基于低成本稱重儀表的數(shù)據(jù)處理顯示單元研究

李月華

（太原理工大學(xué)，山西 太原 030024）

動(dòng)態(tài)稱重儀表是一組用以測(cè)量動(dòng)態(tài)輪胎力和車輛通過(guò)時(shí)間，并提供計(jì)算輪重、軸重、總重等數(shù)據(jù)的儀器，一般由傳感器終端與數(shù)據(jù)處理顯示單元兩個(gè)部分組成。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的需要，在交通調(diào)查、超限治理和計(jì)重收費(fèi)工作中，動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。而對(duì)于動(dòng)態(tài)稱重儀表的生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，由于受到利益化的驅(qū)使，最小化產(chǎn)品的成本是商家的目的之一。因此對(duì)低成本稱重儀表的研究也引起人們?cè)絹?lái)越多的重視，文章所研究的低成本稱重儀表是基于51系列單片機(jī)，具有低元件成本、低設(shè)計(jì)與低維護(hù)成本的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)就其數(shù)據(jù)顯示單元的設(shè)計(jì)詳述如下。

數(shù)據(jù)處理顯示單元的設(shè)計(jì)見圖1，主要是由RS485通信接口電路、鍵盤電路、8位數(shù)碼管電路、電源電路等組成，下面對(duì)部分組件進(jìn)行介紹。

圖1 數(shù)據(jù)處理顯示單元框圖

1 RS485通信接口

RS-485具有遠(yuǎn)距離、多節(jié)點(diǎn)（32個(gè)）以及傳輸線成本低的特性，因此我們選用其作為通訊接口，用于與傳感器終端通信，接收來(lái)自傳感器終端的ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

2 顯示電路

在顯示儀表中，一般會(huì)用LED數(shù)碼顯示器來(lái)顯示各種數(shù)字或者符號(hào)，同時(shí)它又兼?zhèn)滹@示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此被廣泛使用。且與其他顯示器（如LCD）相比，具有工作電壓低、多色、壽命長(zhǎng)、發(fā)光控制簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，所以我們選用LED顯示器來(lái)完成顯示。其設(shè)計(jì)原理如下：

由74HC595組成8位動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示電路。數(shù)碼管為4聯(lián)共陽(yáng)數(shù)碼管，就是將4個(gè)數(shù)碼管封裝在一起，輸出引腳為4個(gè)數(shù)碼管段引腳并聯(lián)后引出的8個(gè)段引腳和4個(gè)數(shù)碼管公共端引出的位引腳。在稱重狀態(tài)下，8位數(shù)碼管中5位顯示稱重值，3位顯示車型碼，另外在校準(zhǔn)狀態(tài)，還用于輸入校準(zhǔn)值。

3 鍵盤電路

鍵盤是我們常用的人機(jī)接口。其輸入功能相對(duì)簡(jiǎn)單，而且輸入操作也不頻繁，同時(shí)一般應(yīng)用也盡可能要減少鍵的個(gè)數(shù)，因此我們會(huì)通過(guò)軟件來(lái)安排特定的輸入法，使有限的鍵盤完成盡可能多的輸入功能。文章中所采取的鍵盤電路設(shè)計(jì)見圖2。對(duì)于任何機(jī)械式按鍵，在斷開和閉合時(shí)均會(huì)因碰撞的彈跳而造成機(jī)械抖動(dòng)，這就導(dǎo)致在電氣上產(chǎn)生時(shí)斷時(shí)續(xù)的信號(hào)，使得電子邏輯電路出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤。針對(duì)此種現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)采用了軟件消抖的方法。其工作原理：在軟件檢測(cè)到第一次按鍵按下時(shí)，需執(zhí)行一個(gè)20 ms的軟件延時(shí)程序，其后去檢測(cè)該鍵電平是否仍在閉合狀態(tài)，若是，則會(huì)確認(rèn)此鍵為按下，故消除抖動(dòng)帶來(lái)的影響。

圖2 鍵盤原理圖

其中，按鍵KEYA0是功能選擇鍵，KEYA1是數(shù)字加鍵，KETA2是數(shù)字減鍵，KEYA3是車輛選擇鍵，KEYA4是備用按鍵。

4 數(shù)據(jù)處理顯示單元的電源

本系統(tǒng)電路原始供電是由日常交流電提供，因此需要將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。通常這種轉(zhuǎn)換由交流電壓轉(zhuǎn)換、整流、濾波、穩(wěn)壓幾部分來(lái)完成。其設(shè)計(jì)見圖3。

圖3 供電電路圖

5 數(shù)據(jù)處理與顯示單元主要元器件成本

接下來(lái)，我們對(duì)稱重儀表成本進(jìn)行了分析，表1為數(shù)據(jù)處理與顯示單元主要元件價(jià)格表。

6 總結(jié)

由上可知，數(shù)據(jù)處理顯示單元部分的主要元件價(jià)格低于60元，本設(shè)計(jì)既滿足了稱重儀的技術(shù)要求，同時(shí)也進(jìn)一步降低了動(dòng)態(tài)稱重儀表的設(shè)計(jì)成本。

表1 數(shù)據(jù)處理與顯示單元主要元件價(jià)格表