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提出了一種基于C8051F064 和CC1101 的近距離無線傳輸稱重控制器的設(shè)計， 將嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，采用了二級定量稱重控制，該控制器實時性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，有著廣泛的應(yīng)用前景。
1 稱重控制器的工作原理
稱重控制器以C8051F064 為信息處理單元，并以CC1101為無線通信單元，主要由稱重信號采集模塊、鍵盤和稱重顯示模塊、輸入輸出控制電路、無線傳輸模塊等部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。當(dāng)稱重傳感器上裝載重物時，稱重傳感器產(chǎn)生與被測物體載荷成正比的電壓信號，電壓信號經(jīng)放大和濾波后，傳送至C8051F064 單片機(jī)內(nèi)部的16 位的AD 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，完成稱重信號的采集， 經(jīng)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理后通過顯示電路顯示被測物體載荷的大小。稱重控制器利用CC1101 無線傳輸模塊，將數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送至上位計算機(jī)。
2 硬件電路的設(shè)計
2．1 信號采集電路
信號采集電路由稱重傳感器、放大濾波電路及C8051F064內(nèi)的16 位AD 轉(zhuǎn)換器等組成。稱重傳感器采用電阻應(yīng)變式傳感器，實現(xiàn)將稱重載荷信號轉(zhuǎn)換為微弱的電壓信號。放大濾波電路采用TI 公司的OPA37 和OP07 等組成。該電路將稱重傳感器輸出的電壓信號進(jìn)行放大和濾波。
2．2 輸入輸出控制模塊
輸入輸出控制模塊用于實現(xiàn)加料門和排料門的控制。加料門有兩種加料狀態(tài)：快加料、慢加料?？刂戚敵瞿K由TLP521－4 光電耦合器和S8050 驅(qū)動三極管等器件組成， 用于將控制信號經(jīng)光電耦合器和三極管驅(qū)動后，對繼電器和相應(yīng)的加料門和排料門進(jìn)行控制?？刂戚斎肽K主要用于檢測加料門和排料門位置傳感器輸入信號的狀態(tài)。先檢測排料門傳感器，如確認(rèn)排料門處在關(guān)閉狀態(tài)，則可以加料。加料時首先進(jìn)入快加料，當(dāng)快加料達(dá)到預(yù)定值時，單片機(jī)接口P5．0 輸出控制信號使加料門置于慢加料工作狀態(tài)；然后進(jìn)行慢加料，慢加料結(jié)束時，單片機(jī)接口P5．1 輸出信號關(guān)閉加料門，結(jié)束加料，并且檢測加料門位置傳感器，如確認(rèn)加料門處在關(guān)閉狀態(tài)，則可以排料，排料結(jié)束后進(jìn)入下一個過程。
3 數(shù)據(jù)預(yù)處理
采集到的重量數(shù)據(jù)受各種干擾影響，必須先進(jìn)行預(yù)處理。本文采用一種滑動平均濾波法對稱重數(shù)據(jù)預(yù)處理。滑動平均濾波則k 時刻濾波器的輸出數(shù)
學(xué)表達(dá)式如下：
  由（1）式可知，滑動平均濾波器首先采集2N＋1 個數(shù)據(jù)并分別存入2N＋1 個內(nèi)存單元； 完成2N＋1 個稱重數(shù)據(jù)的初次采樣后，以后每采樣一次，每次采樣的新數(shù)據(jù)放入隊尾，并扔掉隊首的一次數(shù)據(jù)，把隊列中的2N＋1 個數(shù)據(jù)求平均運算，即獲得新的濾波數(shù)據(jù)輸出序列?；瑒悠骄鶠V波器長度2N＋1 由AD 轉(zhuǎn)換速率和稱重結(jié)果穩(wěn)定時間決定。C8051F064 的AD 轉(zhuǎn)換速率最大可達(dá)1Msps，本設(shè)計采用的采樣周期為4．5ms，并考慮短時間內(nèi)采樣值的穩(wěn)定，經(jīng)多次試驗取2N＋1＝15。
4 軟件設(shè)計
稱重控制器的主程序主要實現(xiàn)信號采集和處理、加排料控制、重量顯示和無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?br /> 4．1 數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)采集通過向ADC0控制寄存器的AD0BUSY寫“1”啟動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)查詢到ADC0 控制寄存器的AD0INT 為“1” 時， 轉(zhuǎn)換結(jié)束， 接著處理ADC 數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)采集的程序如下：
    void GetAD data( )
    { char old＿SFRPAGE ＝ SFRPAGE;
    int idata temp;
    BYTE ADH,ADL;
    temp＝0;
    SFRPAGE ＝ ADC0＿PAGE;
    AD0INT＝0;
    AD0BUSY＝1;
    while(AD0INT＝ ＝0);
    SystemDelay(20);
    ADH＝ADC0H;
    ADL＝ADC0L;
    temp＝ADH;
    temp＝temp＜＜8;
    temp＝temp＋ADL;
    SFRPAGE ＝ old＿SFRPAGE;
    }
4．2 控制子程序
控制程序中用的二級定量分為快加料目標(biāo)量M1，慢加料目標(biāo)量M2。當(dāng)快加料重量達(dá)到M1 時， 快加料過程結(jié)束；控制加料門變?yōu)槁恿希M(jìn)入慢加料過程，慢加料達(dá)到M2 時，慢加料過程結(jié)束，關(guān)閉加料門，M2＝M－M3，其中M為設(shè)定目標(biāo)量，M3 為提前量。從發(fā)出關(guān)閉加料門指令到關(guān)上加料門這段時間內(nèi)，加料口繼續(xù)加料，會出現(xiàn)一個落差量（也就是提前量），所以要提前關(guān)閉加料門，才能確保加料更準(zhǔn)確。
4．3 無線通信模塊軟件設(shè)計無線通信功能模塊主要由CC1101接收和發(fā)送程序組成， 單片機(jī)通過SPI接口對CC1101 進(jìn)行配置。當(dāng)CSn 為低電平時，SPI 接口開始工作，準(zhǔn)備接受一條指令，CSn 由高到低跳變時開始轉(zhuǎn)換指令。
CC1101 發(fā)送模式編程過程：
1）發(fā)送模式初始化，對要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；
2）使能TX 狀態(tài)，傳數(shù)據(jù)到TX FIFO，如果數(shù)據(jù)沒有全部傳輸?shù)絋X FIFO，則MCU 進(jìn)入低功耗模式；
3）如果發(fā)送數(shù)據(jù)小于256 時采用固定長的發(fā)送，否則采用無限長度發(fā)送。
CC1101 接收模式編程過程：
1）接收模式初始化，并設(shè)置無限接收字節(jié)長度模式，使能接收中斷選通接收狀態(tài)；
2） 激活接收模式， 如果所有字節(jié)沒有全部被讀到RX FIFO，則MCU 將設(shè)置為低功耗模式；
3）對RX FIFO 數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，讀出有效載荷送入單片機(jī)。
5 結(jié)束語
該稱重控制器能實時地將測量數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給上位計算機(jī)， 并可以通過組網(wǎng)方式實現(xiàn)對分散的測量數(shù)據(jù)集中管理，此無線稱重控制器實時性強(qiáng)，穩(wěn)定性好。

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