通过对使用环境的考察，设计了一种双层CPU控制的智能工业电子秤.分析了该秤的硬件控制电路 和软件的设计情况，采用串行通讯实现了双GPU之间的数据交换.
作为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业中 呈现出测量精度高、测量速度快、操作简单易学、可 以实时监控的优点，正逐渐取代传统的机械杠杆测 量秤成为主流产品.和普通民用电子秤比较，工业用 电子秤更注重抗干扰设计.本文设计了一种应用于 工业生产线自动打包机上的智能自动称量电子秤. 它将现代传感器技术、电子技术和计算机技术融为 一体，能满足“快速、准确、连续、自动”称量的要求， 同时能有效地消除人为误差，满足计量管理和工业 生产过程控制的要求.
1.系统功能分析
本系统适用于需要自动称量物品重量的场合， 重点提高速度、精度、稳定性和可靠性，并与自动包 装机外围设备相配套.本设计主要针对某药厂自动 打包机的称重环节进行，采用自动称量.系统功能示 意图如图1，主要包括智能电子秤控制器和外围控 制机构2部分.当系统检测到有键盘输入称量的数 值并检测到量具为空时，开始进行自动称量，漏斗内 的物品（颗粒状或粉末状）开始下降到量具中，重量 达到键盘预设值后，相应的开关动作，电机运转，控 制升降台下降，传送带移动，并有报警提示，下一个 量具移到漏斗下方.重复上一次的操作即可实现自 动称量并进行报警提示．
2.系统硬件设计
为了避免输入数据与输出显示之间互相干扰， 设计时采用了双CPU和串行通信技术.系统整体 电路包括：电源控制电路、语音报警电路、单片机输入输出控制电路、串行通信控制电路、曰历时间电 路（附加功能）、键盘输入电路和数码管显示电路等， 如图2所示.主要模块有：电源控制模块、原始数据采 集模块、滤波和放大电路、A/ D转换模块、单片机控 制模块、输入电路模块、输出控制模块等．电源控制模 块主要将220 V的交流电转换为单片机使用的12 V 和5 V的直流电；原始数据采集模块实现对压力的测 量和容器的检测，由压力传感器和红外传感器实现； 滤波和放大电路主要通过调整电路将采集到的有用 信号放大，过滤掉没用的噪声信号；A/ D转换电路主 要将电压信号转换为数字信号，以便于单片机控制； 单片机控制模块主要进行信息的响应、处理和控制； 输入控制模块主要是按键的设计及识别；输出控制模 块完成报警、显示及相应的开关动作。
电子秤的硬件原理电路如图3所示.它采用两 个单片机控制组成双层系统.内层单片机完成数据 采集、数字滤波、标度变换、零点跟踪、重量显示等任 务;外层单片机通过与内层单片机的数据通信，获得 重量数值并完成前述工作.本系统以双CPU作为 控制中心，单片机为核心程序存储器.放大器由四运 放组成.转换器采用A/D转换器.键盘、显示器接口 选用芯片显示器，共设置两组5位数码管显示器，一 组显示通过键盘设定的值，另一组显示实际测量值； 键盘采用20按键设计，能满足设计的输入要求和中断要求.
本设计采用电阻应变式称重传感器.根据电阻 应变计原理，将4片应变片分别贴在弹性梁上，组成 全桥平衡电路.桥路电压选用两极稳压，第一级选用 W7815输出15 V电压，第二级采用AD581精密稳 压电路输出10 V电压，以保证供桥电源的精度.来 自传感器的微弱电压信号送入放大器被放大成 0 V?10 V信号，以满足V/F转换器的输入要求. 放大器选用LF444四运放，接成差动放大电路。
3.系统软件设计
软件系统设计的基本思想是充分利用单片机控 制的优势，实现称重过程的一系列要求，提高系统的 可靠性.软件系统由主程序、中断服务程序、显示程 序、键识别及键功能程序、运算程序等模块构成. 在主程序中，首先进行整机自检及初始化，然后判断 定时时间是否达到0.5 s，如达到0.5 s，则转入各功 能程序进行称量并进行其他处理；否则，直接进入显 示程序.而后判别有无键按下，若有，则进入键识别 及键功能处理程序；如无，则返回主程序开始端.主 程序流程框图如图4所示.A/D转换器采用连续采 样、定时计数的方式工作，定时周期为0.5 s.设置单片机的T0为定时器，当定时时间为0. 5 s时，产生 定时中断，在中断服务程序中由单片机取回重量信 号，进行标度变换后存入内存，并置0.5 s到”标志， 然后返回主程序，进行其他操作.
单片机之间双向通信的主程序如下：
神 include〈reg51. h^>
井 define uint unsigned int 神 define uchar unsigned char sbit LED1 = P103 ； sbit LED2 = P1^3 ； sbit K1 = P1^7 ； uchar Operation NO = 0 ； uchar code DSY_CODE□二 {
0x3f，0x06，0x5b，0x4f，0x66，0x6d，0x7d， 0x07，0x7f，0x6f
void Delay (uint x)
{
uchar i; while(x )
{
for(i = 0 ； i〈120 ； i+ + )；
}
}
void putc to SerialPortCuchar c)
{
SBUF 二 c; while(TI = = 0)；
TI 二 0;
}
void mainC)
{
LED1 二LED2二1;
P0 二 0x00；
SCON 二 0x50；
TMOD 二 0x20;
PCON 二 0x00;
TH1 = 0xfd;
TL1 = 0xfd;
TI 二 0;
RI = 0;
TR1 二 1;
IE = 0x90; while(1)
{
Delay(100); if(K1 = = 0)
{
while(K1= =0);
Operation _NO = ( Operation _NO +
1)%4;
switch (Operation_NO)
{
case 0 ：
putc to Serial Port CX');
LED1 = LED2 = 1; break; case1 ：
putc to SerialPort'A');
LED1 = 0 ; LED2 = 1; break；
case 2：
putc_to_SerialPort('B')； LED2 = 0 ； LED1 = 1 ； break ； case 3：
putc to SerialPortC'CQ ； LED1 = 0 ； LED2 = 0 ； break ；
if(SBUF> = 0& &SBUF< = 9) P0 = DSY』ODE[SBUF]； else P0 = 0x00；}
}
void Serial INTO interrupt 4
{
if(RI)
{
RI = 0 ；
4.结语
本设计选择了高性能、低价格的元器件，并充分 利用了双层单片机的控制优势，提高了电子秤的性价 比和电子秤的自动化水平.由于在设计中考虑了测量 信号的远距离隔离传送，所以适合在工业环境下应 用.双层CPU结构使两个CPU相互独立又相互联 系，便于并行处理多种任务.由试制的第一台电子秤 的现场服务情况来看，该秤功能齐全，运行稳定，基本 实现了设计功能，完全满足用户自动称量的要求。
