常见电子衡器计量检定以及防作弊监控器的设计

文/王春生

常见电子衡器计量检定以及防作弊监控器的设计

文/王春生

信阳市质量技术监督检验测试中心

讨论衡器检定相关问题的基础上，对当前技术及环境所了解的相关工作中存在的问题展开进一步深入剖析，并提出了一种防止电子衡器作弊的方法，设计了一种基于MCS-51单片机的通用型衡器防作弊监控器。

电子衡器；计量检定；防作弊监控器；设计

在市场经济条件下，法定计量检定机构的发展思路正逐步转换到如何为顾客提供更优质的服务，真正满足社会经济对计量工作的需求。随着现代科学技术的日益发展，各种新技术、新工具在人们日常生活中得到了广泛应用，逐步将人们带人经济的发展时代，而作为市场交易活动主要计量工具的衡器，其功能技术也在得以不断完善发展，在各行业的生产经营、贸易结算活动中发挥了不可替代的重要作用。结合衡器高精度、多功能、多用途的使用需要，也必须加强对其计量准确性和可靠性的改善提升，而这一切都离不开电子计量测试技术，离不开对衡器的计量检定。然而，目前我国衡器检定工作中还存在诸多问题，不法商家为了一已私利，从制造、销售、加铅增铊和改变重点刀、支点刀、力点刀的距离来改变真实称量的方法，到现在更为先进的使用可摇控或改变量值的高端计量产品。有必要对我们的检定思路展开进一步探索，有效保障国家和人民的利益不受损失，实现社会主义市场经济的健康有序发展。

1 衡器计量检定存在的问题分析和防作弊方法

衡器检定是由县级以上政府计量行政部门授权或者委托的专业机构执行，这些专业机构都或多或少存在问题，有省直管、市直管、和县级主管，所投入的设备、资金、人员墙训各不相同。主要表现在：（1）衡器数字化越来越高要求，专业机构技术人员培训时间短传授经验少，但是往往都是先上岗后培训，对衡器检定业务不熟悉，也极容易造成对衡器检定业务操作不规范。（2）受经费限制而造成检定机构的设施、设备与检定工作要求不相适应。与此同时，如祛码数量不足、（以及在具体检定环节没有带足带全标准祛码），后者也主要受限于交通工具的缺失（交通费用极高）最主要的是防作弊的判断方法（实地检查）。

针对某些大型衡器而言不法商家都是利用加装电子芯片摇控的方法，分别区分在电子表头内，表头后插头位置，传感器接线中心及接线盒内部。想避免此类情况发生就需要我们的检定员细心的检查了。安装此类摇控芯片有一个共同点就是在芯片上都有一个信号接收的长线或是以螺纹方式卷成一个弹簧样式的东西安置在图上三个部位，在者都需要用仿车库摇控器样式的东西，必需观看大屏幕或表头随重物重量上秤下秤时按下增加重量键或是减少重量键，只要注意此环节就不会让不法分子钻了空子。检定前查看接线盒，表头内及表头后接线是否有子母头连接，这都是检查是否安装作弊装置的重要部位。再者在检定人员维修大型衡器过程中更换新传感器，在确定表头、接线盒、线路没有问题，更换的传感器是正常的、可以匹配该电子秤但却怎样也不能组网时，应该查找安装作弊芯片的部位。

2 一种通用型电子衡器防作弊监控器的设计与实现

目前市场上在用电子衡器的作弊方法很多，为此，本文提出了一种防止电子衡器作弊的方法，设计了一种基于MCS-51单片机的通用型衡器防作弊监控器。

2.1系统设计。防作弊环节设计。无论是从电子衡器的软件还是硬件的改变来影响测量结果，只要抓住以下几个核心问题就可以从根本上防止电子衡器的作弊，一是重量的输入先从数据源人手，为了从压力传感器获得正确的重量值（实质上是电压值），需要直接从传感器获得数据，中间不通过任何环节，避免其问软硬件作弊的可能。二是价格的计算计算出真实的价格才能发现、防止作弊的发生。三是价格的显示得出结论之后，对于显示的控制尤为重要，否则即使发现了作弊，也不能将正确结果显示出来，功能即宣告失败。

2.2防作弊原理及结构设计。为此，提出电子衡器防作弊方案，原理图如图1所示。

图1 衡器防作弊方案的原理图

图1中，虚线部分为防作弊监控器的硬件结构图。衡器的压力传感器采集到的电信号分成两路：一路经衡器自身的电路；另一路至衡器防作弊监控器。这两路电信号经由处理可分别得到测量结果，对其进行比较，若两测量结果在允许范围内，则监控器控制衡器显示装置的显示，否则记录作弊信息和次数，当作弊达到一定次数（如5次）时，锁定衡器不允许其再工作，并显示“ERROR”。

2.1.1监控器主芯片用MCS-51单片机做防作弊监控器的主芯片，实现监控衡器工作，控制显示装置显示，记录作弊信息功能。

2.2.2信号采样此部分的作用是将传感器得到的模拟信号经过放大数模转成数字信号至处理芯片，以便对信号进行处理。衡器的传感器是一个压阻式传感器，等效一个桥式电路，传感器出来的信号是只有几个毫伏的差分信号，必须经过一个差动放大器，把微弱信号放大到满足AD采样芯片的要求。

2.2.3监控器芯片与衡器芯片本系统中，防作弊监控器与衡器自身电路是独立工作得到称重结果的，两个结果进行比较可以得到是否作弊的信息，这样监控器与衡器芯片存在一个通信的问题。

监控芯片与衡器芯片通信采用I2C，通过两个数据线将监控器芯片与衡器芯片连接起来，两个数据线分别用来传输数据和作为标准的时钟信号监控芯片对发送过来的数据按位读取，并提取其中的主芯片的测量值，与监控系统自身的测量值进行对比，如果重量误差小于某一定值，则显示此次数据：如果发现误差过大则记录此时的状态并计数一次：当计数次数达到一定值后，给出此系统作弊信号，并自锁。

3 软件实现

软件设计采用C语言对单片机进行编程，实现各项功能。程序在Wind0wsXP环境下采用Keilu Vsion 2软件编写。第一步：根据称重传感器的电信号得到重量，由衡器芯片向监控芯片发送单价信息，由防作弊监控器计算得到一个价格。第二步：衡器厂家芯片向监控器芯片发送衡器测量的重量，若二者相差在允许范围内，由防作弊监控器控制显示单价、重量和价格。若差距过大，记录作弊信息和次数，若达到规定的上限次数，则锁定衡器不允许再工作，并控制显示“ERROR”。另外，防作弊监控器可读取红外遥控器的控制信号，提示有无装有监控器和已作弊次数，例如作弊1次，控制显示“CHEAT1”，未作弊，显示“CHEAT0”。

目前，衡器作弊的手段可谓五化八门，本文设计的防作弊解决方案具有结构简单、经济可靠、安全性强等特点，是一种通用型的电子衡器防作弊方案，可以从源头上防止作弊的发生，有利于广泛推广。