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1　引言

定量稱重控制技術(shù)越來越成熟,它追求快速、準(zhǔn)確、可靠。快速性和準(zhǔn)確性是一對矛盾,為解決這一對矛盾,我們研制過雙CPU的定量稱重控制器,較好地解決了這一矛盾,但是由于存在軟件組合異常,可靠性指標(biāo)不高。目前單片微控器的集程度越來越高,功能越來越完善,且價格日趨降低,采用多單片微控器組成系統(tǒng),成本可以接受。我們在定量稱重控制器中,采用了一種3CPU的方案,既解決了快速性和準(zhǔn)確性的矛盾,又提高了系統(tǒng)的可靠性,防止了雙CPU方案可能產(chǎn)生的軟件組合異常問題。

2　硬件設(shè)計

主機(jī)的作用:接收夾袋狀態(tài)信號,輸出關(guān)/合袋夾動作,從甲、乙機(jī)的到秤信號,讀取各秤的累計袋數(shù)和累計重量,并將總累計袋數(shù)和重量值送給上位機(jī)。

甲、乙機(jī)的作用:讀取各緩沖料斗的料位狀態(tài),根據(jù)傳感器變換的重量值往秤斗中進(jìn)行快、中、慢加料,根據(jù)主機(jī)給的信號進(jìn)行放料。

單片微控器的選擇:主機(jī)主要完成協(xié)調(diào)功能,程序量不大,可選擇片內(nèi)程序存儲器小,且引腳較少的的單片微控器,這種微控器必須有全雙工串行口和一定的外中斷識別能力。我們選擇了AT90S2313,它內(nèi)部還具有串行EEPROM和WDT,體現(xiàn)了真正的單片特性,較以往的單片微控器省去了相應(yīng)的擴(kuò)展電路。甲、乙機(jī)的程序量相對主機(jī)的大,要配置顯示和鍵盤電路,需要較強(qiáng)的外擴(kuò)展能力,我們選擇了與主機(jī)同系列的單片微控器AT90S4414,它的內(nèi)部同樣具備串行EEPROM和WDT,也省去了這部分?jǐn)U展電路。累計袋數(shù)和累計重量值是通過主機(jī)和甲、乙機(jī)的串行口進(jìn)行的,涉及放料部分的信息處理是由它們的并行口和外中斷協(xié)調(diào)的。

3　相應(yīng)軟件的設(shè)計

系統(tǒng)的主要工作流程如下:開機(jī)后,甲、乙機(jī)根據(jù)各自緩沖料斗的料位狀態(tài),往各自秤斗中加料,并不斷判斷到秤狀態(tài),到秤后,進(jìn)行落差補(bǔ)償,向主機(jī)申請放料。主機(jī)不斷判斷袋夾按鈕是否按下,按下后主機(jī)控制袋夾關(guān)閉,袋夾關(guān)閉到位后,判斷甲、乙機(jī)是否有到秤的,若有,則通知甲、乙機(jī)可以放料,延時一定時間后,主機(jī)控制打開袋夾,放下裝滿料的袋子,甲或乙機(jī)又進(jìn)行裝料循環(huán),主機(jī)又進(jìn)入袋夾按鈕是否按下和甲、乙機(jī)是否到秤的判斷。

在這種硬件條件下,就不怕甲、乙機(jī)同時放料沖突。由于主機(jī)的兩個外中斷優(yōu)先級不一樣,即使它們同時申請中斷,主機(jī)也不會同時中斷,也就不會同時放料。甲、乙機(jī)可以從容地裝料,仿佛對方不存在。

主機(jī)的軟件工作流程:

(1)初始化,包括中斷和定時器的初始化,與甲、乙機(jī)聯(lián)絡(luò)信號的初始化。

(2)判斷按紐按下狀態(tài),若未按下,等待,否則,到(3)。

(3)判斷甲、乙機(jī)是否到秤,若不到秤,等待,否則,到(4)。

(4)清到秤標(biāo)志,給甲或乙機(jī)發(fā)出放料信號。

(5)延時到一定時間后,打開袋夾,同時清除給甲或乙機(jī)的放料信號,返回(2)。外中斷服務(wù)程序0:

(1)禁止外中斷1中斷。

(2)設(shè)定甲機(jī)到秤標(biāo)志。

(3)返回。

外中斷服務(wù)程序1:

(1)禁止外中斷0中斷。

(2)設(shè)定乙機(jī)到秤標(biāo)志。

(3)返回。

定時器0中斷服務(wù)程序:

(1)判斷按鈕按下狀態(tài),為高,到(4),為低,到(2)。

(2)延時一段時間,判斷按鈕按下狀態(tài),為高,到(4),為低,到(3)。

(3)設(shè)定按紐按下標(biāo)志。

(4)重裝定時器初值,返回。

甲或乙機(jī)到秤后,向主機(jī)發(fā)出放料申請,然后分別進(jìn)入等待放料狀態(tài),判斷主機(jī)給出的放料信號,直到可以放料。在放料的同時,清除送給主機(jī)的到秤信號。

4　進(jìn)一步的討論

一些較大系統(tǒng)中采用并進(jìn)行處理技術(shù)是為了提高系統(tǒng)的速度,完成實時性很強(qiáng)的任務(wù)。它將一個單機(jī)串行處理有時很難在一定約束條件下解決的問題,簡化為相對簡單且時間上可同時進(jìn)行的子問題,滿足了諸如實時性等約束條件。由于集成電路的集成度越來越高,價格不斷下降,這種并行處理技術(shù)可以在一些小系統(tǒng)中采用,解決單機(jī)串行處理所無法解決的問題。就我們所設(shè)計的這個測控系統(tǒng),如果用一個CPU控制兩個模擬通道和兩個功率輸出通道,并進(jìn)行必要的顯示控制,同時解決快速性和準(zhǔn)確性的問題,這是不可能的。即使采用速度很快的CPU,由于A/D轉(zhuǎn)換器的速度匹配不上,還要進(jìn)行數(shù)字濾波計算、重量判斷,在快速裝料過程中不能達(dá)到同時準(zhǔn)確到秤判斷,也解決不了問題。但是,我們采用雙CPU或3CPU,這一問題的的解決變得簡單了。它的成功就在于利用了并行處理的思想。因此,在今后類似的小系統(tǒng)中,可以移植或簡化一些以往由于成本的原因僅在大系統(tǒng)中使用的技術(shù),在硬件條件的允許下,可以使問題的解決變得簡單。

5　結(jié)束語

本文給出了一種可以解決定量稱重控制的快速性、準(zhǔn)確性和可靠性的方案。它采用了較新的單片微控器,使硬件設(shè)計更為簡單、可靠。它所采用的技術(shù)思想,可以為其他類似系統(tǒng)所借鑒。

[參考文獻(xiàn)]

[1]胡春海.雙CPU定量包裝電子秤[J].自動化儀表,1998,19(9):23-24.

 

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