在當(dāng)今電子秤行業(yè)，便攜式無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重儀表以其輕巧、實(shí)用的特點(diǎn)而得到了廣 泛的應(yīng)用。為了應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，各電子秤生產(chǎn)廠(chǎng)家陸續(xù)推出了自己的產(chǎn)品，從而造成了 許多生產(chǎn)廠(chǎng)家的低價(jià)傾銷(xiāo)，打價(jià)格戰(zhàn)。實(shí)際上這些產(chǎn)品面向的是國(guó)內(nèi)的低端客戶(hù)，產(chǎn)品在設(shè) 計(jì)上就是“最大限度降低成本”，而很少會(huì)考慮如何提高抗干擾能力，因?yàn)檫@將增加產(chǎn)品的成 本，市場(chǎng)上許多中高端客戶(hù)特別是外商真正需要的并不是這類(lèi)產(chǎn)品。如何在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 中脫穎而出，避開(kāi)打價(jià)格戰(zhàn)是各電子秤生產(chǎn)廠(chǎng)家面臨的難題。便攜式無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重儀表的設(shè)計(jì)要面 向國(guó)內(nèi)的中高端市場(chǎng)和國(guó)外市場(chǎng)，要經(jīng)得起國(guó)外嚴(yán)格的電磁兼容測(cè)試，因此儀表必須具有可 靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、調(diào)試簡(jiǎn)單、標(biāo)定快速、一致性好、傳輸距離遠(yuǎn)、檢修方便、可與計(jì) 算機(jī)直接通訊等特點(diǎn)，這也是未來(lái)電子秤產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

一、概述

隨著無(wú)線(xiàn)電子吊秤在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、電力、工 礦企業(yè)的廣泛應(yīng)用，對(duì)電子吊秤的現(xiàn)場(chǎng)可操作性 和抗干擾能力的要求是越來(lái)越高。近年來(lái)，電子 技術(shù)的發(fā)展，特別是表面貼裝工藝的成熟以及回 流焊機(jī)的廣泛應(yīng)用，為稱(chēng)重儀表向小型、便攜的 方向發(fā)展提供了廣闊的空間，更為研制開(kāi)發(fā)便攜 式稱(chēng)重儀表提供了有力的技術(shù)支撐。稱(chēng)重儀表主 要是通過(guò)接收機(jī)與譯碼電路來(lái)實(shí)現(xiàn)重量信號(hào)的解 調(diào)以及向二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而通過(guò)單片 機(jī)及其模塊化結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)對(duì)該儀表的稱(chēng)重功 能進(jìn)行控制。測(cè)試表明，經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的稱(chēng)重儀 表與無(wú)線(xiàn)數(shù)傳秤體配套使用，才能真正具有性能 穩(wěn)定、測(cè)量準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)、攜帶方便等特 點(diǎn)，且符合國(guó)際三級(jí)秤標(biāo)準(zhǔn)的要求。

二、無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重儀表的基本原理

(一）基本結(jié)構(gòu)及原理 無(wú)線(xiàn)數(shù)傳秤體部分基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，無(wú)線(xiàn)稱(chēng) 重儀表的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。為增強(qiáng)設(shè)備的抗干擾能力，無(wú)線(xiàn)數(shù)字信號(hào)接收/發(fā)射機(jī)采用調(diào)頻方 式，在國(guó)家規(guī)定的450MHz和230MHz2個(gè)頻段內(nèi) 對(duì)載波的頻率進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)。無(wú)線(xiàn)數(shù)傳秤體發(fā)射 機(jī)發(fā)出的信號(hào)即為調(diào)制后的數(shù)字重量信號(hào)，無(wú)線(xiàn) 稱(chēng)重儀表經(jīng)過(guò)接收/解調(diào)后得到秤體發(fā)射機(jī)發(fā)出的 數(shù)字重量信號(hào).

無(wú)線(xiàn)數(shù)傳電子吊秤是利用應(yīng)變式傳感器受力 后其變形與輸出電壓信號(hào)呈線(xiàn)性比例的特點(diǎn)來(lái)工 作的。也就是說(shuō)，通過(guò)應(yīng)變式傳感器可以將吊秤 所承受的重力信號(hào)(輸人信號(hào))轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)(輸出 信號(hào))，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大和A/D轉(zhuǎn)換芯片變換 為數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制后由信號(hào)發(fā)射機(jī) 發(fā)出。為避免發(fā)射機(jī)對(duì)外部設(shè)備的干擾，發(fā)射機(jī)應(yīng)采用金屬外殼進(jìn)行屏蔽。

(二）稱(chēng)重儀表系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的抗干擾措施

該稱(chēng)重儀表控制系統(tǒng)主要由中央處理單元 (CPU)、信號(hào)接收裝置(接收機(jī))、鍵盤(pán)、時(shí)鐘電路、 EEPROM、LCD顯示模塊、打印機(jī)及RS232C接口 等部分組成。

（1）中央處理單元

為了提髙中央處理單元即單片機(jī)的抗干擾能 力，采用可在低電壓(2.5V)狀態(tài)下工作的芯片，這 樣即使來(lái)自電源的干擾很強(qiáng)，一般也不會(huì)將6V供 電降到2.5V以下，從而保證中央處理單元的正常 工作。單片機(jī)可選用MCS—51系列如89V516,它 采用的是CMOS生產(chǎn)工藝，本身具有較強(qiáng)的抗干 擾能力，工作頻率設(shè)計(jì)在10 ~ 20MHz之間比較好， 既兼顧速度又能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

（2）液晶顯示模塊

為了便于安裝和未來(lái)升級(jí)顯示模塊的方便， 液晶顯示模塊與單片機(jī)所在的主板是分開(kāi)的，在 液晶顯示模塊的電源與地之間并入220uF和 O.OluF的電容可有效地降低來(lái)自線(xiàn)路的干擾。單 片機(jī)89V516在串行口中接收到來(lái)自秤體的重量信 號(hào)后對(duì)其進(jìn)行設(shè)別、判斷和分析，剔除不正常 (干擾）信號(hào)，經(jīng)軟件濾波、運(yùn)算和顯示變換，并 將變換后的數(shù)據(jù)送往液晶顯示模塊進(jìn)行顯示，顯 示更新頻率一般為5—10次/秒。

（3）稱(chēng)重儀表鍵盤(pán)部分

為了提高單片機(jī)(CPU)的工作效率，鍵盤(pán)部分占 用單片機(jī)P1 口，采用4x4矩陣。為了提高鍵盤(pán)掃 描時(shí)的準(zhǔn)確性和抗干擾能力，在軟件中采用多次判 斷和中斷掃描的方法取得鍵值，完成各按鍵的功能。

（4）電源電路

整機(jī)的供電采用5節(jié)鎳氫電池，供電電壓為 6.0V,電池容量為4.2AH。在供電系統(tǒng)中采用四端穩(wěn)壓電路78R05將6.0V的電壓降至5.0V后供給 單片機(jī)和液晶顯示器。整個(gè)電源部分采用了多級(jí) LC濾波和RC濾波，可有效地消除來(lái)自外部和線(xiàn) 路的電磁干擾。

（5）存儲(chǔ)電路

這部分電路采用24C256,其內(nèi)部有32KB的 EEPROM, 1MHz時(shí)鐘頻率；低功耗CMOS，10uA 備用電流，3mA工作電流；2.7?5.5V電源電壓； 高可靠性，重復(fù)擦除壽命可達(dá)10萬(wàn)次，數(shù)據(jù)保存 期為100年，采用了三線(xiàn)制總線(xiàn)結(jié)構(gòu)形式，使得 數(shù)據(jù)讀寫(xiě)更加快速可靠。.

（6）時(shí)鐘電路

時(shí)鐘電路采用DS1302芯片，該芯片自身帶有 時(shí)鐘日歷電路，采用三線(xiàn)制接口，數(shù)據(jù)傳輸速率 可達(dá)400kHz;具有內(nèi)部切換電路的輔助電源輸入 端；采用CMOS結(jié)構(gòu)、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、 壽命長(zhǎng)、數(shù)據(jù)保存期為100年以上。

(三）PCB及電路抗干擾措施

印刷電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密 切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)措施 作一些說(shuō)明。

（1）電源線(xiàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)印刷線(xiàn)路板電流的大小，盡量加粗電源 線(xiàn)寬度，減少環(huán)路電阻；同時(shí)，使電源線(xiàn)、地線(xiàn) 的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng) 抗噪聲能力。

地線(xiàn)設(shè)計(jì)

在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，接地是控制干擾的重 要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合來(lái)使用，可 解決大部分干擾問(wèn)題。單片機(jī)系統(tǒng)中地線(xiàn)結(jié)構(gòu)大 致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯 地）和模擬地等。

（2）接地設(shè)計(jì)

在所有EMC問(wèn)題中，主要問(wèn)題是不適當(dāng)?shù)慕?/span> 地引起的。有三種信號(hào)接地方法：?jiǎn)吸c(diǎn)、多點(diǎn)和 混合。在頻率小于1MHz時(shí)，可采用單點(diǎn)接地方 法，但不適宜高頻；在高頻應(yīng)用中，最好采用多 點(diǎn)接地?；旌辖拥厥堑皖l用單點(diǎn)接地、高頻用多 點(diǎn)接地的方法。地線(xiàn)布局是關(guān)鍵，高頻數(shù)字電路 和低電平模擬電路的接地電路絕不能混合。

三、結(jié)論

XK3108型稱(chēng)重儀表，其外形采用了完全自行設(shè)計(jì)、有國(guó)家專(zhuān)利的便攜式外殼，外觀(guān)新穎大方。 機(jī)芯電路板全部采用貼片元件，以縮小整板的體 積，且采用回流焊機(jī)進(jìn)行焊接，以提高加工效率 和焊接的可靠性。此外，接收機(jī)采用金屬外殼進(jìn) 行屏蔽，以避免外部設(shè)備與接收機(jī)的相互干擾， 增強(qiáng)其抗干擾能力。實(shí)際測(cè)試表明，該稱(chēng)重儀表 已達(dá)到國(guó)際計(jì)量組織OIML三級(jí)秤標(biāo)準(zhǔn)，可用于商 業(yè)流通和貿(mào)易結(jié)算，現(xiàn)已投人生產(chǎn)，在實(shí)際應(yīng)用 中體現(xiàn)了性能穩(wěn)定、測(cè)量準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)、 攜帶方便等特點(diǎn)，有效地提高了無(wú)線(xiàn)數(shù)傳電子吊 秤的現(xiàn)場(chǎng)可操作性，得到了用戶(hù)的一致好評(píng)。