本文介紹一種防作弊電子計價秤設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，針對容易作弊的稱重傳感 器輸出信號電路、信號放大器電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D)電路，給出了硬件、軟件的防作 弊的具體解決方法。

1.引言

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子計價秤作為 計量器具廣泛用于商貿(mào)領(lǐng)域。同時電子計價秤也 成了某些黑心商販、不法分子牟取暴利的工具，他們通過特殊的手段對電子計價秤內(nèi)部進(jìn)行非法 改裝、加裝電路開關(guān)、遙控裝置等作弊手段，以 達(dá)到缺斤少兩的目的，嚴(yán)重?fù)p害消費者的利益；這一問題不解決，不僅會助長社會弄虛作假的歪 風(fēng)邪氣，而且對我國的質(zhì)量體系和誠信體系勢必 產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊。為了解決傳統(tǒng)電子計價秤防作 弊設(shè)計方面的不足，本文從技術(shù)上給出一種電子 計價秤防作弊方法，從電子計價秤的硬件、軟件 上整體防作弊，將從源頭上打擊作弊現(xiàn)象，樹立 消費者對計量器具的信心，具有較好的社會效益。

2.電子計價秤工作原理及框圖

一般電子計價秤均由稱重傳感器信號電路、信號放大器電路、A/D轉(zhuǎn)換電路（包括模擬放大、濾波（有些是集成于A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部）、A/D轉(zhuǎn)換 器)、單片機(jī)、鍵盤、數(shù)字顯示器及穩(wěn)壓電路等組 成，如圖1所示。

電子計價秤的工作原理：稱重傳感器在受重 力作用后產(chǎn)生一個與該重力成正比的毫伏級模擬 電壓信號。該信號經(jīng)放大，濾波后送至模數(shù) (A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號，最后由 單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，接收并處理鍵盤輸入的操 作命令，同時將處理結(jié)果輸出到數(shù)字顯示器進(jìn)行 稱量顯示。

3.影響電子計價秤準(zhǔn)確度的主要電路

從電子計價秤工作原理可以看出，容易影響 電子計價秤準(zhǔn)確度的主要有三部分電路，第一是 稱重傳感器信號電路，第二是信號放大器電路， 第三是模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 (A/D） 電路。

3.1稱重傳感器信號電路 目前市場上的電子計價秤使用稱重傳感器一般是電阻應(yīng)變片式傳感器，傳感器輸出的信號大 小是根據(jù)傳感器上加載的重量負(fù)荷的大小和傳感 器的供橋電壓。因此，只要改變傳感器輸出電阻 或改變傳感器的供橋電壓，就能改變傳感器的輸 出信號大小，即改變了電子計價秤的數(shù)字顯示器 上顯示稱重值的大小。

3.2信號放大器電路

因稱重傳感器輸出信號是毫伏級模擬電壓信 號，該信號需要經(jīng)放大后才能送至模數(shù)（A/D轉(zhuǎn) 換器處理，當(dāng)改變放大器電路的反饋電阻便能改 變放大器的增益（即放大倍數(shù)），從而改變輸出信 號的幅度，即改變了電子計價秤的數(shù)字顯示器上 顯示稱重值的大小。

3.3模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D電路 該電路有一個基準(zhǔn)電壓（即參考電壓），基準(zhǔn) 電壓決定了模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D的轉(zhuǎn)換靈敏度。 當(dāng)改變參考電壓便能改變模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D靈 敏度，從而改變了電子計價秤的數(shù)字顯示器上顯 示稱重值的大小。

4.作弊手段及電路原理

常見的技術(shù)作弊手段，是對電子計價秤內(nèi)部 的稱重傳感器輸出信號電路、信號放大器電路、 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換等電路，進(jìn)行非法改裝、加 裝電路開關(guān)、遙控裝置等，具有較強(qiáng)隱蔽性的作 弊手法，從而達(dá)到缺斤少兩的目的。

稱重傳感器信號電路，作弊手段有在該電路中串入電阻或并入電阻，改變傳感器的供橋電壓， 即提高稱重傳感器的供橋電壓，使稱重傳感器輸 出信號增加，從而導(dǎo)致電子計價秤的顯示重量比 實際重量多。

信號放大器電路，作弊手段是增大信號放大 器電路的反饋電阻，減少反饋量，提高放大比， 從而導(dǎo)致電子計價秤的顯示重量比實際重量多。

模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換_電路，作弊手段是減小 該電路的基準(zhǔn)電壓，使得模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D靈 敏度增大，從而導(dǎo)致電子計價秤的顯示重量比實 際重量多。

5.硬件的設(shè)計

針對容易影響電子計價秤準(zhǔn)確度的三部分電 路，在硬件設(shè)計上進(jìn)行了改進(jìn)。第一在稱重傳感 器信號電路中，增加了稱重傳感器的輸出電阻和 供橋電壓檢測電路，采取了對輸出電阻和供橋電 壓與出廠前被記錄單片機(jī)內(nèi)部存儲器數(shù)據(jù)進(jìn)行比 較措施。第二在信號放大器電路上，采用內(nèi)部帶 有放大器的雙通道A/D芯片，取消了外部信號放 大電路，杜絕了放大電路的增益被人為改變。第 三在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換_電路中，增加A/D芯片 參考電壓檢測電路。采取了對參考電壓與出廠前 被記錄單片機(jī)內(nèi)部存儲器數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗措施，電 路如圖2所示。

電路采用帶放大器的雙通道A/D的CS5532芯 片和電子開關(guān)CD4066芯片等元器件，組成了對稱 重傳感器輸出電阻、供橋電壓、A/D芯片的參考電 壓檢測電路。

CS5532芯片是美國Cirrus Logic公司推出的雙 通道24位高集成度的A-1模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由于采 用了電荷平衡技術(shù)，其性能可以達(dá)到24位。該系 列ADC非常適合測量稱重顯示器應(yīng)用領(lǐng)域的單/ 雙極性小信號。片內(nèi)集成放大電路，可編程放大； 差動信號輸入；兩個模擬通道編程選擇。具有極 高的穩(wěn)定性、速度和極低非線性和溫漂。電路中 芯片的通道1 (An)內(nèi)部帶信號放大器，專門用 于采樣重量信號，通道2 (Ain2內(nèi)部帶信號放大 器，用來采樣傳感器電阻、傳感器供橋電壓及A/D 芯片參考電壓。

稱重傳感器輸出的重量信號的處理：當(dāng)電路 中CD4066芯片的模擬電子開關(guān)SWA、SWC、 SWD斷開，SWB閉合時，稱重傳感器輸出的重量 信號送至CS5532的（1、2腳)Ain1輸入端，經(jīng) 過CS5532內(nèi)部放大器放大后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，其 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送至單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)處理后在重 量窗口顯示。

傳感器電阻采樣信號的處理：當(dāng)電路中 CD4066芯片的模擬電子開關(guān)SWA、SWC、SWD 閉合，SWB斷開時，由R3、R4組成分壓電路， 經(jīng)過 R5、R11 后送至 CS5532 (19、20 腳 Ain2 輸入端，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換將結(jié)果送至單片機(jī)，與 電子秤出廠前被記錄的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

稱重傳感器供橋電壓和A/D參考電壓的處理， 當(dāng)電路中CD4066芯片的模擬電子開關(guān)SWA、 SWC、SWD斷開，SWB閉合，傳感器的供橋電壓 經(jīng)應(yīng)變電阻分壓后，再經(jīng)過R5、R6分壓后送至 CS5532 (20腳）Ain2+的輸入端，而CS5532的參 考電壓（12腳經(jīng)R7、R9分壓后送至CS5532 (19腳)Ain2-的輸入端，這樣就得到了傳感器供 橋電壓和A/D參考電壓的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換 將結(jié)果送至單片機(jī)，與電子秤出廠前被記錄的原 始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

6.軟件的設(shè)計

軟件流程圖如圖3所示，當(dāng)電子計價秤開機(jī) 進(jìn)行初始化后，通過程序?qū)δM電子開關(guān)閉合和 斷開的控制，分時從Ain1和Ain2對重量信號、傳 感器電阻、傳感器供橋電壓及A/D參考電壓等進(jìn) 行采樣，將采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果送入單片機(jī)，與電 子計價秤出廠時被保存在存儲器中原始數(shù)據(jù)進(jìn)行 比較，如果數(shù)據(jù)判斷一致的，則電子計價秤正常 工作，如果數(shù)據(jù)判斷不一致，則認(rèn)為電子計價秤 被人為改變或作弊，這時電子秤顯示“存在異常” 的特定符號，禁止用戶繼續(xù)使用電子計價秤。

7.結(jié)束語

本文提出的防作弊電子計價秤的設(shè)計與實現(xiàn)， 其設(shè)計方法可從源頭上打擊非法改裝、加裝電路 開關(guān)、遙控裝置等作弊手段，從而保證市場的公 平公正，維護(hù)廣大消費者利益，該電子計價秤具 有廣泛的應(yīng)用前景。