1硬件設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)思想：在滿足稱重變送器高精度要求的前提條件下，結(jié)合軟件算法。盡可能降低硬件成本。在選用高性能元器件的同時，結(jié)合新的軟件算法來提高稱重變送器的精度。各部分硬件的組成為：硬件濾波：采用LC無源濾波，濾出高頻信號干擾3前置放大器：選用AD623構(gòu)成固定增益放大器，提高輸入阻抗，保護(hù)后續(xù)電路。

　　和電阻構(gòu)成，提供漂移校正算法所需電壓。

　　多路模擬開關(guān)：選用CD4052，完成電路狀態(tài)切換。

　　可編程放大器：選用AD623和數(shù)字電位器X9C103，實(shí)現(xiàn)放大器增益的精細(xì)變化。）A/D轉(zhuǎn)換器：選用高精度24位轉(zhuǎn)換器CS5532. 1.1可編程放大器稱重變送器處理的信號量程范圍為0~36mV，并且要求介于其間的量程變換幾乎是無級的。目前市場上數(shù)字增益放大器PGA不但成本高，而且數(shù)字增益通常為1、2、4、16等有級數(shù)，滿足不了實(shí)際要求，所以選用可通過外接電阻的控制來實(shí)現(xiàn)增益變換的放大器AD623，AD623的增益計(jì)算公式：這樣設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于選用一款精度適中的數(shù)字電位器，滿足增益的連續(xù)變化，這里選用具有100胸躦抽頭、阻值為10kn的數(shù)字電位器X9C103，數(shù)字電位器存在一定的溫漂問題，溫漂引起的電位器電阻變化導(dǎo)致可編程放大器增益漂移。

　　本文介紹了一種新的漂移校正算法來克服數(shù)字電位器溫漂問題。可編程放大器的外接電阻是由數(shù)字電位器先串聯(lián)5lfi電阻，后并聯(lián)6800D電阻構(gòu)成，可編程放大器增益變化范圍為25.2~211.8，增益遞增比較小量為0.1，因此能夠滿足實(shí)際要求。

　　1.2A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器選用Cm'usLogic公司的24位A型CS5532.該轉(zhuǎn)換器采用電荷平衡技術(shù)和極低噪聲的可編程增益斬波穩(wěn)定測量放大器，能夠達(dá)到24位分辨率輸出結(jié)果。

　　CS5532內(nèi)置可編程增益放大器PGIA，所以它的模擬輸出可直接處理稱重傳感器毫伏級輸出信號，大大簡化了與傳感器接口設(shè)計(jì)但由于內(nèi)置增益為1、2，4、8、16、32等有級數(shù)，不能滿足設(shè)計(jì)需求，所以本設(shè)計(jì)將內(nèi)置增益設(shè)置為1.多級可編程數(shù)字濾波器使其轉(zhuǎn)換速率可在7.5Hz~3.84kHz的范圍內(nèi)任選，方便與外設(shè)的通訊。該A/D轉(zhuǎn)換器具有簡便的同步串行接口，使轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)以串行方式輸出，它與SH、Micrcnvire兼容。

　　此外，CS5532內(nèi)部有一個完整的自校正系統(tǒng)，可進(jìn)行自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)，可消除A/D本身零點(diǎn)增益和漂移誤差，以及系統(tǒng)通道的失調(diào)和增益誤差。'寬的動態(tài)特性、可編程輸出速率、靈活的供電方式以及簡便的三線串行輸出方式，使CS5532廣泛應(yīng)用于電子枰，過程控制及醫(yī)療儀器等領(lǐng)域，也成為本設(shè)計(jì)的比較佳選擇方案。

　　CS5532外圍接口設(shè)計(jì)簡單，主要考慮兩個問題：CS5532電源濾波網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際證明本設(shè)計(jì)的方案取得很好的濾波效果；電源本身會存在溫漂和零源，影響測量準(zhǔn)確度，因此本電路將傳感器的供橋電壓同時作CS5532的電壓。

　　1.3六線制長線補(bǔ)償法傳統(tǒng)的四線制接法存在3個問題改變電纜長度將產(chǎn)生稱重結(jié)果的系統(tǒng)誤差；當(dāng)溫度變化時，電纜電阻將帶來稱重誤差；激勵電源本身的不穩(wěn)定會帶來稱重誤差。

　　本設(shè)計(jì)采用六線制長線補(bǔ)償法，達(dá)到“比率電壓測量”和“長線補(bǔ)償”兩個目的，這樣稱重變送器的準(zhǔn)確度只與傳感器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器這三者的指標(biāo)有關(guān)，而與電纜連線的長短、導(dǎo)線周圍的環(huán)境以及供橋電壓的穩(wěn)定性無關(guān)。

　　2濾波技術(shù)稱重變送器的數(shù)據(jù)采集通道常會存在隨機(jī)干擾信號，為了濾除干擾，提高信號質(zhì)量，通常在傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器前加有源或無源RLC濾波網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成模擬濾波器對信號實(shí)施頻率濾波。但是模擬濾波器受到電容量的限制，在低頻和甚低頻時實(shí)現(xiàn)比較困難，而數(shù)字濾波器不存在這些問題，它具有高精度、高可靠性和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用。本文將模擬濾波與數(shù)字濾波相結(jié)合。模擬濾波硬件由LC實(shí)現(xiàn)，數(shù)字濾波采用兩種數(shù)字濾波算法。）防脈沖干擾平均值濾波在脈沖干擾比較嚴(yán)重的場合，如果采用一般的平均值法，則干擾將會平均到結(jié)果中去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾而引起的誤差。為此，本稱重變送器的原始數(shù)據(jù)處理是對每點(diǎn)連續(xù)采樣8次，去掉2個比較大值和2個比較小值，然后再取剩下4個采樣值的平均值，作為本次采樣值送入采樣值隊(duì)列，準(zhǔn)備二次濾波。

　　采用滑動平均值法濾波，先在RAM中建立一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，將采樣值隊(duì)列中對應(yīng)的8個防脈沖干擾平均值濾波后的數(shù)據(jù)值拷貝到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后再對這8個數(shù)據(jù)求防脈沖干擾平均值。這樣排除了由于采樣頻率過高，導(dǎo)致采樣點(diǎn)防脈沖干擾平均值濾波后的數(shù)據(jù)成為脈沖干擾信號的可能性。

　　3稱重變送器漂移處理算法稱重傳感器漂移包括零點(diǎn)漂移和增益漂移。產(chǎn)生這兩種漂移的原因很多，如元器件制造公差、溫厲微麟rF錮塍度系數(shù)變化、材料變質(zhì)、電源電壓波動、工藝不良、在外界溫度、濕度、電壓、振動沖擊影響下參數(shù)發(fā)生變化等等。為了消除這兩種漂移對稱量準(zhǔn)確度的影響，本文介紹的漂移校正算法，其硬件基礎(chǔ)為電壓網(wǎng)絡(luò)，由主控機(jī)AT89C52定時間隔對電壓網(wǎng)絡(luò)采樣兩個電壓，利用電壓所反應(yīng)出來的漂移，可以成功的校正實(shí)際測量值的偏差。假定電路初始狀態(tài)采樣的兩個電壓為Va）和V，。，電壓數(shù)字量為D+和Dw，可得電路初始情況的數(shù)學(xué)關(guān)系式：斜率k= I初始模擬量，3.1零點(diǎn)漂移為零點(diǎn)漂移關(guān)系示意圖。

　　ffl|零點(diǎn)漂移關(guān)系示意圖中L*為初始情況下直線，L，為只有零點(diǎn)漂移后的直線。零點(diǎn)漂移后兩個電壓模擬量為L和Vu，電壓數(shù)字量為Dzl和Dtl.只考慮系統(tǒng)的零點(diǎn)漂移，由可知，只需將具有零點(diǎn)漂移的直線L平移后可得到實(shí)際輸出直線U分析公式為：中直線1與1平行，所以：kJ=（D*-D*得：漂移校正：D、=D、，- 3.2增益漂移為增益漂移關(guān)系示意圖。

　　中L.為初始情況下直線，L：為只有增益漂移后的直線。增益漂移后兩個電壓模擬量為V，：和vl2，電壓數(shù)字量為Dzjnd123只考慮系統(tǒng)的增益漂移，分析公式為：增益漂移關(guān)系示意。3綜合零點(diǎn)和增益漂移實(shí)際系統(tǒng)中，零點(diǎn)漂移和增益漂移同時存在?；谥挥辛泓c(diǎn)漂移和只有增益漂移的討論基礎(chǔ)上，可以得到綜合的校正公式：3.4漂移校正算例假定初始條件為：增益k=100，電壓模擬量此時：掌逾厲4軟件設(shè)計(jì)稱重變送器軟件采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，根據(jù)系統(tǒng)的功能將軟件劃分為若干個功能相對獨(dú)立模塊，為每個模塊設(shè)計(jì)流程圖。軟件模塊包括主程序、采樣數(shù)據(jù)處理以及標(biāo)度變換，為核心部分標(biāo)度變化程序流程圖。

　　表1是在漂移校正算例的條件下，改變增益和零點(diǎn)漂移的采樣結(jié)果，由表1可見，漂移校正算法能夠消除零點(diǎn)和增益漂移的影響，從而提高整個系統(tǒng)的精度。

　　表1具有漂移系統(tǒng)的實(shí)測結(jié)果表增益k零點(diǎn)漂移量實(shí)際測量值實(shí)測誤差（％）6結(jié)束語本文詳細(xì)的介紹了稱重變送器的軟硬件設(shè)計(jì)，并介紹了一種新的漂移校正算法，從而提篼了系統(tǒng)的精度。本設(shè)計(jì)各方面性能達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，是一款有效的、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。