液化气灌装电子秤的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于液化气称重电子衡器装置，是结合机械、电子、控制技术为一体的机电一体化设备，属于嵌入式控制技术领域。
【背景技术】
[0002]随着现代工业信息化水平的提高，在液化气灌装领域，一方面灌装秤需要操作使用方便、安全可靠，另一方面对于灌装过程信息记录要求实时存储，后台监控，以方便管理，从而对灌装秤通信功能提出了更高的要求，液化充装气站等场合是带有危险性的防爆场合，安装和铺设管线复杂，施工难度大，安装维护困难，目前的灌装电子秤操作较为复杂，灌装秤的各部件之间耦合性强，维护升级不便，为了更好地满足液化气灌装电子秤的实际要求，笔者设计了一种以ARM处理器为核心，以ZigBee为通信方式的新型液化气灌装电子秤。
[0003]ZigBee无线网络属于短距离通信领域，具有功耗低、速率低、时延低、距离短、成本低的特点，因为ZigBee技术具有四短一低的特点使其特别适用于液化气站的灌装操作。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:结合ZigBee技术与ARM平台，设计一种新型的液化气灌装电子秤，其基于ZigBee技术与ARM平台进行设计，其灌装方式多样，灌装时间短，功能完善，具有良好的人机交互界面，按功能结构采用模块化设计，包括电子秤称重模块、ZigBee通信模块、数据存储模块、LCD显示模块等。
[0005]本发明设计的液化气灌装电子秤以ARM微处理器为核心，按结构功能采用模块化设计，将其系统结构分为三层，分为灌装电子秤组成的业务层、无线基站构成的数据传输层及后台服务器构成的数据管理层。
[0006]灌装电子秤业务层负责液化气瓶条码的读取、灌装过程的处理和信息显示及将灌装记录传输到ZigBee基站，主控制器为其核心，选用NXPLPC2388作为主控制器，该器件是基于ARM7TDM1-S内核的处理器，具有USB控制器、SP1、I2C及UART接口等丰富的外设，可以满足灌装电子秤的需求；称重功能是液化气灌装电子秤的核心功能，称重模块抛开传统的传感器加AD转换器的方案，使用独立微处理器构造的称重模块，称重模块的微处理器负责重量数据的转换、清零及标定等实际操作，与灌装秤主控制器间通过串口进行通信，主控制器只需发送相关命令即可自行操作，设计中采用混合信号单片机C8051F350，其内部自带有一个高性能的全差分AD转换器，具有片内校准功能；ZigBee通信模块负责相关数据的传输，该模块即可独立工作也可通过串口与主控制器进行通信，该通信模块无需对收发数据进行协议解析，可实现LPC2388的透明传输，选用TI公司推出的CC2530芯片；数据存储模块负责灌装信息的存储，在液化气灌装过程中，对气瓶身份的识别是气瓶充装信息化管理的重要保证，目前通用的做法是使用便携式扫描器逐个扫描待装气瓶条码，由通信模块将条码数据发送至服务器获取气瓶档案数据，再通过通信模块下发至灌装秤内，每次在灌装前都存在通信过程，从而增加了灌装时间，另外在通信失败的情况下失效，由于考虑到应用于嵌入式系统中存储芯片容量已经满足要求，在保留传统方案基础上，设计了数据存储方案，从而提闻了灌装的性能。
【附图说明】
[0007]图1是液化气灌装电子秤的系统方案框图；
图2是液化气灌装电子秤系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0008]液化气电子秤属于电子衡器，是机电一体化产品，涉及机械、电子、控制等多个领域的知识，需要各方面互相配合，下面对本发明【具体实施方式】予以介绍，对已有的技术不再赘述。
[0009]该系统结构分为3层:由灌装电子秤组成的业务层；由无线基站构成的数据传输层；由后台服务器构成的数据管理层；ZigBee通信模块实时接收灌装秤传输的灌装记录，并将灌装记录发送至基站，基站获得服务器的令牌后，在一个时间片内轮询其所管辖的灌装秤，若灌装秤无线通信模块有数据要发送，必须等待基站的查询本机命令才可发送，否则不作任何应答，基站负责对采集到的数据进行中转，当有数据时，主动向服务器上传。整个无线灌装系统可以进行数据的双向通信。
[0010]按主要功能分为四大模块，用于液化气灌装过程的实施和用户交互。用户界面模块，负责LCD显示灌装信息以及对用户操作的响应；定时模块，负责LCD屏幕刷新、电源的监控及称重模块状态监测等；灌装模块，负责对重量阀值的监视、灌装的速度计算及灌装状态的判断等；通信模块，负责将灌装数据传输到ZigBee通信模块中。
[0011]四大模块主要实现五个任务:显示任务，定时查询IXD上显示的内容有无更新，如果更新则读取相关消息，如秤台重量、时钟时间及用户按键等刷新LCD屏；消息处理任务，周期性读取各模块，如称重模块、ZigBee通信模块、键盘及电源模块等产生的消息，对消息进行转换处理后，向对应的外设分发处理后的消息。当然，键盘扫描也包含在该任务中；称重处理任务，读取称重模块发来的数据，转换成相应的重量消息，称重模块每100毫秒发送一次数据，所以该任务采用阻塞模式，等待称重模块中断发来的邮箱消息后执行；通信处理任务，实现对ZigBee通信模块数据的收发功能，包含发送灌装信息记录、分析基站发来的数据及命令等功能。该任务等待ZigBee通信串口中断发来的邮箱消息后执行；USB处理任务，负责读取USB存储设备数据文件的读取和解析，并将气瓶档案信息写入FIASH中。该任务等待USB接口中断发来的邮箱消息后执行。
【主权项】
1.一种液化气灌装电子秤，基于ZigBee技术与ARM平台进行设计，其灌装方式多样，灌装时间短，功能完善，具有良好的人机交互界面，按功能结构采用模块化设计，包括电子秤称重模块、ZigBee通信模块、数据存储模块、IXD显示模块等。
2.根据权利要求1所述液化气灌装电子秤，其特征在于，基于ZigBee技术与ARM平台进行设计，以ARM处理器为核心，以ZigBee为通信方式。
3.根据权利要求1所述液化气灌装电子秤，其特征在于，灌装方式多样，灌装时间短，功能完善，具有良好的人机交互界面。
4.根据权利要求1所述液化气灌装电子秤，其特征在于，按功能结构采用模块化设计，包括电子秤称重模块、ZigBee通信模块、数据存储模块、IXD显示模块等。
【专利摘要】本发明公开了一种基于ZigBee与ARM的新型液化气灌装电子秤，其特征在于：基于ZigBee技术与ARM平台进行设计，其灌装方式多样，灌装时间短，功能完善，具有良好的人机交互界面，按功能结构采用模块化设计，包括电子秤称重模块、ZigBee通信模块、数据存储模块、LCD显示模块等，具有高性能、低功耗、可扩展安全可靠的特点。
【IPC分类】F17C13-02
【公开号】CN104696704
【申请号】CN201310655375
【发明人】孙宝恒
【申请人】孙宝恒
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月9日