基于ZigBee技術(shù)的多秤盤高精度電子秤控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自控控制技術(shù)，尤其是一種基于ZigBee技術(shù)的多秤盤高精度電子秤控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，人們?yōu)榱烁淖儌鹘y(tǒng)稱重工具在使用中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了各式各樣創(chuàng)新型的電子秤。電子秤不僅僅是人們生活中的必需品，也同時(shí)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。由于應(yīng)用環(huán)境的不斷變化，電子秤的精度要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的電子秤越來(lái)越不滿足人們的需求。一般電子秤的工作原理是:當(dāng)物體放在秤盤上時(shí)，壓力施給壓力傳感器，該傳感器的應(yīng)變片發(fā)生形變，從而使阻值發(fā)生變化，使電橋失去平衡輸出一個(gè)變化的模擬電壓信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大電路放大輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字電壓信號(hào)輸出到CPU運(yùn)算控制。CPU根據(jù)按鍵命令以及程序?qū)⑦@種結(jié)果輸出到顯示器，然后顯示稱重結(jié)果。
[0003]由于傳統(tǒng)電子秤都是有線連接，各個(gè)部分都是用線纜連接成一個(gè)整體，一般電子秤出現(xiàn)故障就需要對(duì)整體進(jìn)行維修或者淘汰；隨著無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多有線的設(shè)備被無(wú)線所替代，形成了一種全新的信息獲取和處理模式?，F(xiàn)有的智能電子秤都是秤盤和CPU一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)有顧客需要對(duì)商品稱重的時(shí)候，就需要排隊(duì)等候或者需要購(gòu)買多個(gè)電子秤;現(xiàn)有電子秤都是通過(guò)有線的方式進(jìn)行連接，在移動(dòng)的時(shí)候很不方便，需要整體進(jìn)行移動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定的多秤盤高精度電子秤控制裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種基于ZigBee技術(shù)的多秤盤高精度電子秤控制裝置，包括主控芯片，在主控芯片的輸入端設(shè)置至少I路AD采集模塊，設(shè)置在電子秤上的壓力傳感器與對(duì)應(yīng)的AD采集模塊連接，液晶顯示模塊與主控芯片實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。
[0006]前述的一種基于ZigBee技術(shù)的多秤盤高精度電子秤控制裝置中，所述主控芯片采用STM32F103ZET6作為核心主體，利用主控芯片中ZigBee無(wú)線星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將多路壓力傳感器信息傳給主控芯片內(nèi)。
[0007]前述的一種基于ZigBee技術(shù)的多秤盤高精度電子秤控制裝置中，所述主控芯片以內(nèi)部集成以太網(wǎng)MAC的STM32系列處理器STM32F103ZET6為核心，以太網(wǎng)控制芯片ENC28J60和CC2530為ZigBee無(wú)線收發(fā)模塊等模塊組成，ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器CC2530和STM32嵌入式以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)之間利用串行UART總線通信。
[0008]前述的一種基于ZigBee技術(shù)的多秤盤高精度電子秤控制裝置中，在ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器CC2530設(shè)置外圍電路，該外圍電路分別包括32MHz晶振XTALl其目的是提供時(shí)鐘源，射頻部分需要有高精度的電感L32UL331或L341、電容C341和PCB微波傳輸線來(lái)匹配RF輸入輸出的阻抗，其中CC2530的串口引腳與STM32的串口引腳相連。
[0009]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出了一種基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的多秤盤智能電子秤，秤盤通過(guò)組網(wǎng)的方式，由一個(gè)CPU來(lái)進(jìn)行控制，提高了電子秤的靈活性同時(shí)降低了其成本，在一個(gè)顯示屏上可以同時(shí)顯示各個(gè)秤盤的商品重量與價(jià)格，具有很大的實(shí)用性，給用戶帶來(lái)了很大的便捷。
【附圖說(shuō)明】
[0010]附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框架圖；
附圖2是本發(fā)明中電源模塊電路圖；
附圖3是本發(fā)明中UART串行接口電路圖；
附圖4是本發(fā)明中下載電路圖；
附圖5是本發(fā)明中主控芯片STM32103ZET6芯片引腳圖；
附圖6是本發(fā)明中主控芯片的引腳圖以太網(wǎng)控制器ENC28J60原理圖；
附圖7是本發(fā)明中按鍵與LED模塊電路原理圖；
附圖8是本發(fā)明中壓力傳感器模塊的電路原理圖；
附圖9是本發(fā)明中AD采集模塊電路原理圖；
附圖10是本發(fā)明中系統(tǒng)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明的實(shí)施例:一種基于ZigBee技術(shù)的多秤盤高精度電子秤控制裝置，如附圖1所示，包括主控芯片(1)，在主控芯片(I)的輸入端設(shè)置至少I路AD采集模塊(2)，設(shè)置在電子秤上的壓力傳感器(3)與對(duì)應(yīng)的AD采集模塊(2)連接，液晶顯示模塊(4)與主控芯片(I)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。
[0012]其中該主控芯片(2)采用STM32F103ZET6作為核心主體，利用主控芯片中ZigBee無(wú)線星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將多路壓力傳感器信息傳給主控芯片內(nèi)，該主控芯片(2)以內(nèi)部集成以太網(wǎng)MAC的STM32系列處理器STM32F103ZET6為核心，以太網(wǎng)控制芯片ENC28J60和CC2530為ZigBee無(wú)線收發(fā)模塊等模塊組成，ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器CC2530和STM32嵌入式以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)之間利用串行UART總線通信，在ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器CC2530設(shè)置外圍電路，該外圍電路分別包括32MHz晶振XTALl其目的是提供時(shí)鐘源，射頻部分需要有高精度的電感L32UL331或L341、電容C341和PCB微波傳輸線來(lái)匹配RF輸入輸出的阻抗，其中CC2530的串口引腳與STM32的串口引腳相連。
[0013]本實(shí)施例的原理是:通過(guò)STM32作為主控芯片，通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將多路傳感器信息上傳給STM32進(jìn)行處理，然后在顯示模塊進(jìn)行相應(yīng)的顯示。ZigBee網(wǎng)絡(luò)的工作流程為:首先由整合在網(wǎng)關(guān)內(nèi)的ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)組建一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，終端傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)搜索空間中的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，找到后加入到該網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)獲得某一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)時(shí)，由CPU對(duì)該節(jié)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行分析與處理。
[0014]具體硬件設(shè)計(jì)
一、ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
l、ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇 ZigBee網(wǎng)絡(luò)支持星狀、樹(shù)狀和網(wǎng)狀三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別依次是星狀網(wǎng)絡(luò)，樹(shù)(簇)狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。對(duì)這三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，對(duì)星狀網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，子節(jié)點(diǎn)完全可以由電池供電，耗電量比較大的就只有協(xié)調(diào)器一個(gè);而對(duì)于樹(shù)狀與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，它的一個(gè)協(xié)調(diào)器和多個(gè)路由器都需要大量的電能;在可靠性上，由于星型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，子節(jié)點(diǎn)直接與協(xié)調(diào)器相通信;其他兩種網(wǎng)絡(luò)要經(jīng)過(guò)路由傳送，一旦路由節(jié)點(diǎn)癱瘓，子節(jié)點(diǎn)將失去與主節(jié)點(diǎn)的通信;星型網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延要小于對(duì)等網(wǎng)絡(luò);最重要的是星型網(wǎng)絡(luò)造價(jià)更低。本設(shè)計(jì)選擇星形網(wǎng)絡(luò)。
[0015]2、星型網(wǎng)絡(luò)的組建與通信的實(shí)現(xiàn)
本設(shè)計(jì)是以CC2530協(xié)調(diào)器將每一路采集的壓力信息，通過(guò)以ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，協(xié)調(diào)器采用星型網(wǎng)絡(luò)與各節(jié)點(diǎn)間通信的實(shí)現(xiàn)。設(shè)置網(wǎng)絡(luò)時(shí)，使用Chipcon公司提供的開(kāi)發(fā)套件對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置。CC2530協(xié)調(diào)器通過(guò)NLMENETWORKFORMAT1Nrequest原語(yǔ)來(lái)組建一個(gè)新網(wǎng)絡(luò):協(xié)調(diào)器上電后，首先初始化協(xié)議棧，然后網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)發(fā)送MLMESCAN原語(yǔ)到MAC層對(duì)各個(gè)候選信道的峰值能量進(jìn)行檢測(cè)掃描，結(jié)果通過(guò)MLMESCANconfirm原語(yǔ)返回，協(xié)調(diào)器利用這一信息選擇合適的信道。選擇合適的信道后，則建立一個(gè)自己的網(wǎng)絡(luò)并選擇一個(gè)唯一的標(biāo)示符(PAN標(biāo)識(shí)符)，并通過(guò)MLME原語(yǔ)將其寫(xiě)為MAC層的MACPANID屬性。一旦選定了PAN標(biāo)識(shí)符，就說(shuō)明已經(jīng)建立了網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體向MAC層發(fā)出MLMESTART原語(yǔ)開(kāi)始運(yùn)行新的網(wǎng)絡(luò)，此后即可允許終端節(jié)點(diǎn)的ZigBee設(shè)備與其連接，接受它們傳輸?shù)母鞴?jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
[0016]終端節(jié)點(diǎn)上電后，首先應(yīng)用層向網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送NLME_NETW0RK_D I SCO VERY原語(yǔ)，原語(yǔ)中包含需要掃描的信道參數(shù)和掃描時(shí)間參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)層收到原語(yǔ)后，向MAC層發(fā)送MLME_SCAN_request原語(yǔ)請(qǐng)求MAC層執(zhí)行主動(dòng)掃描。MAC層在掃描過(guò)程中一旦接收到有效長(zhǎng)度不為零的信標(biāo)，將向網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送MLME_BEACON_NOTYFY_indicat1n原語(yǔ)，網(wǎng)絡(luò)層接收到原語(yǔ)后向應(yīng)用層發(fā)送NLME_NETWORK_DISCOVEIW_confirm原語(yǔ)，收到該原語(yǔ)后，應(yīng)用層即得到了當(dāng)前鄰近的網(wǎng)絡(luò)情況，選擇一個(gè)網(wǎng)絡(luò)加入。然后發(fā)送NLME_JOIN_requeSt原語(yǔ)，設(shè)置欲加入的網(wǎng)絡(luò)PAN標(biāo)識(shí)符參數(shù)，接著網(wǎng)絡(luò)層向MAC層發(fā)送MLME_ASSOCIATE_request原語(yǔ)用于連接網(wǎng)絡(luò)，如果連接成功，網(wǎng)絡(luò)層將收到MLME_ASSOCIATE_conf irm原語(yǔ)確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)連接成功，并把新連接的設(shè)備增加到鄰接表中，接著網(wǎng)絡(luò)層向應(yīng)用層發(fā)送MLME_JOIN_confirm原語(yǔ)，終端設(shè)備成功加入網(wǎng)絡(luò)。終端采集節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)成功后，它即通過(guò)協(xié)調(diào)器發(fā)送的信標(biāo)與協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)同步，開(kāi)始按周期采集各自數(shù)據(jù)值，并將數(shù)據(jù)傳送給協(xié)調(diào)器。
[0017]二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的硬件平臺(tái)是以內(nèi)部集成以太網(wǎng)MAC的STM32系列處理器STM32F103ZET6為核心，以太網(wǎng)控制芯片ENC28J60和CC2530為ZigBee無(wú)線收發(fā)模塊等模塊組成。ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器CC2530和STM32嵌入式以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)之間利用串行UART總線通信，構(gòu)成無(wú)線智能電子秤平臺(tái)。
[0018]1、ZigBee協(xié)調(diào)器的硬件設(shè)計(jì)
ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)，該模塊選用了TI公司的CC2530芯片來(lái)設(shè)計(jì)，在片內(nèi)集成了8位的8051MCU，自帶了AD、定時(shí)器、協(xié)同處理器等資源。該模塊性價(jià)比高，而且使用壽命長(zhǎng)，非常適合用在本設(shè)計(jì)上。
[0019]為構(gòu)建一個(gè)完整的ZigBee協(xié)調(diào)器，外圍電路需要32MHz晶振XTALl為內(nèi)部微處理器提供時(shí)鐘源，射頻部分需要有高精度的電感(1321丄331丄341)、電容(0341)和?08微波傳輸線來(lái)匹配RF輸入輸出的阻抗。其中CC2530的串口引腳(P0_2和P0_3)與STM32的UART串口(PA_2和PA_3)引腳相連。
[0020]I)、電源模塊設(shè)計(jì)
電源模塊是給整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，通過(guò)穩(wěn)壓芯片穩(wěn)定電壓，其電路圖如圖2所示。
[0021]2)、UART串行接口電路設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)CPU與上位機(jī)的通信，即將協(xié)調(diào)器采集到的數(shù)據(jù)輸給計(jì)算機(jī)，方便用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步的分析與處理，須設(shè)計(jì)UART串行接口電路。其電路如圖3所示。
[0022]3)、下載電路設(shè)計(jì)
采用JLINK V8做程序的下載與在線仿真，方便管理員對(duì)電子秤進(jìn)行功能修改，采用了20針標(biāo)準(zhǔn)JTAG調(diào)試接口，可以直接和JLINK、ULINK等仿真器連接，其接口原理圖如圖4所示。
[0023]2、嵌入式硬件設(shè)計(jì)
STM32采用CorteX-M3內(nèi)核，是一種將數(shù)