基于单片机的自动称重系统_钱婷婷

收稿日期：2014-03-25

作者简介：钱婷婷（1990 -），女，江苏人，硕士在读，研究方向为电气化与自动化。基于单片机的自动称重系统

The automatic weighing system based on singlechip

钱婷婷1，李正明1，石 鑫2，张梅霞1

QIAN Ting-ting 1, LI Zheng-ming 1, SHI Xin 2, ZHANG Mei-xia 1

（1.江苏大学 电气信息工程学院，镇江 212013；2.镇江高等职业技术学校，镇江 212013）

摘 要：针对传统封装工艺中产品的实际封装重量与标准重量误差较大，人为因素对封装重量影响较大

的问题，设计了一种基于单片机的自动称重系统。通过单片机控制物料封装的电磁阀，从而实现产品封装重量的精确性，并设计了相关电路进行验证。实验结果表明，采用该设计电路的自动称重系统结构简单、成本较低、误差较小，很好地满足了工业需要。

关键词：单片机; 电子秤; 自动称重系统中图分类号：TP29 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2014)08(下)-0116-03Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2014.08(下).31

0 引言

电子秤因其准确可靠的特点在各行业中广为应用[1]。目前，粉末产品的封装主要用电子秤来进行产品的称重。然而现有的中小企业，自动化程度极低，产品的重量受人为因素影响较大，其所包装的产品重量与产品的标准重量误差较大。此外，以往所设计的自动称重系统，成本较高、结构较为复杂，远远超过中小企业的承受能力[2]。

针对产品包装重量与标准重量误差较大，受人为因素影响较大的特点，提出了基于单片机的自动控制产品重量的控制系统。实践证明，采用该系统后，产品的重量与标准重量误差较小，可靠性较高，具有广泛的应用前景。

1 自动称重系统的组成及工作原理

自动称重系统由称重传感器、电磁阀、给料设备等几部分构成，如图1所示

。

图1 自动称重系统的结构图

该控制系统通过将由称重装置及称重传感器测得的包装袋中产品的重量，传送至单片机中，单片机将其与所设定的标准重量进行对比，通过控制电磁阀的开关时间以调节包装袋中产品的重量，从而使产品重量符合标准。显示器部分用来显示当前的重量变化，并可将某一重量设置为标准重量。串口通信可用于单片机与PC 机之间的信息交流，也可使得PC 机实现对自动控制装置的远程控制。

2 控制系统及其硬件设计

控制系统主要由电源模块、模拟量输入模块、开关量输出模块、显示模块、串口通讯模块等部分组成。该系统主要为开关量控制，单片机通过控制电磁阀开启、关闭的时间来实现系统的控制。2.1 电源模块

稳定的电源是整个系统正常工作的基本保证。经分析可知，系统需要+5V 电压作为单片机等芯片的供电电源，由于因此选用LM2576芯片以产生电路所需的稳定的5V 电压，所设计的电路图如图2所示。220V 市电经过变压、整流、滤波、稳压后得到稳定的+5V 直流电压，供给电路。其中二极管D2还可避免电流的倒灌，从而很好地保护了电路。

220V

2.2 模拟量输入模块

称重传感器将非电量的重力转换为可测量的电信号的转换装置，是电子秤的核心部件，它的性能和工作状态决定了电子秤的准确度和稳定性[3]。考虑到经济性，在满足准确度要求下，选用成本相对较低的传感器。

称重传感器的连接方式一般采用四线制和六线制接法，在电缆线较长的情况下，四线制接法容易受到温度等因素影响，且导线电阻影响加载到传感器上的实际桥电压，导线上的压降不可忽

视，而六线制接法精度高[4]。此处选用六线制接法，并设计如图3所示的电路对模拟量输入进行处理，图中电阻r为引线电阻。AD转换芯片选用CS5532。其输入端以及参考端为高阻抗，端子电流很小，其压降可以忽略不计。因此可视为A端电压值与正参考电压Vref+相等，B端电压值和负参考电压Vref-相等，故此可认为AD转换器的参考电压和桥电路实际供电电压相等，电压波动对输出电压的影响相互抵消，提高了AD转换精度。

图3 模拟量输入电路图

2.3 开关量输出模块

配料秤控制系统中物料输出的执行器为电磁阀，单片机通过控制三极管Q1的通断情况以控制继电器的动作情况从而来控制电磁阀。当单片机输出高电平时，三极管导通，继电器线圈通电，继电器开关闭合，从而使得电磁阀导通；当单片机输出低电平时，三极管截止，继电器线圈断电，继电器开关断开，使得电磁阀截止。当电磁阀打开时，物料通过电磁阀以固定流量流入包装袋中；电磁阀关断时，便结束物料的包装，如图4所示。

2.4 显示电路

显示电路既是输出部分也是输入部分，将当前设定的标准的重量传送至单片机中，单片机将当前传感器所得的输入信号与标准信号进行比较，并将结果传送至显示器中显示出来。本文选用迪文公司的DMT32240T035_01WN触摸屏作为显示终端，该液晶显示屏分辨率为320×240，工作电压为DC 7V~28V，功率为5VA。与单片机的串口连接，连接方式简单，价格低廉，使用方便。该触摸屏具有二次开发较为简单，支持中文编码标准等特点。

2.5 串口通信

将电子秤的数据传至计算机，利用其强大的管理和控制功能，使其性价比、安全可靠性、人机交互性、管理自动化均得到极大的提高。通讯接口之间采用RS485通讯方式，因其开放性高、通信距离长，最大传输距离可达3000米，可以实现PC机对仪表的远程控制，而且电路连接方式简单，实现成本较低，非常适合工业自动化控制过程中串行通讯数据流量不大的场合[5]。因此设计了如下图所示的通讯模块。RS485使用A、B两根线输出差分信号，属于半双工通信，可以发送和接收数据，但是不能在两个方向上同时进行。RS485通讯接口芯片为MAX1487，为了提高通讯接口的抗干扰能力，使用HCPL0501芯片进行光耦隔离。

图4 控制输出电路

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