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基于AT89C55及ADS1212的工业用精密计数秤

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  电子计数秤可以同时显示被称物品的重量、单重与数量。如: 一包电阻的重量为 100. 1g、电阻的单重为 0. 10010g、数量为 1000 个。当用户已知物品的单重时,可以通过键盘直接输入物品的单重,当用户不知道物品的单重时,可以通过数量取样的方法自动计算得到物品的单重。

  电子计数秤主要应用于工业产品定数包装、仓库定量分料等场合。如: 将 1000000 只晶体管按照每包1000 只的定量分成 1000 包; 或者将 100000 只晶体管按照每个工位 500 只的定量分发到各个工位。使用电子计数秤自动计数的方法取代传统的手工计数或者天平称重的方法,可以极大地提高工作效率及准确度。

  笔者研发的该电子计数秤是一个系列产品,有3kg /0. 1g、6kg /0. 2g 两种型号。其共同特点是: 外部解析度 ( 称重分辨率) 为1/30000,内部解析度 ( 计数分辨率) 为1/300000。其性能指标在国内一些知名厂家中处于领先水平 ( 台湾有一个知名厂家已经做到了外部解析度为1/30000,内部解析度为1/600000 的精度) 。

  该系统中采用了 ATMEL 公司的单片机 AT89C55作为 核 心 控 制 单 元,该 MCU 内 部 有 20k 字 节FLASHROM,本系统使用了其中的 12k 字节,约 6000行程序源代码。系统中的运算放大器采用 BB 公司的仪表放大器 INA 128,模数转换器采用 BB 公司的 22位 A/D 芯片 ADS 1212。文中将对 ADS 1212 作较详细的介绍。

  1 系统工作原理

  系统方框图见图 1。

  重量信号经精密称重传感器转变为电压信号,再经仪表放大器 INA 128 放大后送入 22 位 A/D 芯片ADS 1212,转换成数字信号送入 AT89C55。重量信号内部分辨力为 30 万个码,用于计算数量时使用,而显示在 “重量窗口”中的数据是满刻度 3 万个码,即满刻度为 6kg 时,分度值为 0. 2g; 满刻度为 3kg 时,分度值为 0. 1g。不同的分度值信息在出厂前都已经初始化在存储器 AT24C01 中,同时出厂校准时设定好的软件增益系数及线性补偿系数都存储在 AT24C01 中。

  MCU AT89C55 要完成如下任务: 采样重量信号,经数字滤波、软件增益调整及线性调整后,再按照事先设定的不同分度值,将物品重量显示在 “重量窗口”中; 根据物品的重量及单重,计算物品的数量,将单重与数量分别显示在 “单重窗口”及 “数量窗口”中; 采样按键,处理相应的按键功能,如: “数量取样”、“单重取样”、“单重贮存”、“累计”、“上限报警”等功能。其中通过数量取样的方法计算物品的单重时,采用浮点运算的方法,以节省内存,提高计算精度,最后保留六位有效数字,如 15. 0211g/个、2. 00012g / 个、0. 120010g / 个等,用于计算数量时使用,但是,由于显示窗口的限制,最后只显示前面五位数字,如 100. 01g/个、0. 0023g/个等。

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