CN201607275U - 一种称重显示控制器 - Google Patents
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Abstract
一种称重显示控制器，涉及一种称重装置。提供一种称重精度高、软硬件模块化设计、人机界面友好、工作稳定可靠的称重显示控制器。设有主控板、网络通讯板、显示板、I/O扩展板和电源板。主控板用于采集重量信号并控制系统运行，网络通讯板用于称重控制显示器与远程设备之间的数据传输，网络通讯板与主控板连接，显示板用于显示设备运行状态及设置设备参数，显示板的输入端与主控板的显示信号输出端连接，I/O扩展板与主控板的I/O扩展接口连接，实现增加I/O端口数量。电源板的电压输出端分别与主控板和显示板连接，提供主控板和显示板所需要的供电电源。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种称重装置，尤其是涉及一种主要用于颗粒状物体的定量包装系统的称重显示控制器。
背景技术
随着微电子技术和计算机技术的快速发展，传统的机械式称重仪表正逐步被基于嵌入式技术的电子称重仪表所取代。电子称重仪表具有性能可靠、体积小巧、易于安装使用等特点，广泛地用于各种计量、定量称重系统中。电子称重仪表在精度、速度性能上的提高扩大了电子称重仪表的应用领域。为此已有一些报道，中国专利CN200993597Y提供一种称重控制器，采用高精度运算放大电路，其通用设计型将流量秤、定量包装秤、配料秤等称重功能聚集于一体。中国专利CN201094080Y提供一种数字称重显示控制器仪表，其设置有一以单片机为核心的控制系统，以及连接在系统到控制系统的输入设备和显示设备。
另一方面，目前国内企业生产的定量称重包装设备的速度和精度还是难于完全满足工业生产的要求。而且一般采用的称重仪表还没有实现模块化设计，能够通过硬件或软件的积木式组合实现不同的功能需求。同时，如何有效地将多个称重仪表连接组成网络也是当前称重仪表需要解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有的称重显示控制器存在的问题，提供一种称重精度高、软硬件模块化设计、人机界面友好、工作稳定可靠的称重显示控制器。
本实用新型设有主控板、网络通讯板、显示板、I/O扩展板和电源板。主控板用于采集重量信号并控制系统运行，网络通讯板用于称重控制显示器与远程设备之间的数据传输，网络通讯板与主控板连接，显示板用于显示设备运行状态及设置设备参数，显示板的输入端与主控板的显示信号输出端连接，I/O扩展板与主控板的I/O扩展接口连接，实现增加I/O端口数量。电源板的电压输出端分别与主控板和显示板连接，提供主控板和显示板所需要的供电电源。
主控板可设有微处理器、输入输出模块和带E2PROM的电源监控模块，电源监控模块通信端与微处理器的I/O端口连接，电源监控模块的低电平复位端与微处理器的复位输入端口连接，输入输出模块输入端外接按钮开关，输入输出模块输出端外接24V电磁阀线圈端，输入输出模块扩展端外接I/O扩展板，输入输出模块通信端与微处理器I/O端口连接。
主控板还可设有模数转换模块，模数转换模块外接压力传感器，模数转换模块通信端与微处理器的SPI通信端口连接。
在主控板的微处理器异步串行端口可连接网络通讯板，网络通讯模块外接GPRS无线通讯模块或以太网通讯模块，网络通讯模块通信端口与微处理器的异步串行端口连接。
所述显示板可采用数码管显示器，液晶显示器或真空荧光显示器等。
从称重显示控制器产生之时，总线通讯就在其中起着重要的作用，它是称重显示控制器接入各种网络的基础。在称重显示控制器发展的过程，许多不同的通讯方式被采用，例如早期的有RS422/485总线方式，目前常用的有CAN、ModBus、ProfiBus等现场总线通讯方式、最近出现的Ethernet/IP、ProfiNet等工业以太网通讯方式。在背景技术部分所引用的中国专利CN200993597Y采用的是RS232通讯方式，其缺点是通讯距离有限、传输速率低、抗噪声干扰弱等。
与现有的称重显示控制器采用的通讯方式相比，本实用新型所采用的网络通讯方式具有以下优点：
1)模块化设计：本实用新型的网络通讯模块采用模块化设计，可以根据需求选择有线的以太网通讯方式、或者选择无线的GPRS网络通讯方式，也可以不选用网络通讯。这种模块化设计增加了产品的市场适应性，对不同的需求方式采用不同的组合方式。
2)接入网络方便，价格合理：采用无线GPRS网络通讯方式无需任何布线，直接接入网络即可使用，以太网通讯方式也只需接入已有的网络即好。现有的各种现场总线通讯方式都需要额外的布线，增加了工程建设成本，采用工业以太网通讯方式虽然不需要额外布线，但目前大部分工厂还是无法承担价格昂贵的工业以太网设备。
3)传输速率高：GPRS可提供高达115kbit/s的传输速率，以太网更是可以提供10Mbit/s、100Mbit/s的传输速率。同时通讯方式基于IP协议，可提供强大的Internet接入能力。
4)显示设备是称重显示控制器一个重要的部分，现有的称重显示器控制器使用的显示设备主要有数码管和液晶显示屏。在背景技术部分所引用的中国专利CN201094080Y采用的显示设备是液晶显示屏，其缺点是亮度低、可视距离较短。与数码管和液晶显示屏相比，本实用新型使用真空荧光显示屏(Vacuum Fluorescent Display-VFD)，具有更广阔的视角及实现效果，由于在真空中驱动，因此具有较高的可靠性及较强的环境适应性。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构框图。
图2为本实用新型实施例电源板的电路原理图。
图3为本实用新型实施例主控板的微处理器电路原理框图。
图4为本实用新型实施例主控板的输入输出电路原理图。
图5为本实用新型实施例主控板的AD采集及网络通讯板电路原理图。
图6为本实用新型实施例显示板的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本实用新型详细说明。
参见图1，本实用新型实施例设有主控板1、I/O扩展板2、网络通讯板3、显示板4和电源板5，I/O扩展板2输入端外接输入设备，I/O扩展板2输出端外接输出设备，I/O扩展板2通信端连接到主控板I/O扩展接口。网络通讯板3通信端连接到主控板的异步串行接口1。显示板4通信端连接到主控板的异步串行接口2。
主控板1用于处理采集到的压力传感器数据，实现对外围输入输出设备的控制，同时将处理好的信息传送给显示板4显示，并可以通过网络通讯板3与远程设备系统进行通讯。对于有更多I/O数量要求的场所，可以使用I/O扩展板2增加I/O端口数量。
参见图2，外接220V电源经过接口J1一路经过保险丝FU1、滤波器LCM1、整流桥BR1、单片开关电源芯片TP1后连接到高频变压器TR1初级端，经高频变压器TR1后产生5路电压：24V/0.3A、12V/0.5A、12V/0.3A、10V/0.4A和-37V/0.3A。其中12V/0.5A路经过LM317稳压集成芯片LM1产生-21.7V电压连接到电源接口J2作为显示板VFD驱动电压，12V/0.3A路经过78L05稳压芯片LM2产生5V电压连接到电源接口J3作为显示板控制芯片及VFD驱动芯片的供电电源，10V/0.4A路经过78L05稳压芯片LM3产生5V电压连接到电源接口J4作为主控板芯片的供电电源，-37V/0.3A路经过LM337稳压集成芯片LM4产生-25V电压连接到电源接口J2和J3作为显示板VFD驱动电压。其中10V/0.4A路还经电阻R8、R11产生采样电压并与TL1产生的基准电压比较，产生误差电压再通过光耦改变控制端电流，达到调节TOP244Y开关电源芯片TP1的输出占空比，实现各路输出电压稳定。
参见图3，外接5V电源经过接口J5连接到ZY1209BD集成电路U2产生隔离5V电压，再连接到电阻R17、LM236-2.5基准电压芯片D9产生2.5V作为模数转换的参考电压。外接5V电源连接到RH5RL33AA集成电路U1转换成3.3V电压，作为MSP430F149微处理器U4的供电电源。CAT1161集成电路U2连接到MSP430F149微处理器U4上，JTAG接口J7连接到MSP430F149微处理器U4上用于程序的烧写，接口J19连接到MSP430F149微处理器U4的异步串行接口0用于与显示板传送数据。
参见图4，外接按钮开关经过输入接口J14连接到TLP521光耦VT1-VT8，TLP521光耦VT1-VT8把连接到74HC373集成电路U9，74HC373集成电路U9再将开关信号传给MSP430F149微处理器U4。MSP430F149微处理器U4将控制信号传输给74HC373集成电路U11，74HC373集成电路U11连接到光耦VT9-VT15，光耦VT9-VT15通过BCP56功率管Q1-Q8和1N4758A限压二极管D11-D18连接到电磁阀控制端。输入扩展接口J12和输出扩展接口J13端外连接到I/O扩展板，通信端连接到MSP430F149微处理器I/O端口。3-8译码器集成电路U10控制端连接到MSP430F149微处理器I/O端口，输出端连接到74HC373集成电路U9、U11和I/O扩展接口J2、J3用于产生选通信号。
参见图5，外接压力传感器信号经过接口J10或J11连接到电容C57、C58和电感L6、L7组成滤波电路，后连接到CS5532ASZ模数转换芯片U6，CS5532ASZ模数转换芯片U6将模拟量的重量信号转换成数字信号，后传输给MSP430F149微处理器。MSP430F149微处理器异步串行接口2连接到以太网通讯模块U7、U8的通信端，以太网通讯模块U7、U8通过RJ45接口RJ1端外连接到以太网网口。网络通讯方式选用GPRS是，MSP430F149微处理器异步串行接口2通过跳线J9连接到MAX232集成电路，MAX232集成电路再通过DB9针接口J8连接到GPRS模块。
参见图6，CS16312EN真空荧光显示屏驱动芯片U13输出端连接到真空荧光显示屏V1和按键SW1-SW20，CS16312EN真空荧光显示屏驱动芯片U13通讯端连接到P89C51RC2单片机U12的I/O端口。P89C51RC2单片机U12的串行接口通过接口J18与总控板连接，实现相互传送数据。电源接口J16、J17端外连接到电源板，用于获取VFD的驱动电压及板上芯片的供电电压。
电源板电路的标号、称值和元器件名称参见表1。
表1
主控板电路的标号、称值和元器件名称参见表2。
表2
显示板电路的标号、称值和元器件名称参见表3。
表3
Claims (5)
1.一种称重显示控制器，其特征在于设有主控板、网络通讯板、显示板、I/O扩展板和电源板；主控板用于采集重量信号并控制系统运行，网络通讯板用于称重控制显示器与远程设备之间的数据传输，网络通讯板与主控板连接，显示板用于显示设备运行状态及设置设备参数，显示板的输入端与主控板的显示信号输出端连接，I/O扩展板与主控板的I/O扩展接口连接；电源板的电压输出端分别与主控板和显示板连接。
2.如权利要求1所述的一种称重显示控制器，其特征在于所述主控板设有微处理器、输入输出模块和带E2PROM的电源监控模块，电源监控模块通信端与微处理器的I/O端口连接，电源监控模块的低电平复位端与微处理器的复位输入端口连接，输入输出模块输入端外接按钮开关，输入输出模块输出端外接24V电磁阀线圈端，输入输出模块扩展端外接I/O扩展板，输入输出模块通信端与微处理器I/O端口连接。
3.如权利要求1或2所述的一种称重显示控制器，其特征在于所述主控板设有模数转换模块，模数转换模块外接压力传感器，模数转换模块通信端与微处理器的SPI通信端口连接。
4.如权利要求1所述的一种称重显示控制器，其特征在于所述主控板的微处理器异步串行端口连接网络通讯板，网络通讯模块外接GPRS无线通讯模块或以太网通讯模块，网络通讯模块通信端口与微处理器的异步串行端口连接。
5.如权利要求1所述的一种称重显示控制器，其特征在于所述显示板采用数码管显示器，液晶显示器或真空荧光显示器。
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