基于DSP的动态称重系统的设计

　　1　引　　言

　　随着经济的发展,交通量的迅速增加,各种运输车的数量和比重逐年递增,特别是一些运输单位或个人不顾车辆、公路承载能力及行车安全,擅自对车辆进行改装,致使公路、桥梁及其附属设施受到严重破坏,由此而引发大量交通事件。为了维护国家财产不受损失,保证人民的生命安全,保护公路畅通无阻,设计动态称重设备来限制超载车辆至关重要。同时,动态称重设备能广泛应用于自动化交通调查、收费系统、交通安全管理等场合,并能产生巨大的经济效益和社会效益。还可推广应用于企业、码头等载货车辆称重和管理。

　　动态称重系统应用面很广,国内外研究部门和企业都在研制、生产出相应的产品,其中德国和美国研究水平较高。德国PAT公司生产的动态称重系统的精度已达±3%。而国内研制的固定式动态车辆称重系统误差为±5%,在许多场合不能满足要求,这就需要研制一套精度更高的动态称重系统。为此,我们采用DSP设计的动态称重系统来满足高精度的要求。

　　DSP(digital signal processor)为70年代末诞生的新一代微处理器,它采用多总线的哈佛结构,它的大寻址范围和指令系统也非常适合数字信号处理,将其引入动态称重系统,会对系统的运算速度和精度有明显改进,而且,DSP的高速并行运算方式可以运行更加复杂的数据运算体系,为以后的系统完善留有充分余地。

　　2　硬件设计

　　系统硬件结构框图如图1所示,包括压力传感器、信号放大与偏置电路、DSP芯片以及输入、输出构成的前向通道,LCD显示器、打印机、键盘、计算机构成人机对话系统。下面主要介绍DSP构成的数字电路、信号放大与偏置电路和LCD偏置电路。

　　2.1　DSP为核心的数字电路

　　数字电路主要是DSP芯片以及RS-232C电平转换芯片MAX238和LCD接口电路和键盘接口电路组成的。

　　当行使的汽车通过称重板时,压力传感器将压力信号转换成微弱的模拟电信号,通过放大器送到A/D对模拟信号进行处理,送入DSP将处理后的数字量作为采样值进行运算,把运算处理后的结果作为动态称重的重量送到LCD进行显示,同时将数据送入打印机打印;也可以将数据通过模拟开关和RS-232C电平转换器送入计算机存储起来或进一步进行处理。

　　2.2　信号放大与偏置电路

　　信号放大与偏置电路如图2所示,由于压力传感器输出的电信号为负值,必须先将该信号通过反向器变为正值,在经信号放大与偏置电路送入DSP的A/D模块,通过调整可变电阻的阻值改变信号的零点和线性度。

　　2.3　LCD偏置电路

　　我们采用MAX749组成的电路给LCD显示器提供可调偏置电压,其电路如图3所示。MAX749为倒相式PFM稳压,可产生负的LCD电压,可达-100V以上,可通过内部的DAC转换器进行调解;或者通过一个PWM信号或电位器进行调解。MAX749采用电流控制方式,可以减小其静态电流,提高效率。关断方式下,静态电流仅为15μA。MAX749在关断方式下仍保留DAC的设定值,简化了软件控制。