[发明专利]智能称重测试仪及其使用方法

权利要求书

1.一种智能称重测试仪，其特征在于，包括电源控制单元、微控制器单元、信号调理采集单元、人机交互单元和数据存储单元，其中；

所述电源控制单元包括电源电路、二位选择开关；

所述微控制器单元包括STC89C52单片机、晶振电路；

所述信号调理采集单元包括低通滤波电路、A/D采样电路；

所述人机交互单元包括键盘接口电路、LCD显示电路、数码管显示电路、蜂鸣器电路；

所述数据存储单元包括E²PROM电路；

所述电源控制单元用于为外部的传感单元(为力传感器)、所述微控制器单元、信号调理采集单元、人机交互单元、数据存储单元提供电源，传感单元通过接口线缆与信号调理采集单元连接，信号调理采集单元、人机交互单元、数据存储单元通过I/O口与微控制器单元连接；

所述电源控制单元中的电源电路用于将市电交流220V电转化为直流12V、5V两种输出，一部分5V输出经过电源线与微控制器单元、信号调理采集单元、人机交互单元、数据存储单元中的电源接口连接，另一部分5V输出和12V输出经过二位选择开关选择电压后与传感单元的电源接口连接；

所述微控制器单元中的晶振电路与STC89C52单片机的XTAL0、XTAL1接口连接；

所述传感单元产生的模拟信号输出经过接口电缆与信号调理采集单元的低通滤波电路输入端连接；

所述信号调理采集单元的低通滤波电路输出端与A/D采样电路的输入端连接，A/D采样电路的输出端与STC89C52单片机的I/O口连接；

所述键盘接口电路中的矩阵式键盘端线与STC89C52单片机的I/O口连接，LCD显示电路与STC89C52单片机的并行I/O连接，数码管显示电路通过锁存器电路与STC89C52单片机的并行I/O连接，蜂鸣器电路通过驱动电路与STC89C52单片机I/O口连接；

所述数据存储单元中的E²PROM电路与单片机的I/O口连接；

所述电源电路包括绕线变压器、电桥、低通滤波器、7815三端稳压器、7805三端稳压器，所述二位选择开关为拨盘开关，该测试仪采用220V，50Hz交流市电供电，220V交流经过电源电路中的绕线变压器降为15V交流和5V交流，再经过电桥整流、低通滤波器低通滤波后分别进入7815三端稳压器和7805三端稳压器，相应的分别变为15V直流和5V直流，经过拨盘开关二选一，为不同类型的传感器供电，另外5V电源还提供VCC和A/D转换的参考电压Vref；

所述STC89C52单片机中，P0通过分时复用的方式用作数码管显示电路和LCD显示电路的数据端口，P1口用作矩阵式键盘端线的行列扫描端口，P1.5作为蜂鸣器电路的控制端口，P2.2-P2.4用数码管显示电路位选控制，P2.5-P2.7，P3.2-P3.3用作LCD显示电路的控制端口，P3.4-P3.7用作A/D采样电路的控制端口，STC89C52单片机采用12M晶振；

所述信号调理采集单元可提高电压采样输入阻抗和后级输出能力，其中低通滤波电路采用压控正反馈型结构，包括运放LM324，具有陡峭衰减特性，能滤除试验现场电磁扰动产生的高次谐波，A/D采样电路采用串行逐次逼近型A/D芯片XPT2046，采用单端输入模式，经低通滤波电路处理后的电压信号V_O经A/D采样电路进行A/D转换后变为数字量V_D，

2.如权利要求1所述的智能称重测试仪，其特征在于，所述人机交互单元中，键盘接口电路采用4×4的薄膜按键矩阵，16个按键按作用分为数字按键和功能按键，其中功能按键，包括删除、确认、清零、重复、历史、峰值、均值，LCD显示电路，在操作提示、状态显示和异常报警时，进行汉字、符号、图片显示，采用带字库的FYD12864的LCD液晶屏，数码管显示电路采用了两个四位的共阴极数码管，提供八位的数据显示，STC89C52单片机通过译码器74LS138控制数码管的位选，STC89C52单片机P0口通过573锁存器控制数码管的段选，蜂鸣器电路，用STC89C52单片机的I/O口P1.5产生PWM方波，控制蜂鸣器电路的频率；蜂鸣器电路通过达林顿驱动器ULN2003驱动。

3.如权利要求1所述的智能称重测试仪，其特征在于，所述E²PROM电路是具有IIC总线接口的串行EEPROM器件AT24C02。

4.一种权利要求1或2或3所述的智能称重测试仪的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

I.设备连接与测试仪上电

测试仪启动前先进行设备连接，将外接的力传感器通过接口电缆与测试仪通道输入端口连接；

根据力传感器的供电类型操作二位选择开关选择供电；

按下电源按钮进行系统上电，系统将自动运行，LCD显示电路显示欢迎界面，并提供操作导航；

II.设置参数给出指令

测试仪采集力传感器产生的电压信号，根据用户设置的灵敏度参数自动计算出称重结果，并根据传感器量程进行智能补偿，最终将测试结果显示在数码管上；在测试前，首先通过键盘接口电路设置传感器灵敏度，键盘功能包括：

删除：数字输入时删除前一位数字；

清零：数字误输入时全部清零；

确认：数字输入完成确认完成,此时输入值作为灵敏度进行计算及数据存储；

重复：按已存储的测试参数进行重复试验，省略参数设置时间；

历史：查询已存储的测试参数；

峰值：查询测量过程中的统计最大值；

III.显示与报警

最终测试数据和状态直观地显示在数码管上，包含实时采集数据、最大值数据、异常报警；

LCD显示电路实现全程测量状态的显示，包括欢迎界面、操作导航、状态指示；

蜂鸣器实现超量程测试情况下的声音报警；

出现异常报警时测试仪自动停止测试。