高精度硬币数量统计系统设计与实现.pdf

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1、·1O2·工业仪表与自动化装置2014年第3期高精度硬币数量统计系统设计与实现柯若维，林凌鹏，赵伟杰(杭州电子科技大学生命信息与仪器工程学院，杭州310018)摘要：为快速统计同一种硬币的数量，介绍了一种高精度硬币数量统计系统。采用高精度电阻应变式压力传感器和16位高精度模数转换器ADS1110，并经过低功耗单片机数据采集和最小二乘法处理，消除测量系统的非线性。对1角、5角及1元的硬币测量结果显示，在满量程下，该系统的数量统计误差为0。关键词：低功耗；高精度模数转换器；压力传感器；硬币数量测量中图分类号：TP274文献标志码：B文

2、章编号：1000—0682(2014)03—0102—02DesignandimplementationofthepreciouscoinscountingsystemKERuowei，LINLingpeng，ZHAOWeijie(CollegeofLifeInformationScience&，m￡m，nen￡Engineering，HangzhouDianziUniversity，Hangzhou310018，China)Abstract：Thepaperelaboratestheprincipleoftheaccuracyi

3、nstrumentinordertocountthenumberofcoins．Apressuresensoranda16一bitA／DconverterADS1l10areadoptedinthepreciouscoinscountingsystem．TodealwiththedatabyMCUandleastsquaremethod，decreasetheerrorofthesys—tem．Thecountingresultsdisplayinthe1comers，5comersand1yuancoin，thefullrang

4、e，thenumberofstatisticaeerrorofthesystemis0．Keywords：lowpowerconsumption；nigh—accuracyA／Dconverter；pressuresensor；coinscounting0SI-'-¨力在公交公司、银行等场合，需要统计大量硬币，额定负~j：／kg1，2，5使用传统的人工统计方法存在耗时、费力、统计精确额定输出／(mV／V)1．0±O．15度等问题。根据同一硬币的重量相同的特点，利用非线性0．03％F．S高精度传感器及高精度的模数转换器，即可实现快重

5、复性0．03％F．S速的硬币数量统计。电阻应变式压力传感器的工作输出温度影响／℃0．01％F．S原理是通过外力使薄片变形而产生压电阻抗效应。零点温度影响／℃0．O5％F．S把压力传感器阻抗的变化转换成电压信号，经高精输入阻抗／n1115±10％度模数转换，并采用最小二乘进行非线性校正，使系输出阻抗／n1000±1O％统精度可达到0．1％之内。最大工作电压15VDC1压力传感器电阻应变式压力传感器由弹性体、电阻应变片2测量系统电路电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体2．1模数转换模块承受载荷产生变形时，电阻应变片受到拉伸或

6、压缩ADS1110是一种可连续自校准的16位A／D，带变形后，它的阻值将发生变化，从而使电桥失去平有差分输入，其串行接口为IC总线，占用CPU资衡，产生相应的差动信号，供后续电路测量和处源少，外围电路简单。其原理如图1所示。2．2信号放大模块收稿日期：2013一l1—05由于压力传感器产生的信号的幅值为微伏级作者简介：柯若维(1992)，杭州电子科技大学生命信息与仪器别，A／D模块无法直接采集，所以通过放大电路对工程学院本科生。联系作者：赵伟杰，zwj@hdu．edu．ca。其进行将近1000倍的放大。系统采用运放2014年第3期

7、工业仪表与自动化装置·103·AD620。AD620是高精度仪表运放，使用简单，低噪3数据计算及处理音，具有极高的共模抑制比。其放大倍率只需调节一个电阻值即可。电路原理如图2所示。3．1测量的重量计算压力传感器输出的信号为电压信号，经过放大和测量，得到的是一个较大的电压值。在计算中需V1将电压值转换为重量，转换公式如下：ADSlllOG=V~fakn／65536(1)图1ADS1110模块电路式中：G为总重量，o为A／D电路测量的数值，'／r为A／D转换参考电压，k为压力传感器系数，n为信号放大的倍数。3．2硬币个数计算V得到硬币

8、的总质量后，根据单个质量可以得出硬币数量，转换公式如下：v_AD620N=G／m(2)其中：G为总重量，m为要测硬币的单个重量，Ⅳ为硬币个数。m需要根据测量硬币的类型进行改变。3．3最dx-乘法Cl压力传感器并不是完全的线性元件，在实际数据采样过程