基于SmaU RTOS51的汽車(chē)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重儀的設計
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動(dòng)態(tài)汽車(chē)稱(chēng)重是汽車(chē)以一定的速度經(jīng)過(guò)一定寬度的稱(chēng)重臺面，由稱(chēng)重臺面測出汽車(chē)每個(gè)軸的重量，然后累加得出汽車(chē)總重。該稱(chēng)重過(guò)程是一個(gè)強實(shí)時(shí)過(guò)程，需要單片機及時(shí)采集汽車(chē)每個(gè)軸的數據并快速計算其重量。如果單片機速度過(guò)慢或者程序設計不合理，就會(huì )給儀表帶來(lái)穩定性和可靠性的問(wèn)題。當前很多智能儀表的軟件采用前/后臺系統設計，整個(gè)應用程序是一個(gè)無(wú)限的循環(huán)，后臺程序循環(huán)調用相應的函數完成相應的操作，中斷服務(wù)程序處理異步事件。這種傳統的程序設計思路有著(zhù)明顯的不足。整個(gè)應用程序是一個(gè)有機的整體，使得實(shí)時(shí)應用程序的設計和擴展困難，時(shí)間要求苛刻的事件難以達到快捷有效的處理，對事件的串行處理使得資源得不到很好的利用。在智能儀表中移植嵌入式操作系統能較好的解決以上問(wèn)題，并使軟件開(kāi)發(fā)工作變得規范、容易測試，實(shí)現模塊化編程和縮短開(kāi)發(fā)周期。當然RTOS本身需要占用一定的資源，隨著(zhù)半導體技術(shù)的發(fā)展，器件的性能不斷上升、成本不斷下降，使得RTOS所消耗的成本不再重要。汽車(chē)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重儀就是移植了嵌入式操作系統，在實(shí)際應用中增強了系統穩定性和可靠性。
2 系統總體方案
汽車(chē)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重儀主要由數據采集模塊、數據處理模塊、顯示模塊、數據通訊模塊、外部存儲器和外部看門(mén)狗組成，如圖1所示。數據采集模塊負責將稱(chēng)重傳感器檢測到的重量信號放大、濾波，轉換成數字信號傳送給CPU；CPU負責與各個(gè)外設的通訊和重量信號的分析和處理，并將處理完的重量信號發(fā)送給顯示模塊和通訊模塊；顯示模塊負責重量信號的顯示：通訊模塊負責將重量信號發(fā)送到上位機；外部存儲器存放儀表的參數：按鍵用來(lái)設置和修改儀表參數；外部看門(mén)狗用來(lái)提高儀表的抗干擾能力，增強儀表的穩定性。
3 硬件電路設計
3．1 數據采集模塊
由于稱(chēng)重儀表需要高精度，采用外接A／D轉換器，選用CS5532。該器件是美國Cirrus Logic公司推出的一種具有極低噪音的多通道型模擬／數字轉換器，由于其采用電荷平衡技術(shù)和極低噪聲的可編程增益斬波穩定測量放大器，內部集成了放大和濾波功能，可得到高達24位分辨率的輸出結果，且具有高動(dòng)態(tài)范圍和靈活的電源配置選項等優(yōu)點(diǎn)，使得該器件非常適合于動(dòng)態(tài)稱(chēng)重。其基準電壓由專(zhuān)門(mén)的基準電壓器件AD780提供。電路如圖2所示。
3．2 微處理器和外部存儲器
微處理器是系統的核心，其性能的好壞直接決定了稱(chēng)重系統的準確性、穩定性和可靠性?；谄?chē)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重儀對精度和實(shí)時(shí)性的要求，選用PHILIPS公司的P89C668單片機。它具有以下特點(diǎn)：
①片內帶有8 KB RAM，64 KB Flash存儲器，該存儲器既可并行編程也可串行編程(ISP)，在實(shí)際的成型產(chǎn)品中可通過(guò)ISP升級用戶(hù)程序；②該器件在6個(gè)時(shí)鐘周期內執行一條指令，是傳統的80C51的2倍；在每個(gè)機器周期，6個(gè)時(shí)鐘周期下速度高達20 MHz(相當于40 MHz性能)；③該器件有4個(gè)8位I／O端口，3個(gè)16位定時(shí)器／事件計數器，多中斷源，4個(gè)優(yōu)選級，可嵌套中斷結構，一個(gè)增強型UART和片內振蕩器及時(shí)序電路；這些資源為系統的硬件設計提供足夠的I／O端口，為軟件復雜功能的實(shí)現和未來(lái)程序的擴展，提供了足夠的程序存儲空間，為重量數據的采樣、濾波和稱(chēng)重算法的實(shí)現，提供了足夠的數據存儲空間，可采用ISP功能實(shí)現產(chǎn)品的軟件升級。
外部存儲器采用ATMEL公司的AT24C512器件，擁有64 KB存儲容量、I2C接口的電可擦除非易失EEPROM存儲器，為設置和校準參數提供存儲空間。
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