称重仪表的通用化设计
【摘要】 本文介绍了一款具有菜单式选择功能的仪表 , 能适用于不同功能的使用场合。
【关键词】 仪表 通用化
一、前言
随着称重、测力技术的发展 , 仪表的品种、使用范围、功能不断增加 , 广泛使用在台秤、计价秤、
计数秤、条码秤、吊秤、动物秤、汽车衡、定值秤、配料秤、测力机、峰值测试仪等不同的使用场合 ,
不同功能使仪表品种繁多 , 给设计制造带来麻烦 , 仪表的通用化设计势在必行。
由于低价 . 高速 . 多串口 . 大容量储存器的 cpu 推出 , 使仪表通用化设计成为可能 . 设计一
款具有菜单式选择功能的仪表 , 能适用于不同功能的使用场合 .
二、仪表功能介绍
称重 , 测力仪表的核心部件是 ad 转换和数据处理器 , 附件有电源 . 显示 . 储存器 . 通信 . 刷卡 . 控
制 . 打印等部件 , 根据笔者多年的设计经验，通用化设计总结如下 :
从目前的技术水平来看 ad 转换芯片 , 已经满足现在称重 , 测力的需要 , 根据不同的使用 场合 ,
选择不同速度的 ad 转换器 , 一般分辨率选择 24 位 , 实际使用时转换成 20 位 (100 万分度 ) 就够了 ,
芯片中带有低漂移的前置放大器 , 增益软件设置。ad 转换的零点 , 软件设置在 50 万左右 , 这样
ad转换能适用于在正负测力显示的范围内 , 一般加载内码控制在 20-50 万左右 . 通用性好的仪表 ,
必需有很多的功能参数设置 , 为了方便用户操作使用 , 采用位标功能设置 , 尽量缩短设定字节 , 根据
不同的使用权限 , 设置开放门限。
称重测力的基本参数设置为 : 大量程、小数点、分度值。
可采用六位数字表示 : 如 : 30032。
前四位数为大量程值 , 后加二个零 , 上设置为 : 30000.
十位数为小数点 , 一般取 : 0-6, 上设置显示为 : 30.000
个位数为分度值 : 一般取 : (0-8), 其含义如下 :
=0,表示 1 分度 ; =1, 表示 2 分度 ; =2, 表示 5 分度 ; =3, 表示 10 分度 ; =4, 表示 20 分度 ; =5, 表
示 50 分度 ; =6, 表示 1-2-5 三分度转换 ; =7, 表示 2-5-10 三分度转换 ; =8, 表 示 5-10-20 三分度转
换。
称重测力的功能参数一般有以下几种 :
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1.开机捉零范围设置：(0-9)
不同的使用场合 , 有不同的要求 , 如储料秤 , 开机不能捉零等。
=0,开机不捉零 , 取 ad 标定时的零位 .
=1-4,开机捉零范围为满量程的 : 1-4%.
=5,开机捉零范围为满量程的 : 10%.
=6,开机捉零范围为满量程的 : 20%.
=7,开机捉零范围为满量程的 : 50%.
=8,开机捉零范围为满量程的 : 90%.
=9,开机捉零范围大于满量程 : .
2.开机后置零范围设置：(0-9)
置零范围同上。
3.去皮范围设置：(0-9)
去皮范围同上 .
4.打印方式设置： 中文 . 英文记录式打印 ,1-3 联单打印 , 票据式打印 , 条码打印。
5.取重方式设置：(0-2)
=0,取本机 ad 转换器进行处理。
=1,取外部通信发来的 ad 内码 , 具有本机同样的标定 , 显示所有功能。
=2,取外部通信发来的外码 , 具有大屏幕显示器的功能 , 但又有仪表的所有功能。
6.机器号码设置：(0000-9999)
每台仪表可以设置一个二字节四位数的器号 , 可实现多机联网通讯。
7.通信波特率设置：(0-9)
随着 cpu 的更新 , 目前不需要外接晶振 , 可采用 cpu 内部 rc 震荡器 , 在烧写芯片时自动校正
频率 , 可达到很高速度的通信波特率。
=0, 1200; =1, 2400; =2, 4800; =3, 9600; =4, 14400.
=5, 19200; =6, 38400. =7, 57600; =8, 115200; =9 256000;
8.通信格式设置：(0-9)
0-4:为连续发送五种格式 ; 5-9 为应答式发送五种格式。
接收的应答格式如下 :
例 1: 2a(*) 30 31 57(w) 7c(x)； 要求器号 :30 31 发送重量 ,
*为起始符，x 为异或校验和。
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例 2: 2a(*) 30 31 52(r) 79(x)； 要求器号： 30 31 置零。
例 3: 2a(*) 30 31 54(t) 7f(x)； 要求器号： 30 31 去皮。
发送格式：根据功能需要设置 , 有一种全功能发送格式 , 适用于条码秤等比较 复杂统计管理
功能的场合 , 发送的内容有 : 起始符、器号、重量、单价、金额、称重各种状态符 ( 零位、去皮、稳
定、电量、打印格式等 )、累计次数、累计重量、累计金额、日期、时间、流水号、商品编码号、提
示提示符号、活动广告语号、商品条码号、保鲜日期、卡号、卡内参数等信号、便于系统显示、打印、
建立公用数据通道、所有外设共享、结构简单 , 可任意扩展外设。根据上述发送的数据 , 可建立
追溯码。
9.仪表输出方式选择：
常用有 : =0, 输出 , =1, 定值输出 , =2 选别输出 , =x 可还有其它输出方式
10.ad滤波方式和快慢选择 :
滤波方式很多,在不同的使用场合,采用不同的方式,如高速峰值测力,要取大值,动物动态称重,
取一段时间平均值等 . 滤波的方式常用的有 : 多次平均法 , 干扰剔除平均法 , 进区平均法 , 分区不同速
率滤波法 , 数学计算法。
11.单位转换选择 :
不同的国家 , 不同的使用场合 , 要有单位转换选择功能 , 常用的有 :
0=基本单位 ; 1=x2; 2=x2.2046(lb); 3=x9.80886; 4=0.737; 5=8.845; 6=10.2; 7= 计数状态 ,( 重
量转换成件数 ). 计重 - 计数二用秤 .
12.显示单位通信发送选择：
0=kg; 1=lb; 2=kn; 3=t; 4=g; 5=mg; 6=n; 7=pa等 .
13.标定显示模式选择：
(1).显示传感器输出的 mv 数 . 相当于一个数字电压表 , mv/v.
设置在 mv 输出模式 , 用一个标准电位差计 (7 位精度 ), 代替传感器 , 输入 1.000000 mv/v 信号 ,
仪表会自动校正到：1.00000, 在此状态下 , 显示传感器 mv 数 , 可作为传感器测试仪 .
(2).一段一点标定 : 有二种输入法：
a.重量砝码标定 : 普通电子秤的标定方法 . 可采用智能一键快速标定法 .
b.不用砝码标定 , 输入传感器的 mv 数 . 仪表设置好大秤量 , 小数点 , 分度值 , 如 :30.00t, 功能
设置在 mv 数输入模式 , 仪表已确认用电位差计标准化 , 设置在输入 mv 数状态 , 开机后提示 stlcv,
输入传感器铭牌上的 mv 数 , 如 : 30t, 铭牌上灵敏度为：1.2345mv/v, 仪表立刻显示所需
要的重量： 30.00. 尤其适用于大称量标定场合，节约标定成本。
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(3).传感器线性化处理：
一般有：线性化分段标定 , 分段计算处理。一般五段标定法 , 起码精度提高一个数量级，采用
预置数据库 , 有智能化提示符显示 , 不看说明书 , 只要一键处理 , 就能完成所有的多点标定功能 , 使用
非常方便。
也可以采用解方程法 , 一般传感器的输出曲线为二次方 , 可以通过单片机输入二个点的数据 , 很
容易解出方程式：a.b.c 参数 , 每次 ad 取样后 , 代入计算公式 , 得到修正后的数据 .
(4).保留多段线性化修正数学模型 , 用户一点标定修正法：
多段标定修正一般都在制造工厂进行 , 到了用户那里就没有条件 , 可采用此法 , 既保证 线性度 ,
又保证准确度。
以上的多种标定方法数据 , 要保留在独立的数据空间 , 相互不受影响 , 设置不同的方法 , 数据可
恢复。
14.分度值转换分区设置：
分度值转换可设置二点三区：
如大称量为 30kg 电子秤 , 分度值设定在 7= 2-5-10 转换状态 .
段设为：10.000; 第二段设为：20.000, 那么小于 10kg 分度值为 2g, 称量值在 10-20kg, 分度值
为 5g, 称量值大于 20kg, 分度值为 10g
如大称量为 30kg 电子秤 , 分度值设定在 8= 5-10-20 转换。
段设为：15.000; 第二段设为： 30.000, 那么就变为双分度值转换 , 小于 15kg 分度值为 5g, 称
量值在 15-30kg, 分度值为 10g。
15.数据设定 , 数据备份和恢复：
(1).通常电子秤要输入很多数据 , 器号设定、高低定值设定、车号、货号设定、皮重设定、不同
物品计数标率设定、不同传感器标率设定、不同商品名称价格设定等 , 可以储存在 cpu 的 flash 中 ,
也可以储存在外置的 flash 中 , 大容量 flash 价格特别 , 有高速 spi 或 i2c 接口。
(2).标定数据备份：
标定数据 , 尤其是大秤量数据 , 误操作后 , 再标定代价很高 , 需要备份 , 插上短路环 , 输入密码 ,
将数据从一个 flash 区拷贝到另一个 flash 区 , 完成数据备份功能。
(3).标定数据恢复：
当误操作后 , 数据出错 , 插上短路环 , 输入密码 , 将数据从一个备份的 flash 区复制到工作区 .
(4).数据修改：
当设备使用一段时间后 , 发现误差 , 需要修改标率 , 插上短路环 , 输入密码 , 显示原标定的标率 ,
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通过与标准的比对 , 计算出新的标率输入 , 节省标定费用。
16.无线射频刷卡器：
人机对话 , 方便的是刷卡 , 不需要人工输入大量的数据 , 人工输入有时会出错 , 采用刷卡 , 交换
数据速度快 , 正确率高，密码认证安全性好 , 成本又低 , 是以后电子秤上必选的部件 , 可以提供正确
数据,通过随机数加密认证,进行交易结算.通过刷卡,可以储存数据,恢复数据,可以输入配料秤 配方,
可以修改打印格式 , 可以修改显示屏幕等 , 使用特别方便。
17.显示模式：
常用的显示有： led、lcd、mcd, 现在新出来的彩显，有笔划型转变为点阵图型显示 , 目前
mcd价格比较 , 尤其是 cog 的 , 接近 lcd 成本 , 驱动芯片封装在玻璃上 ,spi 接口 , 硬件简单 ,
显示的文字多少、图型大小可随意改变 , 在设计智能化电子秤时 , 不用看说明书 , 显示中文提示符 ,
就能完成所有操作 , 可在屏幕上显示一维码 , 二维码 , 可以扫描结算付款 , 是低价电子秤发展的方向 .
彩屏显示驱动比较麻烦 , 要 arm 驱动芯片。或操作系统驱动 , 彩屏成本较低 , 操作系统成本相
对比较高。
18.打印的创新模式设计 ( 免驱动打印机 )
传统的打印机 , 采用一百多条指令 , 先要设置打印状态 : 文本、中文、图形模式；选择字库种类 ,
还有很多打印动作。打印一张条码标签纸 , 需要很多打印程序 , 对设计带来很多麻烦 , 尤其在图形打
印时 , 传送的数据量大 , 分次传送 , 打印速度慢。根据笔者的经验 , 自主设计一种打印机 , 不需要设计
打印程序 , 就能打印出满意的结果 , 需要打印的参数 , 在串口中 , 采用简单的代码发送方法 , 如打
印不干 胶条码标签 , 只要发送重量、单价、金额、商品编号、打印编码符等 , 没有几个代码 , 就能满
意的打印出：中文商品名、重量、单价、总价、包装日期、保鲜日期，自动生成条码打印 , 含商品条
码编码、店名、等广告语，因为发送的代码很少，所以慢的通信波特率也不影响打印速度，
低价的计价秤，串口改变一下发送的格式，就成为条码秤。
以上是仪表通用化设计的设想，仅供参考。
称重仪表的通用化设计