基于射頻技術(shù)無線稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方法研究

為了能夠滿足汽車行業(yè)需求，我國(guó)開發(fā)了一種基于射頻技術(shù)的地磅無線數(shù)傳模塊  來實(shí)現(xiàn)地磅稱重傳感器和稱重顯示器之間的無線數(shù)據(jù)傳輸問題，并且將其與傳統(tǒng)的地磅稱重系統(tǒng)相結(jié)合后研發(fā)出了一種新型的地磅無線稱重系統(tǒng)。因此，本文針對(duì)基于射頻技術(shù)地磅無線稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

地磅傳感器和稱重顯示器之間的數(shù)據(jù)傳輸線還需要進(jìn)行鋪設(shè)就會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間、財(cái)力、人力以及物力，而且成本還非常的高。除此之外，就是吊桿臺(tái)秤等不固定的場(chǎng)合，有線的數(shù)據(jù)傳輸基本上是不可靠甚至是不可能的了。

一、地磅無線稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)就是利用壓力傳感器在稱重現(xiàn)場(chǎng)的工作后，通過電纜將數(shù)據(jù)傳送到放置在控制室的稱重顯示屏上。一般使用的都是RS—232、RS—485的串口電纜進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸.因?yàn)槠滗佋O(shè)的成本高，而且在遇到場(chǎng)合不固定的情況下，很難開展工作，所以，才研發(fā)出了無線稱重系統(tǒng)。地磅無線稱重系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)產(chǎn)生的，它是利用無線數(shù)傳模塊將RS—232、RS—485的有線數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行了替代，使壓力傳感器進(jìn)行工作后的數(shù)據(jù)直接利用無線進(jìn)行傳輸?shù)椒Q重顯示屏上的。這種地磅無線數(shù)據(jù)的傳輸方式還可以分為近距離和遠(yuǎn)距離兩種，稱重的現(xiàn)場(chǎng)和控制室一般都會(huì)是可視的范圍內(nèi)，比如高速路計(jì)重收費(fèi)等，就可以采用近距離的無線傳送方式。對(duì)于那種場(chǎng)合不固定等需要進(jìn)行無線稱重時(shí)，就可以選用遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)姆绞健＝嚯x的地磅無線傳輸方式又可以分為兩種，其中紅外無線通信的方式容易受到干擾等，因此，地磅無線稱重系統(tǒng)最佳的無線通信方式的選擇就是射頻通信方式。射頻通信方式所含的技術(shù)主要是藍(lán)牙技術(shù)、Home RF等，其中成本比較高的有藍(lán)牙技術(shù)、Home RF等，而ZIGBEE的傳輸距離是比較近的,由此可見，它們都不太適合本無線稱重系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，由此，針對(duì)這些情況，選擇美國(guó)的對(duì)短距離無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕鉀Q方案，進(jìn)行了分析和研究，并自行的開發(fā)出了一個(gè)無線數(shù)傳模塊，從而將上述的問題解決了，使得無線稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)得到了完善。

二、實(shí)現(xiàn)方法

上圖是地磅無線稱重系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要稱重的物體通過承重板時(shí)，壓力傳感器就會(huì)將其所得到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬的電信號(hào)，通過運(yùn)放的電路放大后，傳送給A/D轉(zhuǎn)化器的模擬輸入端中,最后進(jìn)行采樣得到準(zhǔn)確的數(shù)值.當(dāng)采樣值通過了無線的數(shù)傳模塊傳送后.就會(huì)在稱重顯示屏上顯示其稱重的信息.與此同時(shí),還可以選擇將其信息同時(shí)傳送給打印機(jī)或者儲(chǔ)存,甚至是通過串口將其發(fā)送到上位的PC機(jī)中。下面簡(jiǎn)單的介紹一下每一個(gè)環(huán)節(jié)的功能：

1.數(shù)據(jù)采集終端  

它是通過稱重的傳感器和信號(hào)放大器等組成的，它能夠?qū)⒎Q重物的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成后期工序所需的模擬電信號(hào)，然后在經(jīng)過放大和A/D轉(zhuǎn)化電路進(jìn)行轉(zhuǎn)化后，得到數(shù)字化的采樣值，最后把采樣值通過RS—232傳遞給無線數(shù)傳模塊。

2.無線數(shù)傳模塊

它是由兩個(gè)部分組成的。一個(gè)是無線收發(fā)芯片，另一個(gè)是微控制器。它主要的任務(wù)就是將數(shù)據(jù)采集終端和稱重顯示器之間的無線數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)。它不僅是現(xiàn)階段新型的無線稱重系統(tǒng)中最重要的一部分，也是地磅無線稱重系統(tǒng)誕生的前提。如果沒有無線數(shù)據(jù)模塊的研發(fā)，就不會(huì)有現(xiàn)階段的地磅無線稱重系統(tǒng)。

3.稱重顯示器

這個(gè)包含的內(nèi)容比較多，主要有微控制器、數(shù)碼管顯示器、鍵盤等，還有外接的比如打印機(jī)、數(shù)碼管大屏幕、PC機(jī)等.它是將地磅無線數(shù)傳模塊傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示的,不僅如此,它還能將數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、打印等,主要內(nèi)容就是稱重的信息、運(yùn)輸?shù)能囂?hào)、貨號(hào)、日期和時(shí)間等,方便日后的統(tǒng)計(jì)和檢查等.

三、其性能的測(cè)試

1.準(zhǔn)確率

不管是地磅無線稱重系統(tǒng)還是日常生活中人們使用的稱重工具等，能夠精確的將物體的重量稱出來，就是其最重要的功能了。從無線數(shù)傳模塊中的硬件和軟件兩個(gè)方面，都可以提高無線稱重系統(tǒng)的采樣精確度。硬件方面則采用CIRRUS LOGIC公司的24位A/D轉(zhuǎn)換芯片，其型號(hào)為CS5532,它能夠?qū)⑤斎氲哪M電壓，最大精度的轉(zhuǎn)化成數(shù)字來那個(gè)。通過測(cè)試后發(fā)現(xiàn)可以達(dá)到16位的有效值，然后就需要在數(shù)據(jù)采集的終端電路的設(shè)計(jì)上做到模擬地和數(shù)字地的分開，從而減少系統(tǒng)遭到干擾的可能性。而再軟件的方面，則是使用了數(shù)字的形態(tài)濾波，將系統(tǒng)的干擾值大大的降低了，而且，通過測(cè)試后得知其精準(zhǔn)度已經(jīng)能夠達(dá)到千分之三點(diǎn)三了。按照要求來看，已經(jīng)達(dá)到了三級(jí)表的要求了

2.可靠率

針對(duì)這幾個(gè)問題，對(duì)無線數(shù)傳模塊進(jìn)行了以下幾方面的調(diào)整：

（1）物理層

將傳輸數(shù)據(jù)方式調(diào)整為差分曼切斯特編碼的方式后，為通信同步的問題提供了保障。

（2）將糾錯(cuò)信道編碼技術(shù)和FSK的調(diào)試方式相結(jié)合，提高了數(shù)據(jù)抗突發(fā)以及隨機(jī)干擾的能力。

（3）數(shù)據(jù)鏈路層

將原有的編碼進(jìn)行了數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)，使得數(shù)據(jù)到達(dá)用戶應(yīng)用層時(shí)的可靠性能夠得到保障。

（4）應(yīng)用層

通過單片機(jī)軟件對(duì)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行了封裝等方式，從而提高了通信的可靠率。下圖為無線數(shù)傳模塊的應(yīng)用電路示意圖。

綜上所述，地磅無線稱重系統(tǒng)的研發(fā)，使得我國(guó)高速路計(jì)重收費(fèi)、車輛超載檢測(cè)以及場(chǎng)合不固定的稱重檢測(cè)等問題得到了良好解決。