基于DSP的称重控制器设计

F2812 芯片本身设计有A/D 转换采样校准的参考电压，分别由ADCREFP、ADCREFM 引脚输出，电压分别为2V、1V。使用时外接10 μ F 的低等效串连电阻陶瓷旁路电容到地，可直接使用。但是其电压输出精度有限，所以另外设计了参考电压生成电路[6]，电路示意图如图3 。其中A0、A6、A7 为同一组A/D 转换通道的三个输入脚。A0 为待测模拟信号输入引脚，A6、A7 为已知电压信号的输入引脚。为了尽量减少了数字电路对模拟电路的干扰，本设计在PCB 布局时将ADCINxx 引脚模拟线远和数字信号线分开放置，并将A/D 模块的功率引脚线所连的电源和地与数字电源和地分开放置。

图3 A/D 采样校准参考电源示意图

　　3.3 键盘和数码管驱动电路

　　称重控制器的人机交互通过6 位LED 数码管和3 ×4 矩阵键盘实现。3 × 4 矩阵键盘中的10 个键对应数字0 至9，外加一个"确定键"和一个"功能键"。数码管和按键较多会不利于使用软件控制，所以采用数码管驱动及键盘控制芯片CH451 来检测按键和驱动数码管。

　　CH451 是一款集数码管显示驱动、键盘扫描控制于一体的多功能外围芯片， 可以方便地与D S P 组成系统。

　　CH451 通过复用DIGx 和SEGx 引脚，定期在显示驱动扫描过程中插入键盘扫描。数码管的个数决定需要使用SEG0-SEG7 的8 个引脚和DIG0-5 的6 个引脚。矩阵键盘的结构为3 行4 列，设计使用SEG0-3 这4 个引脚与DIG0-2 这3 个引脚。DCLK、DIN、LOAD 和DOUT管脚连接F2812 对应管脚，具体硬件连接图见图4。

图4 CH451 接口电路

为了便于远程监控， 称重控制器设计有串行通信接口[8]。设计利用主控芯片F2812上自带的两个全双工SCI(Serial Communication Interface，串行通信接口)完成。

　　RS232 标准定义逻辑"1"信号相对于地为3V 至25V，而逻辑"0"相对于地为－ 3V 至－ 25V。所以需要一个RS232 驱动器来转换电平，本设计采用MAX3250 芯片。

　　MAX3250 是一款支持3.0v 到5.5v 输入电压的串口通讯芯片， 具有两路串口通信能力。该芯片使用简单，电路连接图便不再给出。

4 软件设计

　　软件设计主要在CCS 软件下由C语言设计完成。主程序流程图由图5 表示。程序主要包括:初始化，标定程序， 显示程序， 串口通讯程序， 参数设置程序， 计算质量程序， 自动控制程序等模块。

　　软件滤波相对于硬件滤波更为方便，灵活。传统的单片机由于性能的局限所采用的滤波算法一般为限副滤波，中值滤波，算术平均滤波，滑动平均滤波法等。

　　上述方法编程容易、对处理器要求不高，缺点是算法相对简单，滤波效果不理想。本设计采用数字滤波器对数据滤波，数字滤波器是由MATLAB 中的滤波器设计工具箱设计的无限冲激响应滤波器。软件滤波程序作为自动控制程序的一个子程序在称重控制开始后被调用。

图5 主程序流程图

　　在自动控制算法上， 不采用前述的偏差值E 比较法，而是加入模糊控制思想。除了把偏差值E 作为参考量外，还把偏差变化率Δ E 也引入到控制中来。在邻近速度切换的阈值时， 同时考虑偏差变化率的大小， 结合实际效果恰当编制控制规则表，使出料速度在到达阈值之前就做出变化， 削弱"飞料"对控制精度的影响，优化控制器的性能。

5 结束语

　　本设计针对玻璃企业原有配料系统特点， 给出了一种称重控制器的设计方法。经过现场运行得知，完全可以适应玻璃配料的工作要求， 控制器运行速度快， 称重精度优于原有系统， 完全达到了控制器的设计要求， 具有一定实用价值。