饲料生产中称重仪表的设计与实现

　　0　引言

　　在以工控机控制的饲料生产中,计算机通过RS-232与称重显示器传送数据,读入当前称重值,进而控制输出原料仓门的开启与关闭来完成配料过程。原先使用的称重显示器为其他厂商的产品,成熟稳定,功能多样,但价格十分昂贵。现在以AT89C52构成单片机系统,完成配料系统所需的功能:

　　①有校秤功能,可以设置增益因子;

　　②可设置显示与通信的参数;

　　③通过串口接收计算机指令;

　　④可显示毛重皮重两种状态;

　　⑤可保留所设置的参数,以便下次开机时使用。

　　1　硬件组成

　　仪表硬件组成如图1所示。

　　系统主要由信号放大与模数转换、看门狗与参数存储、串口通信、键盘与显示等4个模块构成。

　　1.1　信号放大与模数转换

　　信号放大电路使用运算放大芯片7650,将称量传感器的4~20mA信号放大成ADC芯片所需的量程,在本系统中放大100倍。

　　模数转换芯片使用Crystal的CS5524,该芯片为四路24位Δ-Σ形式,片内包括1个检测放大器,1个可编程增益放大器,1个多路转换器,数字滤波器,以及自校准和系统校准电路。该芯片设计为可自身提供负电源。工作在32kHz晶振的情况下,数字滤波器可提供1.88Hz,3.76Hz,7.51Hz,15Hz,30Hz,61.6Hz,84.5Hz和101.1Hz的输出刷新频率。对于选定的输出速率,数字滤波器可以在一个转换周期内达到完全的精确度。工作在15Hz或以下时,数字滤波器可以同时抑50Hz/60Hz(±3Hz)的线性干扰。本系统采用单路差分输入。

　　系统中,只用其中的一路输入,编程设定模数转换芯片为0~2.5V量程,单极性电压,7.51Hz的输出刷新率。由于输出给传感器的激励电压本身不稳定和工业现场所带来的干扰,使得24位测量值中后8位不稳,所以实际系统中采用前16位,转换成十进制数为65536,采用一位小数显示,则最大能称重6500多kg,符合各厂家的要求。另外在CS5524布板过程中,要注意模拟电源应比数字电源先供电,才能保证芯片的正常启动。

　　1.2　看门狗与参数存储

　　看门狗与参数存储采用Xicor公司X25045,其中包括三部分:看门狗定时器、电压监控和EEPROM。这种三个功能封装在一起的组合降低了系统的成本并减少了对电路板空间的要求,同时只占用单片机5位I/O资源。

　　看门狗定时器对系统提供了独立的保护系统,配合软件上的设置可以防止程序走飞;X25045低Vcc检测电路,可以保护系统使之免受低电压状态的影响,当Vcc降到最小转换点(4.5V)以下时,系统复位,复位一直保持到Vcc返回且稳定为止;EEPROM提供了4096位空间,内部按512×8来组织,本系统利用它来存储与显示和通信有关的参数以及校称后确定的增益因子。采用X25045之后,不仅提高了系统的抗干扰性,同时可以保存用户设置的参数,免除了用户每一次上电都需设置参数的麻烦。