CN2904149Y - 网络化称重控制仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种网络化称重控制仪，包括：称量传感器、与称量传感器相连的模数转换器、与模数转换器连接的CPU单片机模块、分别通过数据总线和片选线与CPU单片机模块连接的数码管、打印机接口、键盘；其特点是还包括液晶显示器、控制电路及通信电路；液晶显示器通过总线和片选线与CPU单片机模块连接；控制电路通过信号线与CPU单片机模块连接；通信电路通过接收信号线和发出信号线与CPU单片机模块的通信端口连接，通信电路的输出端与RS485总线连接，CPU单片机模块通过通信电路与计算机双向传输数据和命令。本实用新型可编制程序，能自动采集数据保存，称重高精度，信息传输可靠；通过485总线可实现计算机网络管理。

Description

网络化称重控制仪

技术领域

本实用新型涉及一种电子称量衡器，具体涉及一种网络化称重控制仪。

背景技术

请参见图1所示，现有一种电子称量衡器10电路由称量传感器11、模数转换器12、微控制器MCU13、数码管显示器14、键盘15组成；称量传感器11的输入端与称量部件相连，称量传感器11的输出端与模数转换器12的输入端连接，模数转换器A12的输出端与微控制器MCU13的输入端连接，微控制器MCU13分别与数码管显示器14的输入端和键盘15的输出端连接。当使用时，键盘15输入单价等基本参数，被称物品的重量信号经过称量传感器11转换为电压信号(模拟信号)输入模数转换器12，模数转换器12转换为数字信号输入微处理器MCU13，微处理器MCU13经处理后，将重量数字信号发送到数码管显示器14显示。微处理器MCU13循环扫描键盘A15，判断是否有按键按下，根据不同的按键进行不同的处理。

这种电子称量衡器的缺点是：

1.现有技术电子称量衡器由于是单机使用，无网络通讯和控制功能，因此不能连接在网络系统中工作，也不能适用于工业生产中加料称重控制的网络系统；

2.现有技术电子称量衡器由于仅设置数码管显示器，只能实时显示当前重量、总价，显示功能单一；

3.现有技术电子称量衡器在工业现场的恶劣环境下使用，由于抗干扰能力差，易产生误码，难以确保称重精度；

4.现有技术的称量衡器的控制流程是在仪表出厂时就固定设置，用户不可编程，极大的限制了称量衡器的扩展功能。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种网络化称重控制仪，它能应用在大型网络管理系统中，具有快速采样和高速运算的性能及高抗干扰性，且具备称重的高精度和高稳定性，能够满足称重计量的要求；同时用户可以直接在预制程序上修改或由自行编制程序，可扩展应用于商业、工业生产过程的网络管理系统，并且能自动切换称重模式，自动采集数据，自动打印保存数据。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种网络化称重控制仪，包括：计算机、RS485总线、多台网络化称重控制仪；

计算机通过设置在计算机内的RS485转换器与RS485总线连接；多台网络化称重控制仪并接在RS485总线上，计算机通过RS485总线与各个网络化称重控制仪双向传输数据和命令；

所述的称重控制仪包括：称量传感器、与称量传感器相连的模数转换器、与模数转换器连接的CPU单片机模块、分别通过数据总线DB和片选线CS5、CS2、CS3与CPU单片机模块连接的数码管、打印机接口和键盘；

其特点是还包括：液晶显示器、控制电路及通信电路；

所述的液晶显示器通过总线DB和片选线CS4与CPU单片机模块连接；

所述的控制电路通过信号线和控制线与CPU单片机模块连接；

所述的通信电路通过接收信号线RX和发送信号线TX与CPU单片机模块的通信端口连接，通信电路的输出端D+、D-分别与RS485总线连接，CPU单片机模块通过通信电路和RS485总线与计算机双向传输数据和命令。

在上述的网络化称重控制仪中，其中，所述的CPU单片机模块由微处理器、连接微处理器的晶振电路、看门狗电路、时钟电路、译码器及驱动电路组成。

在上述的网络化称重控制仪中，其中，所述的驱动电路由第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路组成；第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路的多个数据端分别通过数据总线DB与微处理器的各数据端连接；第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路的片选信号端与译码器的各片选信号输出端对应连接；第一驱动电路的多个输出端分别与每个数码管的各段端和键盘的各输出端对应连接；第二驱动电路的多个输出端与每个数码管的各位端对应连接；第三驱动电路的多个输入端分别与键盘的各输入线对应连接，第三驱动电路的多个输出端分别与控制电路的各控制信号输入端对应连接，第三驱动电路的多个输入端与控制电路的各设备状态信号输出端对应连接。

在上述的网络化称重控制仪中，其中，所述的键盘由个按键组成；其中，数字键[0-9]，功能键[A]、[B]、[启动]、[停止]、[预皮]、[打印]、[置零]、[去皮]、[保持]、[累计]、[设定]、[功能]、[清除]及[输入]。

在上述的网络化称重控制仪中，其中，所述的控制电路由光电耦器组件输出电路和光电耦合器组件输入电路组成，光电耦合器组件输出电路的多个输入端通过个控制信号线与CPU单片机模块的第三驱动电路的多个输出端连接，光电耦合器组件输出电路的多个输出端分别与外部设备各继电器的控制端对应连接，CPU单片机模块控制外部设备动作；光电耦器组件输入电路的多个输入端与外部设备控制开关/按钮的各数据端连接，光电耦器组件输入电路的多个输出端与CPU单片机模块中的驱动电路的多个输入端连接，CPU单片机模块通过光电耦器组件输入电路读取外部设备的动作状态。

在上述的网络化称重控制仪中，其中，所述的通信电路由RS485转换器构成；RS485转换器的RX端P5与CPU单片机模块的微处理器的RX端P10通过RX接收信号线相连接，RS485转换器的TX端P8与CPU单片机模块的微处理器的TX端P11通过TX发送信号线相连接；RS485转换器的D+端P3和D-端P2与RS485总线连接。

本实用新型由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1.本实用新型由于设有功能强大的CPU单片机模块，用户可以直接在预制程序上修改或由用户自行编制程序，能自动切换称重模式，自动采集数据，自动打印保存数据；

2.本实用新型由于专门配备了高精度A/D模数转换器，使它具备称重的高精度和高稳定性，能够满足称重计量的要求；

3.本实用新型由于设有的控制电路中采用光电隔离器组件，在CPU单片机模块中设有看门狗电路，有效的提高了抗干扰性，确保信息可靠传输；

4.本实用新型由于设有通信电路，可并接在485总线上，通过计算机实现网络管理，扩展了应用功能；

5.本实用新型由于配置了液晶显示器和打印机接口，可显示和打印网络化称重控制仪在使用和网络管理中的各种信息。

附图说明

图1是现有技术的电子称量衡器电路框图。

图2是本实用新型多台网络化称重控制仪并接在485总线上的网络电路框图。

图3是本实用新型网络化称重控制仪的电路框图。

图4是本实用新型网络化称重控制仪的CPU单片机模块的电路原理图。

图5是本实用新型网络化称重控制仪的CPU单片机模块中的驱动电路原理图。

图6是本实用新型网络化称重控制仪的面板布置图。

图7是本实用新型网络化称重控制仪的控制电路原理图。

图8是本实用新型网络化称重控制仪的通信电路原理图。

具体实施方式

请参见图2所示，网络化称重控制仪，包括：计算机300、RS485总线400、多台网络化称重控制仪200；计算机300通过设置在计算机300内的RS485转换器与RS485总线400连接，多台网络化称重控制仪200并接在RS485总线400上，计算机300通过RS485总线400与各个网络化称重控制仪200双向传输数据和命令。计算机通过软件对串口的控制信号和数据输入输出到RS485转换器，通过RS485总线与连接的N(N＜＝32)个网络化称重控制仪传输数据和命令，每个网络化称重控制仪有不同的地址编号，以便计算机对每个网络化称重控制仪进行控制，每个网络化称重控制仪都可以与计算机进行双向的数据传输。

请参见图3所示，网络化称重控制仪包括：称量传感器21、模数转换器22、CPU单片机模块23、数码管24、液晶显示器25、打印机接口26、键盘27、控制电路28及通信电路29；称量传感器21的输入端与+12V电源连接，输出端就有一个毫伏级的信号输出，其信号量与外界加上去的重量呈一一对应关系，然后再传入模数转换器22；称量传感器21的输出端与模数转换器22的输入端连接，模数转换器22的输出端与CPU单片机模块23的输入端连接，CPU单片机模块23分别通过数据总线DB和片选线CS5、CS4、CS2、CS3与数码显示管24、液晶显示器25、打印机接口26和键盘27连接，CPU单片机23通过控制线和信号线与控制电路28连接，控制电路28的输出端与外部设备各继电器的控制端对应连接，CPU单片机23的通信接口通过接收线RX、发送线TX与通信电路29连接，通信电路29的输出端D+、D-与RS485总线400连接，CPU单片机模块23通过通信电路29与计算机300双向传输数据和命令。

在网络化称重控制仪中，模数转换器22采用现有的高精度双积分式A/D模数转换器构成，为保证AD信号不受干扰，将模数转换器22安装在单独的一块电路板上，并且采用屏蔽壳将该电路板与外界电磁干扰隔离。其输入端与称量传感器21的信号输出端连接，被称物的重量信号经模数转换器22放大转换后输入CPU单片机模块23，由于模数转换器22具备高精度和高稳定性，能够满足称重计量的要求；并具备远高于一般称重显示器的运算速度和采样速度，能够满足高速控制的要求。

请参见图4所示，CPU单片机模块23由微处理器231、连接微处理器的晶振电路232、看门狗电路233、时钟电路234、译码器235、驱动电路236组成。微处理器231采用飞利浦的微处理器芯片，型号为P89C51RD2。CPU单片机模块23的功能是由模数转换器22进行AD转换获得的数字信号按线性关系计算出重量值，随后将重量值、键盘调用的信息值等存贮起来。根据网络化称重控制仪的一些常用的控制流程，在该控制仪中已经预先编制了几个控制程序，用户直接调用即可用控制仪完成普通的定量包装，配料，分选等控制任务。如有特殊要求，用户可以直接在预制程序上修改或由自行编制程序，使用十分方便。

晶振电路232由晶振、分别连接晶振两端的电容C24、C25构成，晶振的两端分别与微处理器231的P18、P19连接。晶振电路232提供微处理器231一个时钟信号，微处理器231依据这个时钟的节拍工作，结构较为简单。

为了防止程序在运行过程中发生意外，而增设了看门狗电路233。看门狗电路233采用的芯片型号为5045，看门狗电路233的P1、P6、P5分别与微处理器231的P1、P2、P3连接，看门狗电路233的P2与微处理器231的P4连接。看门狗电路233在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路233计数器，使看门狗电路233没有复位信号RES输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在设定的时间内，看门狗电路233没有产生脉冲，看门狗电路22将输出复位信号RES，使得微处理器231复位，程序能够重新执行。

时钟电路234采用的芯片型号为DS12887，时钟电路234的数据端P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10、P11与数据总线DB连接，通过数据总线DB与微处理器231的数据端P39、P38、P37、P36、P35、P34、P33、P32连接，时钟电路234的P15、P17通过WR、RD读写信号线分别与微处理器231的P16、P17对应连接，时钟电路234的片选端P13与译码器235的片选端P14连接。时钟电路234给网络化称重控制仪提供正确的当前时间，在打印过程中可调用当前日期和时间；并随时可察看当前日期和时间。

译码器235采用的芯片型号为GAL16V8，译码器235的P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P11与微处理器231的P28、P27、P26、P25、P24、P23、P22、P21、P7、P6对应连接。译码器235采用可编程逻辑器件，通过对其进行PLD设计，译码器235实现地址译码，从而完成对数码管24、液晶显示器25、打印机接口26、键盘27及日历时钟芯片的片选控制。

请配合参见图5所示，驱动电路236由第一驱动电路2361、第二驱动电路2362、第三驱动电路2363组成；第一驱动电路2361和第二驱动电路2362采用的芯片型号为SN74HC273，第三驱动电路2363采用的芯片型号为81C55。

第一驱动电路2361的D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7数据输入端P3、P18、P4、P17、P7、P14、P8、P13与数据总线DB连接，通过数据总线DB与微处理器231的数据端P39、P38、P37、P36、P35、P34、P33、P32对应连接，第一驱动电路2361的多个输出端P2、P19、P5、P16、P6、P15、P9、P12分别与每个数码管的各段端和键盘的各输出线对应连接。第一驱动电路2361的片选信号端P1与译码器235的片选信号输出端P15连接。

第二驱动电路2362的D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7数据输入端P3、P18、P4、P17、P7、P14、P8、P13与数据总线DB连接，通过数据总线DB与微处理器231的数据端P39、P38、P37、P36、P35、P34、P33、P32对应连接，第二驱动电路2362的多个输出端P2、P15、P5、P12、P6、P9与每个数码管的各位端对应连接。第二驱动电路2362的选信号端P1与译码器235的片选信号输出端P16连接。

第三驱动电路2363的P1、P2、P3分别与键盘的三条输入线连接，第三驱动电路2363的D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7数据输入端P12、P13、P14、P15、P16、P17、P18、P19与数据总线DB连接，通过数据总线DB与微处理器231的数据端P39、P38、P37、P36、P35、P34、P33、P32连接，第三驱动电路2363的P32、P33、P34、P35、P36、P37、P38、P39分别与各状态信号线连接，通过状态信号线与控制电路28的各状态信号端连接，第三驱动电路2363的P21、P22、P23、P24、P25、P26、P27、P28、P29、P30、P31分别与各控制信号线连接，通过各控制信号线与控制电路28的各控制端连接，第三驱动电路2363的片选信号端P8与译码器235的P17连接，第三驱动电路2363的IOM信号端P11与译码器235的P 18连接，第三驱动电路2363的RD端P9和WR端P10与微处理器231的RD端P17和WR端P16连接。微处理器231和译码器235输出的各控制信号经驱动电路236，可更可靠的驱动数码管24、液晶显示器25、打印机接口26、键盘27正常运行。

请配合参见图6所示，在网络化称重控制仪的面板210上设有数码管显示区、液晶显示区及键盘；数码管显示区有6位数码管组成，实时显示当前重量；液晶显示区设有液晶显示器25，可显示网络化称重控制仪在使用时状态情况和网络管理中的各种信息；键盘由24个按键组成；其中，数字键[0-9]，功能键[A]、[B]、[启动]、[停止]、[预皮]、[打印]、[置零]、[去皮]、[保持]、[累计]、[设定]、[功能]、[清除]及[输入]。

请参见图7所示，为防止外部设备电路的干扰信号可能通过线路直接进入控制仪内部，控制电路28由光电隔离器组件组成，从而使数据传输可靠，提高系统的可靠性。

控制电路28由光电耦器组件输出电路281和光电耦合器组件输入电路282组成，光电耦合器组件的型号为521-4；光电耦合器组件输出电路281的输入端P2、P4、P6、P8通过个控制信号线与CPU单片机模块23的第三驱动电路2363输出端的P24、P23、P22、P21连接，光电耦合器组件输出电路281的多个输出端P9、P11、P13、P15与外部设备各继电器的控制端连接，CPU单片机模块23通过光电耦器组件输出电路281控制外部设备动作，当网络化称重控制仪应用在生产系统中，可控制外部设备加料机开始加料或停止加料。

光电耦器组件输入电路282的输入端P2、P4、P6、P8与外部设备控制开关/按钮的各数据端连接；光电耦器组件输入电路282的输出端P10、P12、P14、P16与CPU单片机模块23的驱动电路2363的输入端P32、P33、P34、P35连接，CPU单片机模块23通过光电耦器组件输入电路282读取外部设备的动作状态。当网络化称重控制仪应用在生产系统中，可读取外部设备加料机的工作状态。

请参见图8所示，通信电路29由RS485转换器构成；RS485转换器的P5与CPU单片机模块23的微处理器231的RX端P10通过RX接收信号线相连接，RS485转换器的P8与CPU单片机模块23的微处理器231的P11通过TX发送信号线相连接；RS485转换器的D+端P3和D-端P2与RS485总线连接，CPU单片机模块23通过通信电路29和RS485总线，可与网络中的计算机双向传输数据和命令。网络化称重控制仪与外界通信的主要内容有：秤的参数设定，当前时间修改、控制状态、当前重量、累计重量、累计次数等。通过网络通讯，这样既可以大量节约时间，又简易方便。

计算机上位机软件的程序采用VB语言，按通讯协议，多台网络化称重控制仪可遵循网络化称重控制仪设备地址分时循环通讯。网络化称重控制仪与计算机通讯时，可以读取即时状态的称重。

网络化称重控制仪的工作原理是，重量信号经过称量传感器21转换为电压信号(模拟信号)，经过模数转换器22转换为数字信号，传递到CPU单片机模块23，CPU单片机模块23发出片选信号CS5，选通数码显示管区，CPU单片机模块23发出数据信号经数据总线DB发送到数码管24，实时显示当前重量；CPU单片机模块23发出片选信号CS4，选通液晶显示器25，CPU单片机模块23发出数据信号经数据总线DB发送到液晶显示器25，实时显示当前控制状态；CPU单片机模块23发出片选信号CS2，选通并口打印机，CPU单片机模块23发出数据信号经数据总线DB发送到打印机接口26，打印CPU单片机模块23设定内容；CPU单片机模块23发出片选信号CS3，选通键盘27，CPU单片机模块23循环扫描键盘是否有按键按下，并通过数据总线DB返回信号到CPU单片机模块23；CPU单片机模块23循环扫描控制电路28接口的外部设备的状态输入信号，根据不同的输入信号进行不同软件处理，CPU单片机模块23对当前的重量进行扫描和判断后，CPU单片机模块23通过控制电路28的输出接口对外部设备(开启或关闭)实现自动控制。CPU单片机模块23的发送数据TX、接受数据RX经过485转换器输入RS485总线与计算机300传输数据和命令。

综上所述，本实用新型具有功能强大的CPU单片机模块，用户可以直接在预制程序上修改或由用户自行编制程序，能自动切换称重模式，自动采集数据，自动打印保存数据；具备称重的高精度和高稳定性，能够满足称重计量的要求；且抗干扰性强，信息传输可靠；可并接在485总线上，通过计算机实现网络管理，扩展了应用功能。

Claims (6)

1.一种网络化称重控制仪，包括：计算机(300)、RS485总线(400)、多台网络化称重控制仪(200)；

计算机(300)通过设置在计算机(300)内的RS485转换器与RS485总线(400)连接；多台网络化称重控制仪(200)并接在RS485总线(400)上，计算机(300)通过RS485总线(400)与各个网络化称重控制仪(200)双向传输数据和命令；

所述的称重控制仪(200)包括：称量传感器(10)、与称量传感器(21)相连的模数转换器(22)、与模数转换器(22)连接的CPU单片机模块(23)、分别通过数据总线DB和片选线CS5、CS2、CS3与CPU单片机模块(23)连接的数码管(24)、打印机接口(26)和键盘(27)；

其特征在于：还包括液晶显示器(25)、控制电路(28)及通信电路(29)；

所述的液晶显示器(25)通过总线DB和片选线CS4与CPU单片机模块(23)连接；

所述的控制电路(28)通过信号线和控制线与CPU单片机模块(23)连接；

所述的通信电路(29)通过接收信号线RX和发送信号线TX与CPU单片机模块(23)的通信端口连接，通信电路(29)的输出端D+、D-分别与RS485总线(400)连接，CPU单片机模块(23)通过通信电路(29)和RS485总线(400)与计算机(300)双向传输数据和命令。

2.根据权利要求1所述的网络化称重控制仪，其特征在于：所述的CPU单片机模块(23)由微处理器(231)、连接微处理器(231)的晶振电路(232)、看门狗电路(233)、时钟电路(234)、译码器(235)及驱动电路(236)组成。

3.根据权利要求2所述的网络化称重控制仪，其特征在于：所述的驱动电路(236)由第一驱动电路(2361)、第二驱动电路(2362)、第三驱动电路(2363)组成；第一驱动电路(2361)、第二驱动电路(2362)、第三驱动电路(2363)的多个数据端分别通过数据总线DB与微处理器(231)的各数据端连接；第一驱动电路(2361)、第二驱动电路(2362)、第三驱动电路(2363)的片选信号端与译码器(235)的各片选信号输出端对应连接；第一驱动电路(2361)的多个输出端分别与每个数码管的各段端和键盘的各输出端对应连接；第二驱动电路(2362)的多个输出端与每个数码管的各位端对应连接；第三驱动电路(2363)的多个输入端分别与键盘(27)的各输入线对应连接，第三驱动电路(2363)的多个输出端分别与控制电路(28)的各控制信号输入端对应连接，第三驱动电路(2363)的多个输入端与控制电路(28)的各设备状态信号输出端对应连接。

4.根据权利要求1所述的网络化称重控制仪，其特征在于：所述的键盘由(24)个按键组成；其中，数字键[0-9]，功能键[A]、[B]、[启动]、[停止]、[预皮]、[打印]、[置零]、[去皮]、[保持]、[累计]、[设定]、[功能]、[清除]及[输入]。

5.根据权利要求1所述的网络化称重控制仪，其特征在于：所述的控制电路(28)由光电耦器组件输出电路(281)和光电耦合器组件输入电路(282)组成，光电耦合器组件输出电路(281)的多个输入端通过个控制信号线与CPU单片机模块(23)的第三驱动电路(2363)的多个输出端连接，光电耦合器组件输出电路(281)的多个输出端分别与外部设备各继电器的控制端对应连接，CPU单片机模块(23)控制外部设备动作；光电耦器组件输入电路(282)的多个输入端与外部设备控制开关/按钮的各数据端连接，光电耦器组件输入电路(282)的多个输出端与CPU单片机模块(23)中的驱动电路(2363)的多个输入端连接，CPU单片机模块(23)通过光电耦器组件输入电路(282)读取外部设备的动作状态。

6.根据权利要求1所述的网络化称重控制仪，其特征在于：所述的通信电路(29)由RS485转换器构成；RS485转换器的RX端P5与CPU单片机模块(23)的微处理器(231)的RX端P10通过RX接收信号线相连接，RS485转换器的TX端P8与CPU单片机模块(23)的微处理器(231)的TX端P11通过TX发送信号线相连接；RS485转换器的D+端P3和D-端P2与RS485总线(400)连接。

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