基于ZigBee技術的多秤盤高精度電子秤控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及自控控制技術，尤其是一種基于ZigBee技術的多秤盤高精度電子秤控制裝置。
【背景技術】
[0002]隨著微電子技術的應用與發展，人們為了改變傳統稱重工具在使用中存在的問題，設計了各式各樣創新型的電子秤。電子秤不僅僅是人們生活中的必需品，也同時應用到工業生產中。由于應用環境的不斷變化，電子秤的精度要求也越來越高，傳統的電子秤越來越不滿足人們的需求。一般電子秤的工作原理是:當物體放在秤盤上時，壓力施給壓力傳感器，該傳感器的應變片發生形變，從而使阻值發生變化，使電橋失去平衡輸出一個變化的模擬電壓信號。該信號經放大電路放大輸出到模數轉換器，轉換成便于處理的數字電壓信號輸出到CPU運算控制。CPU根據按鍵命令以及程序將這種結果輸出到顯示器，然后顯示稱重結果。
[0003]由于傳統電子秤都是有線連接，各個部分都是用線纜連接成一個整體，一般電子秤出現故障就需要對整體進行維修或者淘汰；隨著無線技術的發展，越來越多有線的設備被無線所替代，形成了一種全新的信息獲取和處理模式。現有的智能電子秤都是秤盤和CPU一一對應，當有顧客需要對商品稱重的時候，就需要排隊等候或者需要購買多個電子秤;現有電子秤都是通過有線的方式進行連接，在移動的時候很不方便，需要整體進行移動。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是:提供一種結構簡單，工作穩定的多秤盤高精度電子秤控制裝置，以克服現有技術的不足。
[0005]本發明是這樣實現的:
一種基于ZigBee技術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置至少I路AD采集模塊，設置在電子秤上的壓力傳感器與對應的AD采集模塊連接，液晶顯示模塊與主控芯片實現互聯。
[0006]前述的一種基于ZigBee技術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無線星狀網絡拓撲結構將多路壓力傳感器信息傳給主控芯片內。
[0007]前述的一種基于ZigBee技術的多秤盤高精度電子秤控制裝置中，所述主控芯片以內部集成以太網MAC的STM32系列處理器STM32F103ZET6為核心，以太網控制芯片ENC28J60和CC2530為ZigBee無線收發模塊等模塊組成，ZigBee無線傳感網絡協調器CC2530和STM32嵌入式以太網網關之間利用串行UART總線通信。
[0008]前述的一種基于ZigBee技術的多秤盤高精度電子秤控制裝置中，在ZigBee無線傳感網絡協調器CC2530設置外圍電路，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方案，與現有技術相比，本發明提出了一種基于ZigBee無線技術的多秤盤智能電子秤，秤盤通過組網的方式，由一個CPU來進行控制，提高了電子秤的靈活性同時降低了其成本，在一個顯示屏上可以同時顯示各個秤盤的商品重量與價格，具有很大的實用性，給用戶帶來了很大的便捷。
【附圖說明】
[0010]附圖1是本發明的結構框架圖；
附圖2是本發明中電源模塊電路圖；
附圖3是本發明中UART串行接口電路圖；
附圖4是本發明中下載電路圖；
附圖5是本發明中主控芯片STM32103ZET6芯片引腳圖；
附圖6是本發明中主控芯片的引腳圖以太網控制器ENC28J60原理圖；
附圖7是本發明中按鍵與LED模塊電路原理圖；
附圖8是本發明中壓力傳感器模塊的電路原理圖；
附圖9是本發明中AD采集模塊電路原理圖；
附圖10是本發明中系統流程圖。
【具體實施方式】
[0011]本發明的實施例:一種基于ZigBee技術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)的輸入端設置至少I路AD采集模塊(2)，設置在電子秤上的壓力傳感器(3)與對應的AD采集模塊(2)連接，液晶顯示模塊(4)與主控芯片(I)實現互聯。
[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無線星狀網絡拓撲結構將多路壓力傳感器信息傳給主控芯片內，該主控芯片(2)以內部集成以太網MAC的STM32系列處理器STM32F103ZET6為核心，以太網控制芯片ENC28J60和CC2530為ZigBee無線收發模塊等模塊組成，ZigBee無線傳感網絡協調器CC2530和STM32嵌入式以太網網關之間利用串行UART總線通信，在ZigBee無線傳感網絡協調器CC2530設置外圍電路，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]本實施例的原理是:通過STM32作為主控芯片，通過ZigBee無線網絡將多路傳感器信息上傳給STM32進行處理，然后在顯示模塊進行相應的顯示。ZigBee網絡的工作流程為:首先由整合在網關內的ZigBee協調器節點組建一個ZigBee網絡，終端傳感器節點會自動搜索空間中的ZigBee網絡，找到后加入到該網絡中。當獲得某一個傳感器節點的數據時，由CPU對該節點信號進行分析與處理。
[0014]具體硬件設計
一、ZigBee無線傳感網絡設計
l、ZigBee無線網絡拓撲結構的選擇 ZigBee網絡支持星狀、樹狀和網狀三種網絡拓撲結構，分別依次是星狀網絡，樹(簇)狀網絡和網狀網絡。對這三種網絡拓撲結構進行比較，對星狀網絡來說，子節點完全可以由電池供電，耗電量比較大的就只有協調器一個;而對于樹狀與網狀網絡來說，它的一個協調器和多個路由器都需要大量的電能;在可靠性上，由于星型網絡的結構簡單，子節點直接與協調器相通信;其他兩種網絡要經過路由傳送，一旦路由節點癱瘓，子節點將失去與主節點的通信;星型網絡傳輸時延要小于對等網絡;最重要的是星型網絡造價更低。本設計選擇星形網絡。
[0015]2、星型網絡的組建與通信的實現
本設計是以CC2530協調器將每一路采集的壓力信息，通過以ZigBee網絡進行數據發送，協調器采用星型網絡與各節點間通信的實現。設置網絡時，使用Chipcon公司提供的開發套件對網絡進行配置。CC2530協調器通過NLMENETWORKFORMAT1Nrequest原語來組建一個新網絡:協調器上電后，首先初始化協議棧，然后網絡層通過發送MLMESCAN原語到MAC層對各個候選信道的峰值能量進行檢測掃描，結果通過MLMESCANconfirm原語返回，協調器利用這一信息選擇合適的信道。選擇合適的信道后，則建立一個自己的網絡并選擇一個唯一的標示符(PAN標識符)，并通過MLME原語將其寫為MAC層的MACPANID屬性。一旦選定了PAN標識符，就說明已經建立了網絡，此時網絡層管理實體向MAC層發出MLMESTART原語開始運行新的網絡，此后即可允許終端節點的ZigBee設備與其連接，接受它們傳輸的各節點的數據。
[0016]終端節點上電后，首先應用層向網絡層發送NLME_NETW0RK_D I SCO VERY原語，原語中包含需要掃描的信道參數和掃描時間參數，網絡層收到原語后，向MAC層發送MLME_SCAN_request原語請求MAC層執行主動掃描。MAC層在掃描過程中一旦接收到有效長度不為零的信標，將向網絡層發送MLME_BEACON_NOTYFY_indicat1n原語，網絡層接收到原語后向應用層發送NLME_NETWORK_DISCOVEIW_confirm原語，收到該原語后，應用層即得到了當前鄰近的網絡情況，選擇一個網絡加入。然后發送NLME_JOIN_requeSt原語，設置欲加入的網絡PAN標識符參數，接著網絡層向MAC層發送MLME_ASSOCIATE_request原語用于連接網絡，如果連接成功，網絡層將收到MLME_ASSOCIATE_conf irm原語確認網絡連接成功，并把新連接的設備增加到鄰接表中，接著網絡層向應用層發送MLME_JOIN_confirm原語，終端設備成功加入網絡。終端采集節點加入網絡成功后，它即通過協調器發送的信標與協調器實現同步，開始按周期采集各自數據值，并將數據傳送給協調器。
[0017]二、系統硬件設計
系統的硬件平臺是以內部集成以太網MAC的STM32系列處理器STM32F103ZET6為核心，以太網控制芯片ENC28J60和CC2530為ZigBee無線收發模塊等模塊組成。ZigBee無線傳感網絡協調器CC2530和STM32嵌入式以太網網關之間利用串行UART總線通信，構成無線智能電子秤平臺。
[0018]1、ZigBee協調器的硬件設計
ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議，是一種短距離、低功耗的無線通信技術，該模塊選用了TI公司的CC2530芯片來設計，在片內集成了8位的8051MCU，自帶了AD、定時器、協同處理器等資源。該模塊性價比高，而且使用壽命長，非常適合用在本設計上。
[0019]為構建一個完整的ZigBee協調器，外圍電路需要32MHz晶振XTALl為內部微處理器提供時鐘源，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)、電源模塊設計
電源模塊是給整個系統進行供電，通過穩壓芯片穩定電壓，其電路圖如圖2所示。
[0021]2)、UART串行接口電路設計
為了實現CPU與上位機的通信，即將協調器采集到的數據輸給計算機，方便用戶對數據進一步的分析與處理，須設計UART串行接口電路。其電路如圖3所示。
[0022]3)、下載電路設計
采用JLINK V8做程序的下載與在線仿真，方便管理員對電子秤進行功能修改，采用了20針標準JTAG調試接口，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、嵌入式硬件設計
STM32采用CorteX-M3內核，是一種將數