本文介紹一種防作弊電子計價秤設計的關鍵技術，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、模擬數字轉換（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

隨著電子技術的迅速發展，電子計價秤作為 計量器具廣泛用于商貿領域。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部進行非法 改裝、加裝電路開關、遙控裝置等作弊手段，以 達到缺斤少兩的目的，嚴重損害消費者的利益；這一問題不解決，不僅會助長社會弄虛作假的歪 風邪氣，而且對我國的質量體系和誠信體系勢必 產生嚴重的沖擊。為了解決傳統電子計價秤防作 弊設計方面的不足，本文從技術上給出一種電子 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轉換電路（包括模擬放大、濾波（有些是集成于A/D轉換器內部）、A/D轉換 器)、單片機、鍵盤、數字顯示器及穩壓電路等組 成，如圖1所示。

電子計價秤的工作原理：稱重傳感器在受重 力作用后產生一個與該重力成正比的毫伏級模擬 電壓信號。該信號經放大，濾波后送至模數 (A/D轉換器，轉換成相應的數字信號，最后由 單片機進行數據處理，接收并處理鍵盤輸入的操 作命令，同時將處理結果輸出到數字顯示器進行 稱量顯示。

3.影響電子計價秤準確度的主要電路

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， 第三是模擬數字轉換 (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變片式傳感器，傳感器輸出的信號大 小是根據傳感器上加載的重量負荷的大小和傳感 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，該信號需要經放大后才能送至模數（A/D轉 換器處理，當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），從而改變輸出信 號的幅度，即改變了電子計價秤的數字顯示器上 顯示稱重值的大小。

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

4.作弊手段及電路原理

常見的技術作弊手段，是對電子計價秤內部 的稱重傳感器輸出信號電路、信號放大器電路、 模擬數字轉換等電路，進行非法改裝、加 裝電路開關、遙控裝置等，具有較強隱蔽性的作 弊手法，從而達到缺斤少兩的目的。

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， 從而導致電子計價秤的顯示重量比實際重量多。

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

5.硬件的設計

針對容易影響電子計價秤準確度的三部分電 路，在硬件設計上進行了改進。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內部存儲器數據進行比 較措施。第二在信號放大器電路上，采用內部帶 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 三在模擬數字轉換_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 被記錄單片機內部存儲器數據進行校驗措施，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模數轉換器，由于采 用了電荷平衡技術，其性能可以達到24位。該系 列ADC非常適合測量稱重顯示器應用領域的單/ 雙極性小信號。片內集成放大電路，可編程放大； 差動信號輸入；兩個模擬通道編程選擇。具有極 高的穩定性、速度和極低非線性和溫漂。電路中 芯片的通道1 (An)內部帶信號放大器，專門用 于采樣重量信號，通道2 (Ain2內部帶信號放大 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：當電路 中CD4066芯片的模擬電子開關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 過CS5532內部放大器放大后進行A/D轉換，其 A/D轉換結果送至單片機，經過單片機處理后在重 量窗口顯示。

傳感器電阻采樣信號的處理：當電路中 CD4066芯片的模擬電子開關SWA、SWC、SWD 閉合，SWB斷開時，由R3、R4組成分壓電路， 經過 R5、R11 后送至 CS5532 (19、20 腳 Ain2 輸入端，然后經A/D轉換將結果送至單片機，與 電子秤出廠前被記錄的原始數據進行比較。

稱重傳感器供橋電壓和A/D參考電壓的處理， 當電路中CD4066芯片的模擬電子開關SWA、 SWC、SWD斷開，SWB閉合，傳感器的供橋電壓 經應變電阻分壓后，再經過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參考電壓的數據，然后經A/D轉換 將結果送至單片機，與電子秤出廠前被記錄的原 始數據進行比較。

6.軟件的設計

軟件流程圖如圖3所示，當電子計價秤開機 進行初始化后，通過程序對模擬電子開關閉合和 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 行采樣，將采樣數據轉換結果送入單片機，與電 子計價秤出廠時被保存在存儲器中原始數據進行 比較，如果數據判斷一致的，則電子計價秤正常 工作，如果數據判斷不一致，則認為電子計價秤 被人為改變或作弊，這時電子秤顯示“存在異常” 的特定符號，禁止用戶繼續使用電子計價秤。

7.結束語

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