摘要：为了完结对远端现场设备的主动监控，将主动称重操控技能和无线通讯技能交融，给出了一种依据嵌入式渠道和无线通讯模块的规划计划。该计划选用C8051F060单片机和无线射频收发芯片CC1101为首要器材组成无线监控体系，该体系由信号收集模块、无线传输模块、上位机监控办理等三部分组成。经过无线通讯的方法对长途称量设备进行监测和操控，为无线长途主动称量和办理供给了新的途径。
关键词：嵌入式体系；称重操控器；无线模块；长途称量
0 导言
在工业生产的计量领域中，电子称量体系是生产中十分重要的计量设备，传统的电子称重操控体系大多选用固定的点到点有线通讯，该类设备一般运用RS 485总线进行数据传输，各种仪器仪表经过有线方法衔接，这样不只现场施工费事，并且费用很高。跟着计算机技能和无线通讯技能的开展，依据无线网络传输的计算机操控体系运用越来越多。本文规划了一种无线港口称重长途监控体系，将嵌入式技能、无线测控技能和主动化技能有机结合起来。该体系称量精度高，实时性强，可靠性高、本钱低价，有着广泛的运用远景。
1 无线称重操控体系整体结构
无线称重操控体系首要由四部分组成，即电子料斗秤体、称重操控器、无线通讯模块和监控计算机组成。体系整体结构如图1所示。
电子料斗秤体首要由储料斗和装有称重传感器的称量料斗两部分组成。称重操控器由前置预处理电路、显现电路和单片机通讯电路等组成。无线通讯模块的功用首要是进行数据的转发，在称重操控器与中心监控室内的计算机之间树立无线通讯衔接。监控计算机经过无线通讯模块收集各台称重操控器的数据并对称重操控器发送操控指令，一起对收集到的多点数据进行会集办理，完结整个称重操控体系的主动监控功用。
2 体系硬件
2．1 称重操控器结构
称重操控器首要由C8051F060单片机、数据收集电路、输入输出部分、键盘和显现部分、通讯电路五部分组成，如图2所示。
C8051F060单片机资源丰富、功用完善、功耗低、体积小，是规划称重操控器的抱负挑选。数据收集电路包含传感器、前置扩大和低通滤波电路组成，称重传感器收集的分量信号经过前置扩大和滤波电路后，被送到单片机内部的16位逐次迫临型A／D转化器转化。键盘和显现电路首要完结参数的输入和数据的显现。输入输出操控电路包含光电耦合器、扩大电路、继电器驱动电路，完结对外围设备的输入输出操控。通讯电路是将单片机输出的TTL电平信号经过SP3232E芯片转化成RS 232信号。
2．2 信号预处理电路
数据收集电路由称重传感器、扩大滤波电路及C8051F060内的16位A／D转化器等组成。称重传感器选用电阻应变式传感器，完结将称重载荷信号转化为弱小的电压信号。扩大滤波电路选用TI公司的OPA37和OP07组成的差分扩大电路，如图3所示。文中选用ADC0单端方法作业，参阅电压VREF为2．5 V，则其输入电压规模为0～2．5 V。
2．3 键盘与显现驱动电路
用于显现和按键接口电路的驱动芯片选用BC7281B，它与C805lF060单片机之间选用2线高速串行接口通讯。运用时需求在双向数据传输线DAT上加20 kΩ左右的上拉电阻，串行接口的同步时钟CLK由C8051F060的P2．1引脚操控。图4为显现和键盘驱动电路。
本文选用BC7281B扩展20(5×4)个矩阵按键，‘行’线衔接到BC7281的位驱动DIG0～DIG4，‘列’线衔接到第0～7位显现的段驱动移位寄存器的输出，为了避免显现电路对键盘电路的影响，键盘矩阵与显现电路之间有必要参加二极管和4．7 kΩ的阻隔电阻。本电路选用了6位数码管显现，只需对应接入一片8位的移位寄存器与BC7281的位驱动DIG0～DIG7，移位脉冲由74HC164进行操控。
2．4 无线通讯模块接口电路
称重操控体系选用RF1100-232无线收发模块，该模块内置TI公司最新的高性能CC1101无线通讯芯片，433 MHz免费ISM频段免许可证运用，低功耗作业，无障碍传输间隔可达200 m以上，可运用于多种场合。
称重操控器与无线模块之间的通讯直接选用TTL电平，经过串口进行数据的读写，图5为无线模块与C8051F060单片机衔接示意图。监控计算机与无线通讯模块之间通讯需求进行电平转化，在此选用了MAX232芯片进行TTL电平与RS 232电平转化，图6为PC机与无线通讯模块衔接示意图。
3 体系软件规划
3．1 体系数据传输进程
监控计算机每隔200ms经过串口进行一次称重操控器数据收集。监控计算机经过串口将收集指令传输给无线通讯模块的单片机，然后无线通讯模块的单片机再将收到的指令经过SPI接口发送给CC1101，CC1101在发送形式下，将传输的有用载荷写入TX FIFO中，并在数据包中将增加可控数据的前导码、同步词汇和CRC奇偶校验码，然后将数据包发送出去；当称重操控器的无线模块接纳到有用的数据后，经前导侦测、同步词汇侦测、检测CRC校验码对数据包进行解析送出，无线模块的单片机经过SPI接口从CC1101中读出接纳数据，然后再经串行口送给称重操控器，接着称重操控器依据接纳到的数据履行收集数据和操控外围设备作业。收集使命完结今后，称重操控器将收集到的数据参数再经过无线通讯模块送回到监控计算机，监控计算机依据接纳到的数据信息进行数据显现、数据处理以及打印输出等操作。
3．2 称重操控器称重操控程序
本文选用了二段加料法，即快加料和慢加料，经过快加料缩短加料时刻，进步称量功率，用慢加料减小称量差错，进步称量精度。设定体系中当时分量为M0，快加料方针量为M1，方针加料量为M2，慢加料中止的提前量为M3，慢加料方针量为M2-M3。加排料操控子程序如图7所示。
3．3 无线通讯模块软件规划
无线通讯模块首要由CC1101接纳和发送程序组成，无线通讯模块的单片机经过SPI接口对CC1101进行装备。当CSn为低电平时，SPI接口开端作业，预备承受一条指令，CSn由高到低跳变时开端转化指令。无线通讯流程如图8所示。
4 体系功用的完结
本体系的无线模块作业在频段433 MHz，该频段为免费ISM频段免许可证运用(420～440 MHz)；在无障碍物可视的情况下能够到达230 m，在有电机搅扰的车间环境下可传输80 m左右；中心计算机监控软件选用MCGS组态软件规划，完结分量数据实时收集和数据会集办理。文中选用了6台称重操控器进行散料称量操控，上位机监控界面如图9所示。
该体系完结以下功用：
(1)数据的实时显现：包含当时分量、前次排料分量、累计总分量。
(2)通讯状况显现。
(3)操作指令：排料、加料。
(4)历史数据：历史数据检查、数据输出打印。
(5)用户办理：用户身份验证、用户暗码修正。
(6)体系办理：窗口办理、退出体系。
5 结语
本文选用C8051F060单片机作为称重操控器的处理芯片，用CC1101 RF收发芯片组成无线收发通讯模块，上位机选用MCGS组态软件，完结了港口散料的主动称量与办理。该体系能够经过无线通讯的方法对长途称量设备的数据进行收集和操控，为港口散状物料(如谷物、煤粉)的主动称量和办理供给了新的途径。
