一种通用型电子秤防作弊监控器的设计与实现
笔者通过实际调研，发现目前市场上在用电子秤的作弊方法很多，为此，本文提出了一种防止电子秤作弊的方法，设计了一种基于MCS-51单片机的通用型 电子秤防作弊监控器。
一、系统设计
(一）防作弊环节设计
无论是从电子秤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：
1.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，避免其间软硬件作弊的可能。
2.价格的计算
计算出真实的价格才能发现、防止作弊的发生。
3.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。
(二）防作弊原理及结构设计
为此，提出电子秤防作弊方案，原理图如图1所示。
图1中，虚线部分为防作弊监控器的硬件结构图。电子秤的压力传感器采集到的电信号分成两路：一路经电子秤自身的电路；另一路至电子秤防作弊监控器。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 “ERR0R”o
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.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。电子秤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。
3.监控器芯片与电子秤芯片
本系统中，防作弊监控器与电子秤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，这样监控器与电子秤芯片存在一个通信的问题。
如图2所示，监控芯片与电子秤芯片通信采用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。
4.显示部分
对于电子秤如何防作弊来说，显示器的监管尤为重 要，若放弃对显示的监管，作弊者很有可能在软件上进行改动，让其发送给监控器芯片正确数据，而显示的则 是错误信息。因此，只有通过防作弊监控器控制显示装 置才能从根本上杜绝作弊的发生。
一般说来，电子秤LCD显示器共有16位，包括质量显 示(5位)、单价显示（5位）和总金额（6位）。监控芯片和驱 动模块是通过I2C的总线进行控制的，通过一块LCD控 制器可以控制多块LCD的显示，基本框图如图3所示。
5.检查装置
目前，红外设备由于结构简单、操作容易、经济可靠 等原因巳经广泛用于各种电子设备上，尤其是一些需要 无线控制的设备。本系统中对于电子秤的检查装置采用的 红外技术，可以在一定范围的无线读取已装防作弊控制 器的作弊信息。显示作弊信息的LCD可以使用电子秤显示 装置显示重量的6位LCD显示。
手持终端上安装3个按键为TEST、RESET、CHEAT。 对应的操作分别为测试监控器、重启监控器、检测是否 作弊。当被测试衡器装有防作弊监控器时，按下TEST 键，则会发出蜂鸣声以提示。按下CHEAT键时，在衡器装 置上显示作弊次数，若未作弊，显示“CHEATO”。图4是对 应的结构框图。
6.接口设计
图5为接口设计图，虚线内的部分位于电子秤内部电子秤称重传感器得到的电压信号分两路送至两个黑 盒。这两个黑盒分别装衡器自身电路和防作弊监控器， 两个黑盒有一个配套的接口，可供衡器芯片与监控芯片 的连接。同时，放置监控器的黑盒有一个接口与衡器的 显示装置实现连接。
二、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Windows XP环境下米用Keilu Vision2软件编与。
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：电子秤厂家芯片向监控器芯片发送电子秤测量 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“CHEATO”。
三、结束语
目前，电子秤作弊的手段可谓五花八门，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秤防作弊方案，可以从源 头上防止作弊的发生，有利于广泛推广。
