常見電子衡器計量檢定以及防作弊監(jiān)控器的設計

文/王春生

常見電子衡器計量檢定以及防作弊監(jiān)控器的設計

文/王春生

信陽市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試中心

討論衡器檢定相關(guān)問題的基礎上，對當前技術(shù)及環(huán)境所了解的相關(guān)工作中存在的問題展開進一步深入剖析，并提出了一種防止電子衡器作弊的方法，設計了一種基于MCS-51單片機的通用型衡器防作弊監(jiān)控器。

電子衡器；計量檢定；防作弊監(jiān)控器；設計

在市場經(jīng)濟條件下，法定計量檢定機構(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，真正滿足社會經(jīng)濟對計量工作的需求。隨著現(xiàn)代科學技術(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泛應用，逐步將人們帶人經(jīng)濟的發(fā)展時代，而作為市場交易活動主要計量工具的衡器，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、貿(mào)易結(jié)算活動中發(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，也必須加強對其計量準確性和可靠性的改善提升，而這一切都離不開電子計量測試技術(shù)，離不開對衡器的計量檢定。然而，目前我國衡器檢定工作中還存在諸多問題，不法商家為了一已私利，從制造、銷售、加鉛增鉈和改變重點刀、支點刀、力點刀的距離來改變真實稱量的方法，到現(xiàn)在更為先進的使用可搖控或改變量值的高端計量產(chǎn)品。有必要對我們的檢定思路展開進一步探索，有效保障國家和人民的利益不受損失，實現(xiàn)社會主義市場經(jīng)濟的健康有序發(fā)展。

1 衡器計量檢定存在的問題分析和防作弊方法

衡器檢定是由縣級以上政府計量行政部門授權(quán)或者委托的專業(yè)機構(gòu)執(zhí)行，這些專業(yè)機構(gòu)都或多或少存在問題，有省直管、市直管、和縣級主管，所投入的設備、資金、人員墻訓各不相同。主要表現(xiàn)在：（1）衡器數(shù)字化越來越高要求，專業(yè)機構(gòu)技術(shù)人員培訓時間短傳授經(jīng)驗少，但是往往都是先上崗后培訓，對衡器檢定業(yè)務不熟悉，也極容易造成對衡器檢定業(yè)務操作不規(guī)范。（2）受經(jīng)費限制而造成檢定機構(gòu)的設施、設備與檢定工作要求不相適應。與此同時，如祛碼數(shù)量不足、（以及在具體檢定環(huán)節(jié)沒有帶足帶全標準祛碼），后者也主要受限于交通工具的缺失（交通費用極高）最主要的是防作弊的判斷方法（實地檢查）。

針對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心的檢查了。安裝此類搖控芯片有一個共同點就是在芯片上都有一個信號接收的長線或是以螺紋方式卷成一個彈簧樣式的東西安置在圖上三個部位，在者都需要用仿車庫搖控器樣式的東西，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程中更換新傳感器，在確定表頭、接線盒、線路沒有問題，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，應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)控器的設計與實現(xiàn)

目前市場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，設計了一種基于MCS-51單片機的通用型衡器防作弊監(jiān)控器。

2.1系統(tǒng)設計。防作弊環(huán)節(jié)設計。無論是從電子衡器的軟件還是硬件的改變來影響測量結(jié)果，只要抓住以下幾個核心問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)，中間不通過任何環(huán)節(jié)，避免其問軟硬件作弊的可能。二是價格的計算計算出真實的價格才能發(fā)現(xiàn)、防止作弊的發(fā)生。三是價格的顯示得出結(jié)論之后，對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，功能即宣告失敗。

2.2防作弊原理及結(jié)構(gòu)設計。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。這兩路電信號經(jīng)由處理可分別得到測量結(jié)果，對其進行比較，若兩測量結(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)，當作弊達到一定次數(shù)（如5次）時，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單片機做防作弊監(jiān)控器的主芯片，實現(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信號采樣此部分的作用是將傳感器得到的模擬信號經(jīng)過放大數(shù)模轉(zhuǎn)成數(shù)字信號至處理芯片，以便對信號進行處理。衡器的傳感器是一個壓阻式傳感器，等效一個橋式電路，傳感器出來的信號是只有幾個毫伏的差分信號，必須經(jīng)過一個差動放大器，把微弱信號放大到滿足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立工作得到稱重結(jié)果的，兩個結(jié)果進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通信的問題。

監(jiān)控芯片與衡器芯片通信采用I2C，通過兩個數(shù)據(jù)線將監(jiān)控器芯片與衡器芯片連接起來，兩個數(shù)據(jù)線分別用來傳輸數(shù)據(jù)和作為標準的時鐘信號監(jiān)控芯片對發(fā)送過來的數(shù)據(jù)按位讀取，并提取其中的主芯片的測量值，與監(jiān)控系統(tǒng)自身的測量值進行對比，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)誤差過大則記錄此時的狀態(tài)并計數(shù)一次：當計數(shù)次數(shù)達到一定值后，給出此系統(tǒng)作弊信號，并自鎖。

3 軟件實現(xiàn)

軟件設計采用C語言對單片機進行編程，實現(xiàn)各項功能。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得到重量，由衡器芯片向監(jiān)控芯片發(fā)送單價信息，由防作弊監(jiān)控器計算得到一個價格。第二步：衡器廠家芯片向監(jiān)控器芯片發(fā)送衡器測量的重量，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、重量和價格。若差距過大，記錄作弊信息和次數(shù)，若達到規(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，提示有無裝有監(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，本文設計的防作弊解決方案具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟可靠、安全性強等特點，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。