針對現(xiàn)有地磅儀表的采樣速率和系統(tǒng)成本矛盾的問題，提出了一種新型動態(tài)地磅稱重儀表的實現(xiàn)方 法，該稱重儀表是在基于P89C668的硬件平臺和SMALL RTOSH的實時操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計實現(xiàn)的，大 大降低了成本，并采用了 CIRRUS LOGIC公司的CS5532高性能A/D芯片作為數(shù)據(jù)采集器件?，F(xiàn)場測試表 明，該新型動態(tài)地磅稱重儀表可穩(wěn)定支持每秒100個樣本的采樣速率且其它技術(shù)指標(biāo)達到動態(tài)衡標(biāo)準(zhǔn)。

　　0.引言

　　動態(tài)地磅稱重儀表應(yīng)用于高速路出人口或其它 無法對車輛進行整體稱重的場所。只要汽車軸壓在秤 臺上，儀表就會進行重量采樣，并計算得出軸的重量， zui后儀表將各個軸重累加得到整車的重量并顯示。

　　目前地磅儀表的采樣速率和系統(tǒng)成本之間存在 著矛盾，本文設(shè)計的新型動態(tài)地磅儀表采用了 SMALL RTOS51實時操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)可工作 在單片機的硬件平臺上，同時支持儀表的高采樣速率。 這樣在保證動態(tài)地磅儀表系統(tǒng)低成本的情況下，也 提高了儀表的采樣速率。

　　1.新型動態(tài)地磅稱重儀表的硬件設(shè)計

　　儀表的硬件部分主要包括A/D采樣模塊和微處 理器模塊，系統(tǒng)主硬件電路圖見圖1。

　　微處理器采用PHILIPS公司的P89C668，它是一 款高速、低功耗、多功能的8位處理器，內(nèi)帶64kB的 FLASH存儲器和8kB的RAM，多中斷源，4個優(yōu)先 級，可嵌套中斷結(jié)構(gòu)，該處理器既可以并行編程也可 以串行編程(ISP)。

　　A/D采用的是CIRRUS公司的CS5532，它是一款高集成度的Al]模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其性能可以達到24 位。具有高動態(tài)范圍和靈活的電源配置選項等優(yōu)點，使 得該芯片非常適合于動態(tài)稱重。

　　同時，為了保存儀表內(nèi)的配置信息，外置了一個 512kB的EEPROM，其采用雙線通訊串口，可按128B 進行頁尋址，性能可靠，使用方便。

　　2.軟件實現(xiàn)和性能對比

　　2.1系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)見圖2。當(dāng)系統(tǒng)運行時，儀表中嵌入的SMALL RTOS51實時操作系統(tǒng)就對系統(tǒng)內(nèi)各個任 務(wù)進行管理。一且有任務(wù)需要處理，操作系統(tǒng)先判斷 任務(wù)的優(yōu)先級，優(yōu)先級任務(wù)優(yōu)先處理，并將當(dāng)前任務(wù) 寫進等待任務(wù)隊列;如果沒有優(yōu)先級任務(wù)則繼續(xù)執(zhí)行 當(dāng)前任務(wù)，將需要處理的其它任務(wù)寫進等待任務(wù)隊列。

　　對于稱重系統(tǒng)，A/D采集任務(wù)實時性的好壞直接 影響到zui處理的結(jié)果，所以儀表中把A/D采集任務(wù) 的優(yōu)先級設(shè)為zui高，并將數(shù)據(jù)處理的優(yōu)先級設(shè)為次高。 鍵盤任務(wù)對實時性要求zui低，其響應(yīng)速度并不影響稱 重結(jié)果，所以將鍵盤任務(wù)的優(yōu)先級設(shè)為zui低。對于通 訊和顯示任務(wù)，可以根據(jù)實際情況進行優(yōu)先級的設(shè)定。

　　部分程序源代碼 部分程序源代碼如下：

　　CS5532每轉(zhuǎn)化一次A/D值，就給P89C668的 INTO 口一個低電平，導(dǎo)致中斷處理函數(shù)的觸發(fā)。中斷 處理函數(shù)中讀A/D芯片轉(zhuǎn)化值，并給操作系統(tǒng)發(fā)一個 A/D信號量。在A/D處理任務(wù)中，先建立系統(tǒng)A/D 信號量，并在while語句里無超時地等待該信號量。當(dāng) 截獲到中斷處理函數(shù)發(fā)出的A/D信號量后，A/D任 務(wù)開始進行A/D值的判斷與存儲;之后，若秤臺無車， 則會進行數(shù)據(jù)處理，計算出剛剛駛過車的重量。由于 在系統(tǒng)中將A/D任務(wù)的優(yōu)先級設(shè)為zui高，所以一旦CS5532轉(zhuǎn)化完一次，就會觸發(fā)A/D任務(wù)，保證了采樣 的實時性。

　　2.3 不同硬件條件和操作系統(tǒng)的對比

　　在使用相同的A/D采樣模塊(CS5532)情況下, 不同硬件條件和操作系統(tǒng)的對比見表1，同樣是在 P89C668的硬件平臺上，采用SMALL RT0S51操作 系統(tǒng)可支持的采樣速率和誤差在3%以內(nèi)的zui大過程 速度都遠遠優(yōu)于不使用SMALL RTOS51操作系統(tǒng)的 儀表。在In368SX的硬件平臺上也使用了實時操作 系統(tǒng)，且其可穩(wěn)定支持的采樣速率遠高于P89C668的 硬件平臺，但其誤差在3%以內(nèi)的zui大過秤速度與 P89C668的硬件平臺相差無幾，zui大的劣勢是其成本 過高，不適于大規(guī)模生產(chǎn)。

　　基于SMALL RTOS51的動態(tài)地磅儀表，不但 節(jié)約了成本，而且提高了采樣速率，為計算精度的提 高提供了基礎(chǔ)。

　　3.結(jié)語

　　采用了 SMALL RTOS51后不但滿足了稱重系統(tǒng) 的高實時性的要求，而且使得應(yīng)用程序的設(shè)計和擴展 變得容易，不需要大的改動就可以增加新的功能，為以 后產(chǎn)品的更新和功能的擴展提供了便利?，F(xiàn)場測試證 明，采用SMALL RTOS51嵌入的儀表可穩(wěn)定支持 200sample/s的采樣速率，為動態(tài)稱量提供便利，且儀 表性能穩(wěn)定，適合大規(guī)模生產(chǎn)。