向 . 彩屏顯示驅(qū)動比較麻煩 , 要 ARM 驅(qū)動芯片。或操作系統(tǒng)驅(qū)動 , 彩屏成本較低 , 操作系統(tǒng)成本相對比較高。
17.打印的創(chuàng)新模式設(shè)計 ( 免驅(qū)動打印機 )
傳統(tǒng)的打印機 , 采用一百多條指令 , 先要設(shè)置打印狀態(tài) : 文本、中文、圖形模式；選擇字庫種類 , 還有很多打印動作。打印一張條碼標(biāo)簽紙 , 需要很多打印程序 , 對設(shè)計帶來很多麻煩 , 尤其在圖形打印時 , 傳送的數(shù)據(jù)量大 , 分次傳送 , 打印速度慢。根據(jù)筆者的經(jīng)驗 , 自主設(shè)計一種打印機 , 不需要設(shè)計打印程序 , 就能打印出滿意的結(jié)果 , 需要打印的參數(shù) , 在串口中 , 采用簡單的代碼發(fā)送方法 , 如打印不干 膠條碼標(biāo)簽 , 只要發(fā)送重量、單價、金額、商品編號、打印編碼符等 , 沒有幾個代碼 , 就能滿意的打印出：中文商品名、重量、單價、總價、包裝日期、保鮮日期，自動生成條碼打印 , 含商品條碼編碼、店名、電話等廣告語，因為發(fā)送的代碼很少，所以慢的通信波特率也不影響打印速度， 低價的計價秤，串口改變一下發(fā)送的格式，就成為條碼秤。
以上是儀表通用化設(shè)計的設(shè)想，僅供參考。
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