CN103528649B - 宝塔线质量检测分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的一种宝塔线质量检测分析系统及方法，包括按键模块、主控模块、数码管显示模块、相互连接的重量传感器和AD模块，主控模块上连接有声光报警模块、按键模块的输出端连接主控模块，数码管显示模块通过两线串行接口与主控模块相连，主控模块通过SPI通讯接口与AD模块连接，主控模块的输入端连接有电池电量检测模块，主控模块还通过RS232串口连接有打印模块，本发明提高了检测精度和稳定性，可预设合格产品重量范围，确保产品是否合格，从而降低劳动力成本，对检测得到的数据可进行实时分析、记录，并实时显示合格及不合格产品数，可对记录的数据进行长期保存，还可对记录的数据进行打印，方便检测人员对检测结果的整理分析。

Description

宝塔线质量检测分析系统及方法

技术领域

本发明涉及一种重量检测系统，特别是宝塔线质量检测分析系统及方法。

背景技术

随着社会的进步，宝塔线产品有了较大的发展，对宝塔线产品的需求也越来越打，因此对其设备也提出了更高的要求。

宝塔线的重量一直是宝塔线产品是否合格的核心指标，而当前宝塔线生产厂家对宝塔线产品的重量分析手段，一般采用普通电子称进行测量后对产品重量进行手工记录，等测量结束后再对记录的数据利用计算器等电子工具进行计算分析，从而得出产品的合格率及平均重量等数据，这样大大降低了质量检测人员的工作效率，还需要大量的人力对宝塔线产品进行检测，劳动力成本也相对较高。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种提高工作效率，降低劳动力成本的宝塔线质量检测分析系统及方法。

本发明所设计的宝塔线质量检测分析系统，包括按键模块、主控模块、电池电量检测模块、数码管显示模块、重量传感器和AD模块，所述重量传感器与AD模块信号连接，在主控模块上连接有声光报警模块、按键模块的输出端连接主控模块，数码管显示模块通过两线串行接口与主控模块相连，主控模块通过SPI通讯接口与AD模块连接，电池电量检测模块通过电阻分压模式，并将分压后的电压的电压接入主控模块的AD进行电压检测，主控模块还通过RS232串口连接有打印模块。

为了实现数据永久保存，且自动AD转换，从而简化电路，所述的主控模块的核心是型号为STM8S105S4的单片机U3，且单片机U3的2脚、3脚连接晶振电路，单片机U3的1脚作为复位端，单片机U3的33脚、32脚、14脚、15脚分别连接数码管显示模块的信号接收端，单片机U3的18脚、19脚、20脚、21脚分别连接按键模块的信号连接端，单片机的41脚连接声光报警模块。

为了实现24位超低噪声，充分保证了重量检测的高精度，提高测量精度，所述的AD模块的核心是型号为CS5532的24位高精度AD芯片U4及外围驱动电路，AD模块采用SPI总线控制，电路的连接关系为：AD模块的SCK端连接单片机U3的27脚，AD模块的SDO端连接单片机U3的31脚，AD模块的SDI 端连接单片机U3的30脚，AD模块的输入为差分信号，且AD模块的差分信号正端S+，与差分信号负端S-之间连接重量传感器7。

为了单片机与打印机的连接，单片机U3的数据接收43端与发送42端连接有用于连接RS232串口的电平转换模块，所述电平转换模块的核心是型号为MAX232的单电源电平转换芯片U1，且单电源电平转换芯片U1通过RS232串口对外连接嵌入式热敏打印机。

为了提高整体的操作功能，实现简单操作，按键模块中包括有功能键K1、加键K2、减键K3、去皮键K4、参数删除键K5、两个校准组合键K6和K7、打印键K8和触摸芯片U2，且所述的功能键K1、加键K2、减键K3、去皮键K4、参数删除键K5、两个校准组合键K6和K7、打印键K8分别与触摸芯片U2的8个触摸按键输入端口连接触摸芯片U2的4个通用IO口：13脚、16脚、12脚、14脚分别与单片机U3的4个IO口：21脚、20脚、19脚、18脚连接。

通过上述的设计主控模块采用STM8S105S4作为主控芯片，主要的工作过程为： AD模块通过SPI通讯接口与主控芯片STM8S105S4相连，再通过程序实现主控芯片对AD模块的初始化、参数设定及重量数据读取；数码管的显示，通过两线串行接口与主控芯片STM8S105S4相连，通过程序实现对LED驱动控制专用电路的初始化及显示控制；按键模块的识别触摸芯片BS83B08通过四线并行接口与主控芯片STM8S105S4相连，通过程序实现对8个触摸按键状态的判断；打印模块通过RS232串口与主控芯片STM8S105S4相连，通过程序实现对采集到的重量数据及分析数据进行打印；电池电量检测模块，通过两个电阻的串联分压后，直接将分压后的电压连接到主控芯片STM8S105S4的AD引脚端进行电压分析，以判断电池电量；主要数据校准、参数设定及检测数据的统计分析由主控芯片STM8S105S4通过程序来实现，对检测出重量的相关设定参数、重量范围的设定参数、称重结果的分析数据都会做相应的保存，保存通过主控芯片STM8S105S4内部自带的EEPROM存储器来实现。

一种宝塔线质量检测方法，包括由采用上述权利要求所述的宝塔线质量检测分析系统，通过上述宝塔线质量检测分析系统完成以下步骤：

S1.整个系统开始工作，依次对单片机U3初始化，对AD芯片U4初始化，然后读取单片机U3内部的EEPROM存储的数据；并通过按键模块中的两个校准组合键K6和K7进行校准；

S2.通过按键模块中的功能键K1，选择设定最大值或最小值重量范围，通过加键K2与减键K3设定具体的重量范围，设定成功，放入产品进行测量；并执行S3，设定不成功，通过声光声光报警模块中的报警灯亮，并返回步骤S2，重新设定；

S3.调用重量检测的子程序；

S4.对重量是否在设计的范围内进行检测，若重量稳定处于设计范围内，则执行S5，若重量不稳定，重新返回步骤S3；

S5.调用存储的子程序；进行数据存储；

S6.调用显示的子程序；进行数据显示；

S7.判断是否需要去皮；若是：按下去皮键K4，则执行S8，若否：则执行S9；

S8. 调用去皮的子程序；进行去皮模式；

S9.判断是否需要打印；若是：按下打印键K8，则执行S10，若否：则执行S11；

S10. 调用打印的子程序；进行打印模式；

S11. 判断是否删除保持的数据；若是：按下参数删除键K5，则执行S12，若否：则恢复到S2；

S12. 调用数据删除的子程序；进行删除上次检测参数后，恢复到S2。

本发明所设计的宝塔线质量检测分析系统及方法，提高了检测精度和性能稳定性，可预设合格产品重量范围，设定重量范围后，系统会自主分析检查产品重量是否符合合格产品要求，并作出相应的声光提示，不再需要人为比较当前产品重量是否属于合格产品范围，从而降低劳动力成本，对检测得到的重量数据可进行实时分析、记录，并实时显示合格产品数，不合格产品数，合格率，无需进行人工记录、计算与分析，可对记入下的数据进行长期保存，还可对记录的相关参数、数据、分析结果，通过打印机以一定格式打印出来，方便检测人员对检测结果的整理分析。

附图说明

图1是实施例1的整体结构示意图；

图2是主控模块的原理图；

图3是AD模块与重量传感器的原理图；

图4是声光报警模块的原理图；

图5是电平转换模块的原理图；

图6是数码管显示模块的原理图；

图7是按键模块的原理图；

图8是本实施例中宝塔线质量检测方法的流程图。

图中：声光报警模块1、按键模块2、主控模块3、电池电量检测模块4、打印模块5、数码管显示模块6、重量传感器7、AD模块8、晶振电路9、电平转换模块10。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例所描述的宝塔线质量检测分析系统，包括按键模块2、主控模块3、电池电量检测模块4、数码管显示模块6、重量传感器7和AD模块8，所述重量传感器7与AD模块8信号连接，在主控模块3上连接有声光报警模块1、按键模块2的输出端连接主控模块3，数码管显示模块6通过两线串行接口与主控模块3相连，主控模块3通过SPI通讯接口与AD模块8连接，电池电量检测模块4通过电阻分压模式，并将分压后的电压的电压接入主控模块3的AD进行电压检测，主控模块3还通过RS232串口连接有打印模块5。

如图2、图4、图6、图7所示，所述的主控模块3的核心是型号为STM8S105S4的单片机U3，且单片机U3的2脚、3脚连接晶振电路9，单片机U3的1脚作为复位端，单片机U3的33脚、32脚、14脚、15脚分别连接数码管显示模块6的信号接收端，单片机U3的18脚、19脚、20脚、21脚分别连接按键模块2的信号连接端，单片机的41脚连接声光报警模块1。

在本实施例中电池电量检测模块4通过电阻分压模式，将分压后的电压连接至主控芯片，并利用主控芯片的自带AD进行电压检测，以判断电池电量。

如图2、图3所示，所述的AD模块8的核心是型号为CS5532的24位高精度AD芯片U4及外围驱动电路，AD模块8采用SPI总线控制，电路的连接关系为：AD模块8的SCK端连接单片机U3的27脚，AD模块8的SDO端连接单片机U3的31脚，AD模块8的SDI 端连接单片机U3的30脚，AD模块8的输入为差分信号，且AD模块8的差分信号正端S+，与差分信号负端S-之间连接重量传感器7，如图3所示，上述的AD模块8是采用外围电路设计后插入整体电路中的，因此图中采用简易画法，简单对图中AD的模块8中的引脚进行说明：该包括两个通道AIN1与AIN1两个通道的电源供电与信号控制，其中：AVCC为模拟电源输入：+5V；AGND为模拟地；DGND为数字地；VCC为数字电源，+5V；NC为空；CS为SPI接口CS；SDI为SPI接口SDI；SDO为SPI接口SDO；SCK为SPI接口SCK；还包括一个模拟信号控制，其中：AVCC为输入桥式电路的电源；AGND为输入桥式电路的地；SGND与AGND相通；S+为桥式电路输出差分信号+；S-为桥式电路输出差分信号-。具体本模块中采用的是正电源供应，数字电路的电源与模拟电路的电源分开提供，AVCC与AGND为模拟电源，需输入稳定的5V电源。VCC与DGND为是数字电源，需要输入稳定的5V电源。具体AD电路的外围设计是本领域的技术人员所熟知的技术，因此不做具体详述。

如图5所示，单片机U3的数据接收43端与发送42端连接有用于连接RS232串口的电平转换模块10，所述电平转换模块10的核心是型号为MAX232的单电源电平转换芯片U1，且单电源电平转换芯片U1通过RS232串口对外连接嵌入式热敏打印机。

在本实施例中的MAX232是专门为RS232串口设计的单电源电平转换芯片。

如图7所示，按键模块2中包括有功能键K1、加键K2、减键K3、去皮键K4、参数删除键K5、两个校准组合键K6和K7、打印键K8和触摸芯片U2，且所述的功能键K1、加键K2、减键K3、去皮键K4、参数删除键K5、两个校准组合键K6和K7、打印键K8分别与触摸芯片U2的8个触摸按键输入端口连接触摸芯片U2的4个通用IO口：13脚、16脚、12脚、14脚分别与单片机U3的4个IO口：21脚、20脚、19脚、18脚连接；如图6所示，在本实施例中数码管显示模块6采用0.8英寸的8段码数码管与发光二极管起到显示及报警作用，通过LED驱动控制专用电路对其进行驱动，由于数码管显示位数较多，使用了两片LED驱动控制专用电路对30位数码管及16个发光二极管进行驱动；在本实施例中：按键模块2中的8个按键均为触摸按键，避免了机械按键由于长期使用，机械机构磨损导致的按键失效，同时采用触摸芯片U2采用型号为BS83B08作为按键识别芯片，并以螺旋状弹簧按键作为触摸信号接收元件。

主控模块3采用STM8S105S4作为主控芯片，主要的工作过程为： AD模块8通过SPI通讯接口与主控芯片STM8S105S4相连，再通过程序实现主控芯片对AD模块8的初始化、参数设定及重量数据读取；数码管的显示，通过两线串行接口与主控芯片STM8S105S4相连，通过程序实现对LED驱动控制专用电路的初始化及显示控制；按键模块2的识别触摸芯片BS83B08通过四线并行接口与主控芯片STM8S105S4相连，通过程序实现对8个触摸按键状态的判断；打印模块5通过RS232串口与主控芯片STM8S105S4相连，通过程序实现对采集到的重量数据及分析数据进行打印；而电池电量的检测通过两个电阻的串联分压后，直接将分压后的电压连接到主控芯片STM8S105S4的AD引脚端进行电压分析，以判断电池电量；主要的数据校准、参数设定及检测数据的统计分析由主控芯片STM8S105S4通过程序来实现，对检测出重量的相关设定参数、重量范围的设定参数、称重结果的分析数据都会做相应的保存，保存通过主控芯片STM8S105S4内部自带的EEPROM存储器来实现。

如图8所示，一种宝塔线质量检测方法，包括由采用上述权利要求所述的宝塔线质量检测分析系统，其特征是通过上述宝塔线质量检测分析系统完成以下步骤：

S1.整个系统开始工作，依次对单片机U3初始化，对AD芯片U4初始化，然后读取单片机U3内部的EEPROM存储的数据；并通过按键模块2中的两个校准组合键K6和K7进行校准；

S2.通过按键模块2中的功能键K1，选择设定最大值或最小值重量范围，通过加键K2与减键K3设定具体的重量范围，设定成功，放入产品进行测量；并执行S3，设定不成功，通过声光报警模块中的报警灯亮，并返回步骤S2，重新设定；

S3.调用重量检测的子程序；

S4.对重量是否在设计的范围内进行检测，若重量稳定处于设计范围内，则执行S5，若重量不稳定，重新返回步骤S3；

S5.调用存储的子程序；进行数据存储；

S6.调用显示的子程序；进行数据显示；

S7.判断是否需要去皮；若是：按下去皮键K4，则执行S8，若否：则执行S9；

S8. 调用去皮的子程序；进行去皮模式；

S9.判断是否需要打印；若是：按下打印键K8，则执行S10，若否：则执行S11；

S10. 调用打印的子程序；进行打印模式；

S11. 判断是否删除保持的数据；若是：按下参数删除键K5，则执行S12，若否：则恢复到S2；

S12. 调用数据删除的子程序；进行删除上次检测参数后，恢复到S2。

工作过程为：当需要对宝塔线进行检测时，1、上电开启，放上1千克砝码，按下两个校准组合键K6、K7校准。（如精度要求较高，可以每次都校准，如精度要求一般，无需每次校准）；2、通过功能键K1，设定具体的重量范围：通过加键K2、减键K3进行对最大值的范围确定以及最小值的范围确定，确定后，3、按下参数消除键K5，将上次检测数据进行删除，4、放入产品进行测量，合格或不合格指示灯量后，表明系统测量结束，换下一个产品进行测量。5、所有产品测量结束后，按下打印键K8，对测量分析结果进行打印输出。

本实施例所描述的宝塔线质量检测分析系统及方法提高了检测精度和性能稳定性，可预设合格产品重量范围，设定重量范围后，系统会自主分析检查产品重量是否符合合格产品要求，并作出相应的声光提示，不再需要人为比较当前产品重量是否属于合格产品范围，从而降低劳动力成本，对检测得到的重量数据可进行实时分析、记录，并实时显示合格产品数，不合格产品数，合格率，无需进行人工记录、计算与分析，可对记入下的数据进行长期保存，还可对记录的相关参数、数据、分析结果，通过热敏嵌入式打印机以一定格式打印出来，方便检测人员对检测结果的整理分析。

本系统软件设计采用了模块化结构，采用汇编语言编程，整个程序由主程序、显示、键盘扫描、A/D转换处理等子程序模块组成；对于各模块及其和主控模块之间的控制程序为本专业技术人员所掌握的技术，在此不作详细介绍。

Claims (1)

1.一种宝塔线质量检测分析方法，包括声光报警模块（1）、按键模块（2）、由单片机U3作为核心的主控模块（3）、电池电量检测模块 （4）、数码管显示模块 （6）、重量传感器（7）以及由24 位高精度 AD 芯片U4作为核心的AD 模块（8）， 上述的重量传感器（7）与 AD 模块（8）信号连接，上述的按键模块（2）的输出端连接主控模块（3），数码管显示模块（6）通过两线串行接口与主控模块（3）相连，主控模块（3）通过SPI 通讯接口与 AD 模块（8）连接，电池电量检测模块（4）通过电阻分压模式，并将分压后的电压接入主控模块（3）的 AD进行电压检测，单片机 U3 的数据接收 43 端与发送 42 端连接有电平转换模块 （10），电平转换模块 （10）通过 RS232 串口连接有打印模块（5），其特征是：具体步骤如下：

S1. 整个系统开始工作，依次对单片机U3初始化， 对AD芯片U4初始化，然后读取单片机 U3 内部的 EEPROM 存储的数据；并通过按键模块（2）中的两个校准组合键 K6 和 K7 进行校准；

S2. 通过按键模块（2）中的功能键K1，选择设定最大值或最小值重量范围， 通过按键模块（2）中的加键K2与按键模块（2）中的减键 K3 设定具体的重量范围，设定成功，放入产品进行测量；并执行S3，设定不成功，通过声光报警模块（1）中的报警灯亮， 并返回步骤S2， 重新设定；

S3. 调用重量检测的子程序；

S4. 对重量是否在设计的范围内进行检测，若重量稳定处于设计范围内，则执行S5，若重量不稳定，重新返回步骤S3；

S5. 调用存储的子程序；进行数据存储；

S6. 调用显示的子程序；进行数据显示；

S7. 判断是否需要去皮；若是：按下按键模块（2）中的去皮键 K4， 则执行S8， 若否：则执行 S9；

S8. 调用去皮的子程序；进行去皮模式；

S9. 判断是否需要打印；若是：按下按键模块（2）中的打印键 K8，则执行 S10， 若否：则执行S11；

S10. 调用打印的子程序；进行打印模式；

S11. 判断是否删除保持的数据； 若是：按下按键模块（2）中的参数删除键 K5，则执行S12，若否：则恢复到S2；

S12. 调用数据删除的子程序； 进行删除上次检测参数后，恢复到S2。