基于PIC24FJ64GA002的车辆轴载质量静态称量系统设计

　　1 引言

　　PIC24FJ64GA002[1]是美国微芯科技公司推出的28 引脚封装、64 KB Flash16 位单片机。与其他相同Flash 容量的单片机相比, PIC24FJ64GA002 的体积小、成本低, 其拥有 6 mm×6 mm 的 QFN(Quad FlatNo- lead Package)封装, 完全满足设计人员在器件封装方面的要求, 而且设计人员还可灵活运用片上外设, 通过“外设引脚选择”引脚映射功能, 把外设映射至所需要的引脚。PIC24FJ64GA002 除了 “映射功能”外, 还配有 2 个独立通道, 可支持 I2C、UART 及SPI 通信,从而可使单片机能够通过多种协议与不同设备通信, 简化系统设计。

　　本系统选用的 ADS1232[2]型精密 24 位△- ∑ADC, 具有一个板载超低噪声可编程增益放大器及内置振荡器。PGA 支持用户自选增益: 1、2、64、128。该 ADC 具有 23.5 位有效精度, 由 3 阶调制器和 4 阶数字滤波器组成, 且有 10 S/s 及 80 S/s 两种采样速率。该转换器的所用功能都是由通用的I/O 引脚控制, 简化了工作模式,因此,可以为质量传感器的应用和报告称重仪器提供完全的前端解决方案。

　　2 系统硬件设计

　　系统除了微控制器 PIC24FJ64GA002 和 A/D 转换器 ADS1232 外, A/D 转换器的前端是用于采样的质量传感器 RTN/68T/VEN[3], PIC24FJ64GA002 外围有用于与计算机通讯的异步串口传输接收/发送器MAX3490E。其系统电路的设计框图如图 1 所示。

　　质量传感器 RTN/68T/VEN 上有质量时就会输出信号。PIC24FJ64GA002 控制 ADS1232 对传感器输出的信号进行采样, 然后把转换的数据送至单片机处理, 最终把处理结果存储在 PIC24FJ64GA002内部 8 KB 空间的 SRAM 中, 接收到计算机的命令后, 经 MAX3232ESE 将数据送到计算机进行显示、存储、打印等操作。

　　2.1 RTN/68T/VEN 与 ADS1232[4]的接口电路

　　质量传感器 RTN/68T/VEN 有 6 根信号线( 除去屏蔽线) 和 4 根信号线两种型号, 4 根信号线分别为Excitation(+)、Signal(+)、Excitation(- )、Signal(- ), 而 6根信号是在 4 根信号线的基础上增加了 Sense(+)和Sense(- )两根。如果要求高精度测量, 需采用六线型;如果要求精度较低, 四线型即可满足要求。图 2 是四线型质量传感器与 ADS1232 的电路连接图。

　　ADS1232 有 2 个输入通道, 可以分时测量输入这两个通道的质量传感器信号, 因此可连接 2个质量传感器, 这样就可以同时测量 2 点的质量。电路设计采用 2 片 ADS1232 组成一个测量网络,可以测量 4 点质量。ADS1232 内部集成了可编程增益放大器、调制器和高阶数字滤波器等信号的预处理电路, 这样就省去了外部前端放大、滤波电路,简化了电路设计并降低了环境噪音对传感器信号的干扰, 使系统更加稳定。ADS1232 内置时钟电路, 所有功能都由引脚控制, 寄存器无需设置编程, 这样便于 PIC24FJ64GA002 控制 ADS1232。质量传感器的接地电压同时为 ADS1232 的参考电压, 由于传感器的输出正比于传感器的接地电压,而 ADS1232 的结果也正比于参考电压, 因此采用比例方法测量, 这样转换器的输出结果只与传感　　器阻抗的变化有关, 可大大提高测量精度。