微机化数字显示仪表介绍

  仪器网 ·  2012-07-14 23:37  ·  12650 次点击
随着超大规模染成电路的发展及其芯片价格的下降,微型计算机已成为仪器仪表的重要组成部分.特别是功能强、体积小、价格低廉的单片机在数字式显示仪表中得到了广泛应用,使其从常规仪表发展为微机化仪表。
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微机化数字显示仪表的典型结构如图3-2-23所示,传感器的输出信号经模拟放大器进行放大后,送人A/D转换器,由单片机控制实现A/D转换。A/D转换的结果送人显示器进行显示。该结果还可按照规定的格式打印出来,打印操作所需的中文字库、数码和制表等都固化在仪表的EPROM中,不必另外配置标准的汉卡。此种微机化数字显示仪表一般还具有RS-232C,RS-422等异步串行通讯输出接口,便于和上位机通讯.有的仪表还具有大屏幕串行输出接口,可将数据传送至大屏幕进行显示。仪表的各种功能可通过面板上的键盘予以设置或调用。
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目前在市场上广泛使用的电子计价秤是微机化数字显示仪表的一种典型应用,其主要功能包括:开机自检,零位自动调整,零位自动跟踪,里零、去皮、单价设置、金额累计。计价清除,超载报警,盆程转换和线性补偿,双面数字显示以及打印等。
图3-2-24为电子计价秤的结构框图,它实际上是由称重传感器和一个微机化数字显示仪表组合而成的检测装置。按照功能的不同,该微机化数字显示仪表可分为以下几大部分:
(1)单片计算机单片机是微机化数字显示仪表的核心。电子计价秤的工作过程,就是单片机在规定程序指令下的运转过程。单片机在电子计价秤中的作用主要是:输出采样定时信号,处理采样重缝所对应的计数并转换成BCD码,输出显示信号,输出并接收键盘/开关扫描信号等。
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(2)前置放大及A/D转换电路前置放大及A/D转换电路在计价秤中占有十分重要的位置。秤的非线性、稳定性、分辨率、温漂、时漂等许多技术指标与性能都和该部分电路有关。称重传感器受负荷作用后,产生一个与负荷成正比的毫伏级模拟电压信号.为使放大后的电压信号仍和被测负荷成比例,应选用非线性误差小的放大器。此外.所选用的放大器还应具有良好的稳定性和抗干扰能力。
计价秤中所采用的A/D转换器可以是单片集成电路(如ICL7135等),也可以由分立元件组成。与单片集成A/D芯片相比,分立电路A/D转换器的优点是:内码可以任选,价格更加低廉,使用维护方便。只要适当改变计数时钟的频率或采样时间,便可获得各种所需要的内分辨率。因此,在计价秤中应用十分广泛。大多数计价秤采用双积分原理,也有的采用其它A/D转换原理。
(3)显示电路电子计价秤通常采用双面显示(一面朝向称量者,另一面朝向顾客),每面都由16位8段数码管组成显示器,分别显示重址、单价、金额。由于荧光数码管具有亮度高、引脚少、装配简单等特点,在计价秤中得到了普遍应用,但因其功耗大、驱动电压高而不宜于直流应用.在某些电力不足的地区则多选用LED,LCD显示管.
计价秤采用逐位扫描方式显示,扫描信号(段扫描、位扫描信号)由单片机提供。由于单片机输出的高电平为5V,而荧光数码管所需的驱动电压为30V左右,因此在它们之间要增加一级显示驱动电路。
(4)键盘/开关矩阵电路键盘/开关矩阵电路由若干个键、微调开关和跨越线等组成,它们的通断,控制着程序的流向,使计价秤完成各种既定功能(如键功能、线性补偿、量程转换等)以及具有不同的显示形式。
键盘通常为柔性薄膜式触摸键盘·在软件设计上,键与键是相耳隔离的。亦即,当按住一个键不动时,再按另一个键则不起作用。
微调开关对于计价秤的调试具有非常重要的作用,其功能主要包括:计价值的调校,量程和分度值的转换,测试模式与称重模式的转换,显示稳定度的控制等。
跨越线同微调开关一样,是通过控制扫描矩阵电路的通断来实现软件程序不同流向的一种方法。在程序中,事先编好各种功能,使用时将这些跨越线接通或断开,便可得到所需要的功能。
(5)打印接口通过该接口将秤的数据传送给打印机进行打印。
(6)电源电路计价秤内部需要三组直流电源:V1(15V)供给传感器和模拟电路:叭(5V)供给单片机以及分频器;V3(32V)供给显示驱动器;由V2派生出的V4(6.3V)给显示管提供灯丝电压。由V1经过电感滤波后的电压专供A/D转换电路,以防止高频噪声的干扰。不同厂家生产的电子计价秤,基本上都是由上述各主要部分组成的、只不过其内部电路的具体结构不尽相同,所选用的元件也各有差异。
来源:《工业自动化仪表与过程控制》,转载请注明出处-仪器信息网(www.cncal.com)

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