基于低成本稱重儀表的數據處理顯示單元研究

李月華

（太原理工大學，山西 太原 030024）

動態稱重儀表是一組用以測量動態輪胎力和車輛通過時間，并提供計算輪重、軸重、總重等數據的儀器，一般由傳感器終端與數據處理顯示單元兩個部分組成。

隨著經濟的發展和社會的需要，在交通調查、超限治理和計重收費工作中，動態稱重系統得到了越來越多的應用。而對于動態稱重儀表的生產企業來說，由于受到利益化的驅使，最小化產品的成本是商家的目的之一。因此對低成本稱重儀表的研究也引起人們越來越多的重視，文章所研究的低成本稱重儀表是基于51系列單片機，具有低元件成本、低設計與低維護成本的優點，現就其數據顯示單元的設計詳述如下。

數據處理顯示單元的設計見圖1，主要是由RS485通信接口電路、鍵盤電路、8位數碼管電路、電源電路等組成，下面對部分組件進行介紹。

圖1 數據處理顯示單元框圖

1 RS485通信接口

RS-485具有遠距離、多節點（32個）以及傳輸線成本低的特性，因此我們選用其作為通訊接口，用于與傳感器終端通信，接收來自傳感器終端的ADC轉換數據。

2 顯示電路

在顯示儀表中，一般會用LED數碼顯示器來顯示各種數字或者符號，同時它又兼備顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此被廣泛使用。且與其他顯示器（如LCD）相比，具有工作電壓低、多色、壽命長、發光控制簡單的特點，所以我們選用LED顯示器來完成顯示。其設計原理如下：

由74HC595組成8位動態數碼管顯示電路。數碼管為4聯共陽數碼管，就是將4個數碼管封裝在一起，輸出引腳為4個數碼管段引腳并聯后引出的8個段引腳和4個數碼管公共端引出的位引腳。在稱重狀態下，8位數碼管中5位顯示稱重值，3位顯示車型碼，另外在校準狀態，還用于輸入校準值。

3 鍵盤電路

鍵盤是我們常用的人機接口。其輸入功能相對簡單，而且輸入操作也不頻繁，同時一般應用也盡可能要減少鍵的個數，因此我們會通過軟件來安排特定的輸入法，使有限的鍵盤完成盡可能多的輸入功能。文章中所采取的鍵盤電路設計見圖2。對于任何機械式按鍵，在斷開和閉合時均會因碰撞的彈跳而造成機械抖動，這就導致在電氣上產生時斷時續的信號，使得電子邏輯電路出現不必要的錯誤。針對此種現象，本設計采用了軟件消抖的方法。其工作原理：在軟件檢測到第一次按鍵按下時，需執行一個20 ms的軟件延時程序，其后去檢測該鍵電平是否仍在閉合狀態，若是，則會確認此鍵為按下，故消除抖動帶來的影響。

圖2 鍵盤原理圖

其中，按鍵KEYA0是功能選擇鍵，KEYA1是數字加鍵，KETA2是數字減鍵，KEYA3是車輛選擇鍵，KEYA4是備用按鍵。

4 數據處理顯示單元的電源

本系統電路原始供電是由日常交流電提供，因此需要將交流電源轉換成直流電源。通常這種轉換由交流電壓轉換、整流、濾波、穩壓幾部分來完成。其設計見圖3。

圖3 供電電路圖

5 數據處理與顯示單元主要元器件成本

接下來，我們對稱重儀表成本進行了分析，表1為數據處理與顯示單元主要元件價格表。

6 總結

由上可知，數據處理顯示單元部分的主要元件價格低于60元，本設計既滿足了稱重儀的技術要求，同時也進一步降低了動態稱重儀表的設計成本。

表1 數據處理與顯示單元主要元件價格表