高速公路动态称重系统的设计与实现

　　1　称重系统结构设计

　　称重系统主要由2部分组成:一是可以承载车辆重量的刚性矩形钢板,在钢板的4个角下放置数字压力传感器,作为车辆称重数据源;二是ARM微控制器系统,对压力传感器检测到的重量数据进行分辨、存储处理,实现对整车重量、汽车轴数、各个轴重等重要参数的识别,并将结果上传至上位机,最终完成称重工作。

　　图1为称重系统结构框图。在称重平台前AB处装有光幕传感器,当车辆驶入时光幕传感器会向ARM控制器发出称重开始信号。压力传感器分为前后两组,在待称重车辆驶上台时,前组和后组的压力传感器同时检测车辆重量变化产生称重数据。ARM控制器通过串口接收压力传感器传来的称重数据,进行称重处理后将称重信息通过串口上传至上位机。

　　2　ARM处理器系统硬件设计

　　在动态称重系统中,ARM微控制器硬件系统是数据处理的核心部件,其设计框图如图2所示。

　　硬件系统主要由ARM微控制器、人机接口、存储器、压力传感器通信接口和上位机通信接口组成。处理器采用支持实时仿真的ARM7TDMI-SARM微控制器LPC2368,负责整体系统的运行和数据计算。LPC并带有512KB FLASH存储器, 128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行[2]。

　　人机接口包括液晶模块与矩阵键盘,负责接受用户指令和反馈状态信息;上位机通信接口采用MAX232芯片与上位机通信;传感器通信接口采用串口扩展芯片GM8125与称重平台的4个传感器进行通信;存储器采用512KB高速串行FFLASH芯片,少量数据的保存,比如用户输入的设置密码、秤台校准的基准重量值、需要保存待查的称重数据等。

　　GM8125是通用异步串口扩展芯片,可将1个全双工标准串口扩展成5个标准串口,并能通过外部引脚控制串口的扩展模式。基于GM8125的串口扩展是类似数据选择器原理,其设计原理如图3所示。

　　图中STADD0~2是发送地址输入端。当从控制器需要通过串口发送数据时,先将STADD0~2置为对应的发送外接串口编码地址,再发送数据,就可以从指定外接串口输出数据。SRADD0~2是接收地址输出端,当任一个外接串口收到数据时,在数据放入控制器串口的同时,会将SRADD0~2置为对应的外接串口地址。这时只需读取SRADD0~2即可获知是哪个端口的数据。STADD与SRADD共有000~100共5个地址编码,对应外接串口1~5。

　　AT45DB041B是串行FLASH芯片,在该设计中用于称重数据以及控制信息的储存。AT45DB041B的面积很小,而读写速度对于不是频繁读写的应用来说是比较合适的。AT45DB041B采用串行SPI接口时序与主机通信。