常見電子衡器計(jì)量檢定以及防作弊監(jiān)控器的設(shè)計(jì)

文/王春生

常見電子衡器計(jì)量檢定以及防作弊監(jiān)控器的設(shè)計(jì)

文/王春生

信陽(yáng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心

討論衡器檢定相關(guān)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)前技術(shù)及環(huán)境所了解的相關(guān)工作中存在的問(wèn)題展開進(jìn)一步深入剖析，并提出了一種防止電子衡器作弊的方法，設(shè)計(jì)了一種基于MCS-51單片機(jī)的通用型衡器防作弊監(jiān)控器。

電子衡器；計(jì)量檢定；防作弊監(jiān)控器；設(shè)計(jì)

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)的發(fā)展思路正逐步轉(zhuǎn)換到如何為顧客提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，真正滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)計(jì)量工作的需求。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，各種新技術(shù)、新工具在人們?nèi)粘Ｉ钪械玫搅藦V泛應(yīng)用，逐步將人們帶人經(jīng)濟(jì)的發(fā)展時(shí)代，而作為市場(chǎng)交易活動(dòng)主要計(jì)量工具的衡器，其功能技術(shù)也在得以不斷完善發(fā)展，在各行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、貿(mào)易結(jié)算活動(dòng)中發(fā)揮了不可替代的重要作用。結(jié)合衡器高精度、多功能、多用途的使用需要，也必須加強(qiáng)對(duì)其計(jì)量準(zhǔn)確性和可靠性的改善提升，而這一切都離不開電子計(jì)量測(cè)試技術(shù)，離不開對(duì)衡器的計(jì)量檢定。然而，目前我國(guó)衡器檢定工作中還存在諸多問(wèn)題，不法商家為了一已私利，從制造、銷售、加鉛增鉈和改變重點(diǎn)刀、支點(diǎn)刀、力點(diǎn)刀的距離來(lái)改變真實(shí)稱量的方法，到現(xiàn)在更為先進(jìn)的使用可搖控或改變量值的高端計(jì)量產(chǎn)品。有必要對(duì)我們的檢定思路展開進(jìn)一步探索，有效保障國(guó)家和人民的利益不受損失，實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的健康有序發(fā)展。

1 衡器計(jì)量檢定存在的問(wèn)題分析和防作弊方法

衡器檢定是由縣級(jí)以上政府計(jì)量行政部門授權(quán)或者委托的專業(yè)機(jī)構(gòu)執(zhí)行，這些專業(yè)機(jī)構(gòu)都或多或少存在問(wèn)題，有省直管、市直管、和縣級(jí)主管，所投入的設(shè)備、資金、人員墻訓(xùn)各不相同。主要表現(xiàn)在：（1）衡器數(shù)字化越來(lái)越高要求，專業(yè)機(jī)構(gòu)技術(shù)人員培訓(xùn)時(shí)間短傳授經(jīng)驗(yàn)少，但是往往都是先上崗后培訓(xùn)，對(duì)衡器檢定業(yè)務(wù)不熟悉，也極容易造成對(duì)衡器檢定業(yè)務(wù)操作不規(guī)范。（2）受經(jīng)費(fèi)限制而造成檢定機(jī)構(gòu)的設(shè)施、設(shè)備與檢定工作要求不相適應(yīng)。與此同時(shí)，如祛碼數(shù)量不足、（以及在具體檢定環(huán)節(jié)沒(méi)有帶足帶全標(biāo)準(zhǔn)祛碼），后者也主要受限于交通工具的缺失（交通費(fèi)用極高）最主要的是防作弊的判斷方法（實(shí)地檢查）。

針對(duì)某些大型衡器而言不法商家都是利用加裝電子芯片搖控的方法，分別區(qū)分在電子表頭內(nèi)，表頭后插頭位置，傳感器接線中心及接線盒內(nèi)部。想避免此類情況發(fā)生就需要我們的檢定員細(xì)心的檢查了。安裝此類搖控芯片有一個(gè)共同點(diǎn)就是在芯片上都有一個(gè)信號(hào)接收的長(zhǎng)線或是以螺紋方式卷成一個(gè)彈簧樣式的東西安置在圖上三個(gè)部位，在者都需要用仿車庫(kù)搖控器樣式的東西，必需觀看大屏幕或表頭隨重物重量上秤下秤時(shí)按下增加重量鍵或是減少重量鍵，只要注意此環(huán)節(jié)就不會(huì)讓不法分子鉆了空子。檢定前查看接線盒，表頭內(nèi)及表頭后接線是否有子母頭連接，這都是檢查是否安裝作弊裝置的重要部位。再者在檢定人員維修大型衡器過(guò)程中更換新傳感器，在確定表頭、接線盒、線路沒(méi)有問(wèn)題，更換的傳感器是正常的、可以匹配該電子秤但卻怎樣也不能組網(wǎng)時(shí)，應(yīng)該查找安裝作弊芯片的部位。

2 一種通用型電子衡器防作弊監(jiān)控器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目前市場(chǎng)上在用電子衡器的作弊方法很多，為此，本文提出了一種防止電子衡器作弊的方法，設(shè)計(jì)了一種基于MCS-51單片機(jī)的通用型衡器防作弊監(jiān)控器。

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)。防作弊環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。無(wú)論是從電子衡器的軟件還是硬件的改變來(lái)影響測(cè)量結(jié)果，只要抓住以下幾個(gè)核心問(wèn)題就可以從根本上防止電子衡器的作弊，一是重量的輸入先從數(shù)據(jù)源人手，為了從壓力傳感器獲得正確的重量值（實(shí)質(zhì)上是電壓值），需要直接從傳感器獲得數(shù)據(jù)，中間不通過(guò)任何環(huán)節(jié)，避免其問(wèn)軟硬件作弊的可能。二是價(jià)格的計(jì)算計(jì)算出真實(shí)的價(jià)格才能發(fā)現(xiàn)、防止作弊的發(fā)生。三是價(jià)格的顯示得出結(jié)論之后，對(duì)于顯示的控制尤為重要，否則即使發(fā)現(xiàn)了作弊，也不能將正確結(jié)果顯示出來(lái)，功能即宣告失敗。

2.2防作弊原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為此，提出電子衡器防作弊方案，原理圖如圖1所示。

圖1 衡器防作弊方案的原理圖

圖1中，虛線部分為防作弊監(jiān)控器的硬件結(jié)構(gòu)圖。衡器的壓力傳感器采集到的電信號(hào)分成兩路：一路經(jīng)衡器自身的電路；另一路至衡器防作弊監(jiān)控器。這兩路電信號(hào)經(jīng)由處理可分別得到測(cè)量結(jié)果，對(duì)其進(jìn)行比較，若兩測(cè)量結(jié)果在允許范圍內(nèi)，則監(jiān)控器控制衡器顯示裝置的顯示，否則記錄作弊信息和次數(shù)，當(dāng)作弊達(dá)到一定次數(shù)（如5次）時(shí)，鎖定衡器不允許其再工作，并顯示“ERROR”。

2.1.1監(jiān)控器主芯片用MCS-51單片機(jī)做防作弊監(jiān)控器的主芯片，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控衡器工作，控制顯示裝置顯示，記錄作弊信息功能。

2.2.2信號(hào)采樣此部分的作用是將傳感器得到的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)放大數(shù)模轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)至處理芯片，以便對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。衡器的傳感器是一個(gè)壓阻式傳感器，等效一個(gè)橋式電路，傳感器出來(lái)的信號(hào)是只有幾個(gè)毫伏的差分信號(hào)，必須經(jīng)過(guò)一個(gè)差動(dòng)放大器，把微弱信號(hào)放大到滿足AD采樣芯片的要求。

2.2.3監(jiān)控器芯片與衡器芯片本系統(tǒng)中，防作弊監(jiān)控器與衡器自身電路是獨(dú)立工作得到稱重結(jié)果的，兩個(gè)結(jié)果進(jìn)行比較可以得到是否作弊的信息，這樣監(jiān)控器與衡器芯片存在一個(gè)通信的問(wèn)題。

監(jiān)控芯片與衡器芯片通信采用I2C，通過(guò)兩個(gè)數(shù)據(jù)線將監(jiān)控器芯片與衡器芯片連接起來(lái)，兩個(gè)數(shù)據(jù)線分別用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)和作為標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)監(jiān)控芯片對(duì)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)按位讀取，并提取其中的主芯片的測(cè)量值，與監(jiān)控系統(tǒng)自身的測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，如果重量誤差小于某一定值，則顯示此次數(shù)據(jù)：如果發(fā)現(xiàn)誤差過(guò)大則記錄此時(shí)的狀態(tài)并計(jì)數(shù)一次：當(dāng)計(jì)數(shù)次數(shù)達(dá)到一定值后，給出此系統(tǒng)作弊信號(hào)，并自鎖。

3 軟件實(shí)現(xiàn)

軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。程序在Wind0wsXP環(huán)境下采用Keilu Vsion 2軟件編寫。第一步：根據(jù)稱重傳感器的電信號(hào)得到重量，由衡器芯片向監(jiān)控芯片發(fā)送單價(jià)信息，由防作弊監(jiān)控器計(jì)算得到一個(gè)價(jià)格。第二步：衡器廠家芯片向監(jiān)控器芯片發(fā)送衡器測(cè)量的重量，若二者相差在允許范圍內(nèi)，由防作弊監(jiān)控器控制顯示單價(jià)、重量和價(jià)格。若差距過(guò)大，記錄作弊信息和次數(shù)，若達(dá)到規(guī)定的上限次數(shù)，則鎖定衡器不允許再工作，并控制顯示“ERROR”。另外，防作弊監(jiān)控器可讀取紅外遙控器的控制信號(hào)，提示有無(wú)裝有監(jiān)控器和已作弊次數(shù)，例如作弊1次，控制顯示“CHEAT1”，未作弊，顯示“CHEAT0”。

目前，衡器作弊的手段可謂五化八門，本文設(shè)計(jì)的防作弊解決方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可靠、安全性強(qiáng)等特點(diǎn)，是一種通用型的電子衡器防作弊方案，可以從源頭上防止作弊的發(fā)生，有利于廣泛推廣。