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1引言
定量稱重控制技術(shù)越來越成熟，追求快速、準(zhǔn)確、可靠?？焖俸蜏?zhǔn)確是一對(duì)矛盾。為了解決這個(gè)矛盾，我們開發(fā)了雙CPU定量稱重控制器，很好地解決了這個(gè)矛盾。但是由于軟件組合異常，可靠性指標(biāo)不高。目前單片機(jī)集成度越來越高，功能越來越好，價(jià)格越來越低。使用多個(gè)單片機(jī)組成一個(gè)系統(tǒng)，成本是可以接受的。在定量稱重控制器中，我們采用了3CPU方案，不僅解決了快速性和準(zhǔn)確性之間的矛盾，而且提高了系統(tǒng)的可靠性，防止了雙CPU方案導(dǎo)致的軟件異常組合。
2硬件設(shè)計(jì)
上位機(jī)的作用:接收夾袋狀態(tài)信號(hào)，輸出夾袋關(guān)閉/關(guān)閉動(dòng)作，以及第一、第二臺(tái)機(jī)器給秤的信號(hào)，讀取每個(gè)秤的累計(jì)袋數(shù)和重量，并將累計(jì)袋數(shù)和重量值發(fā)送給上位機(jī)。
機(jī)器A和B的功能:讀取每個(gè)緩沖料斗的料位狀態(tài)，根據(jù)傳感器改變的重量值，快速、適度、緩慢地給稱重料斗加料，根據(jù)上位機(jī)給出的信號(hào)卸料。
單片機(jī)選型:主機(jī)主要完成協(xié)調(diào)功能，程序量不大?？梢赃x擇片內(nèi)程序存儲(chǔ)器小、管腳少的單片機(jī)。該微控制器必須具有全雙工串口和一定的外部中斷識(shí)別能力。我們選擇了AT90S2313，里面也有串行EEPROM和WDT，體現(xiàn)了真正的單片機(jī)特性，與以前的單片機(jī)相比省去了相應(yīng)的擴(kuò)展電路。電腦A和電腦B相對(duì)于主機(jī)程序量大，需要強(qiáng)大的外部擴(kuò)展能力來配置顯示和鍵盤電路。我們選擇了AT90S4414，一款和主機(jī)同系列的單片機(jī)，里面也有串行EEPROM和WDT，也省略了這個(gè)擴(kuò)展電路。累計(jì)袋數(shù)和重量值通過主機(jī)和A、B機(jī)的串口進(jìn)行，與送料部分相關(guān)的信息處理通過它們的并口和外部中斷進(jìn)行協(xié)調(diào)。
3.相應(yīng)軟件的設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的主要工作流程如下:開機(jī)后，A機(jī)和B機(jī)會(huì)根據(jù)各自緩沖料斗的料位狀態(tài)，將物料送入各自的稱重料斗，不斷判斷秤的狀態(tài)。到秤后，他們會(huì)補(bǔ)償落差，并向主機(jī)申請(qǐng)卸料。主機(jī)持續(xù)判斷是否按下了夾袋按鈕，按下后控制夾袋器關(guān)閉。包夾合到位后，判斷機(jī)器A和B是否達(dá)到刻度。如果是，則通知機(jī)器A和B可以卸料。延時(shí)一定時(shí)間后，主機(jī)控制打開袋夾，放下裝滿物料的袋子，機(jī)器A或B再次進(jìn)行裝載循環(huán)。
在這種硬件條件下，我們不怕A、B機(jī)同時(shí)進(jìn)給的沖突。因?yàn)橹鳈C(jī)的兩個(gè)外部中斷優(yōu)先級(jí)不同，即使同時(shí)申請(qǐng)中斷，主機(jī)也不會(huì)同時(shí)中斷，所以不會(huì)同時(shí)釋放素材。第一臺(tái)和第二臺(tái)機(jī)器可以平靜地裝載，就好像另一臺(tái)不存在一樣。
主機(jī)軟件工作流程:
(1)初始化，包括中斷和定時(shí)器的初始化，以及與甲乙雙方通信信號(hào)的初始化
(2)判斷按鈕的按下狀態(tài)，如果沒有按下，等待，否則轉(zhuǎn)到(3)。
(3)確定A機(jī)和B機(jī)是否到秤，如果沒有，等待，否則轉(zhuǎn)到(4)。
(4)清至刻度標(biāo)志，向A或B機(jī)發(fā)出進(jìn)料信號(hào)。
(5)延時(shí)到一定時(shí)間后，打開袋夾，同時(shí)清除A或B機(jī)的送料信號(hào)，返回(2)。外部中斷服務(wù)程序0:
(1)禁止外部中斷1中斷。
(2)將A-machine的符號(hào)設(shè)置為刻度。
(3)回歸。
外部中斷服務(wù)程序1:
(1)無外部中斷0中斷。
(2)將B機(jī)設(shè)置為刻度標(biāo)志。
(3)回歸。
定時(shí)器0中斷服務(wù)程序:
(1)判斷按鈕按下狀態(tài)，即高，到(4)，到(2)。
(2)延遲一段時(shí)間，判斷按鈕按下狀態(tài)，即高(4)、低(3)。
(3)設(shè)置按鈕按鈕標(biāo)志。
(4)重新加載定時(shí)器初始值并返回。
到秤后，A機(jī)或B機(jī)向主機(jī)發(fā)送送料申請(qǐng)，然后分別進(jìn)入等待送料狀態(tài)，判斷主機(jī)給出的送料信號(hào)，直到可以送料。卸料的同時(shí)，清除發(fā)送給主機(jī)的秤到達(dá)信號(hào)。
4進(jìn)一步討論
一些大型系統(tǒng)采用并執(zhí)行處理技術(shù)，以提高系統(tǒng)速度，完成實(shí)時(shí)任務(wù)。它將在某些約束條件下有時(shí)難以解決的單機(jī)串行處理問題簡(jiǎn)化為一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的子問題，該子問題可以在時(shí)間上同時(shí)進(jìn)行，并滿足實(shí)時(shí)性等約束條件。因?yàn)榧呻娐芳啥仍絹碓礁?，價(jià)格也在下降，這種并行處理技術(shù)可以用在一些小系統(tǒng)中，解決單機(jī)串行處理無法解決的問題。就我們?cè)O(shè)計(jì)的測(cè)控系統(tǒng)而言，不可能用一個(gè)CPU控制兩個(gè)模擬通道和兩個(gè)功率輸出通道，進(jìn)行必要的顯示控制，解決快速性和準(zhǔn)確性的問題。即使使用速度快的CPU，由于A/D轉(zhuǎn)換器的速度無法很好匹配，需要進(jìn)行數(shù)字濾波計(jì)算和權(quán)重判斷，無法同時(shí)準(zhǔn)確達(dá)到尺度判斷，解決問題。但是我們用的是雙CPU或者3CPU，這個(gè)問題的解決就變得簡(jiǎn)單了。它的成功在于運(yùn)用了并行處理的思想。因此，在未來類似的小系統(tǒng)中，可以移植或簡(jiǎn)化一些以前由于成本原因只能在大系統(tǒng)中使用的技術(shù)，在硬件條件允許的情況下，問題的解決可以變得簡(jiǎn)單。
5結(jié)束語。
本文提出了一種解決定量稱重控制的快速性、準(zhǔn)確性和可靠性的方案。它采用了新型單片機(jī)，使硬件設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單可靠。其采用的技術(shù)思路可以為其他類似系統(tǒng)所借鑒。

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