【正文】 既有機(jī)械能也有電能，叉體是其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，倘若受到物料阻尼難以振動(dòng)，正反饋的幅值和相位都將明顯的改變，破壞了振蕩條件，就會(huì)停振。只要在放大電路的輸出端接以適當(dāng)?shù)钠骷浑y得到開關(guān)信號(hào)。 為了保護(hù)壓電元件免受物料損 壞和粉塵污染，將驅(qū)動(dòng)和檢振元件裝在叉體內(nèi)部，經(jīng)過(guò)金屬膜片傳遞振動(dòng)。如果在容器的上下方都裝叉體，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)料或自動(dòng)出料的邏輯控制，或者把料位越限信號(hào)遠(yuǎn)傳到控制室。在控制室里的控制電路判斷料位是否越限，并按要求使被控的進(jìn)出料設(shè)備啟停。 并且叉體的制造和裝配良好時(shí)，音叉也可用于液體測(cè)量和控制。在測(cè)量時(shí)不需要大幅度的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏而可靠。此設(shè)計(jì)選擇音叉法阻力式料位傳感器。 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的選擇 24C01 擴(kuò)展 ： 串行總線上的各單片機(jī)或集成電路模塊，通過(guò)一條數(shù) 據(jù)線 (SDA)和一條時(shí)鐘線(SCL)，按照通信規(guī)約進(jìn)行尋址和信息傳輸。每個(gè)集成電路模塊都有唯 — 偽地址，既可以是主控機(jī) (能控制總線，并能完成一次傳輸過(guò)程的初始化和產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)及傳輸終止信號(hào)的器件 )或被控機(jī) (被主控器尋址的器件 )，可以是發(fā)送器 (在總線 1：發(fā)送信息的器件 )或接收器 (從總線上接收治息的器件 ) I178。C 總線上的器件，根據(jù)它的不同工作狀態(tài)，可分為主控發(fā)送器、主控接收器、被控發(fā)送器、被控接收器。當(dāng)多個(gè)主控器同時(shí)企圖控制總線而不丟失信，這叫多主競(jìng)爭(zhēng)。這時(shí)就要進(jìn)行仲裁，仲裁就是針對(duì)這種情況進(jìn)行裁決的過(guò)程。只允 許其卞一個(gè)主控器繼續(xù)占用總線，其它退出豐攙器狀態(tài)。仲裁過(guò)程中還要保證總線的信息不丟失。多主競(jìng)爭(zhēng)時(shí)必須對(duì)所有參與競(jìng)爭(zhēng)的主控器的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步處理。信息傳輸時(shí)， SCL 為高電平期間， SDA 上的信息必須保持穩(wěn)定不變，只有 SCL為低電平期間， SDA 上的信息才允許變化。同時(shí) SDA 上信息每一位部和 SCL 的時(shí)鐘脈沖相對(duì)應(yīng)。 SCL 沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)， SDA 信息將停止傳輸處于等待狀態(tài)。這因?yàn)榫€“與”邏輯，使 SCL 在低電平時(shí)鉗住總線。實(shí)現(xiàn)線“與”邏輯功能各 I178。C 總線接口的輸出端必須是漏極開路或集電極開路結(jié)構(gòu)。 SCL 保持高電平期間， SDA 由高電平向低電平變化這種狀態(tài)定義為起始信號(hào)。 SCL 保持高電平期間， SDA 由低電平向高電平變化，這種狀態(tài)定義為終止信號(hào)。 SDA 傳輸?shù)拿總€(gè)字節(jié)必須 8 位 (最高有效位首先傳送 )，每個(gè)傳送字節(jié)必須跟隨一位應(yīng)答位。與應(yīng)答信號(hào)相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)由主控器產(chǎn)生，發(fā)送器在這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)釋放 SDA，使它處于高電平狀態(tài)，以便接收由接收器在這位發(fā)出的應(yīng)答信號(hào)。這時(shí)接收器還必須 SCL 在這位高電平期間，在 SDA 上輸出一個(gè)恒定低電平信氣以完成應(yīng)答信號(hào)的輸出。整個(gè)傳輸過(guò)程中，傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)目是沒(méi)有限制的。數(shù)據(jù)傳輸一段時(shí)間后，接收器無(wú)法繼續(xù)接收更 多的數(shù)據(jù)，主控器同樣可以終止數(shù)據(jù)的傳送 ]4[ 。 24C01 是一種 128 字節(jié)串行 CMOS EEPROM,它具有如下特點(diǎn)： 1．存儲(chǔ)容量為 128字節(jié)。 2．串行接口可使用普通兩根 I/O 接口。 3．具有頁(yè)寫模式：每頁(yè) 4 字節(jié)。 4．同步周期小于 10ms ]4[ 。 它只使用一條數(shù)據(jù)線和一條時(shí)鐘線，采用 ATMEL 公司的 24C01串口存儲(chǔ)器，應(yīng)用簡(jiǎn)單方便，但是其編程較為復(fù)雜。 2864A 芯片擴(kuò)展 ： 2864A 是一種并行 EEPROM，它 的特點(diǎn)同上，但每頁(yè)有 16 字節(jié)， 2864A 與 8051單片機(jī)的接口電路如下圖所示 ,2864A 的片選端 CE 與高地址線 P2． 7 連接， P2． 7=0 才能選中 2864A ， 這 種 線 選 法 決 定 了 2864A 對(duì) 應(yīng) 多 組 地 址 空 間 ， 即0000H~1FFFH,2020H~3FFFH,4000H~5FFFH,6000H~7FFFH,這 8K 字節(jié)存儲(chǔ)器可作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用 ,但掉電后數(shù)據(jù)不丟失 ]1[ 。 2864A 的四種工作方式： （ 1）維持方式 ： 當(dāng) CE 為高電平時(shí)， 2864A 進(jìn)入低功耗維持狀態(tài)。此時(shí)，輸出線呈高阻狀態(tài)，芯片的電流從 140mA 下降至維持電流 60mA。 （ 2）讀方式 ： 當(dāng) CE 和 OE 均為低電平而 WE 為高電平時(shí)，內(nèi)部的數(shù)據(jù)緩沖器被打開，數(shù)據(jù)送上總線，此時(shí)，可進(jìn)行讀操作。 （ 3）寫方式 ： 2864A 提供了兩種數(shù)據(jù)寫入方式：頁(yè)寫入和字節(jié)寫入。 頁(yè)寫入：為了提高寫入速度， 2864A 片內(nèi)設(shè)置了 16 字節(jié)的 “頁(yè)緩沖 器 ”，并將整個(gè)存儲(chǔ)器陣列劃分成 512 頁(yè)，每頁(yè) 16 個(gè)字節(jié)。頁(yè)的區(qū)分可由地址的高 9 位（ A4~A12）來(lái)確定，地址線的低四位 (A0~A3)用以選擇頁(yè)緩沖器中的 16 個(gè)地址單元之一。對(duì) 2864A的寫操作可分為兩步來(lái)實(shí)現(xiàn)：第一步，在軟件控制下把數(shù)據(jù)寫入頁(yè)緩沖器，這部稱為頁(yè)裝載，與一般的靜態(tài) RAM 寫操作是一樣的。第二步，在最后一個(gè)字節(jié)（即第 16 個(gè)字節(jié)）寫入到頁(yè)緩沖器后 20ns 自動(dòng)開始，把頁(yè)緩沖器的內(nèi)容寫到 EEPROM 陣列中對(duì)應(yīng)的地址單元中，這一步成為頁(yè)存儲(chǔ)。 寫方式 時(shí)， CE 為低電平，在 WE 下降沿，地址碼 A0~A12 被片內(nèi)鎖存器鎖存，在上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被鎖存片內(nèi)還有一個(gè)字節(jié)裝載限時(shí)定時(shí)器，只要時(shí)間未到，數(shù)據(jù)可以隨機(jī)地寫入頁(yè)緩沖器。在連續(xù)向頁(yè)緩沖器寫入數(shù)據(jù)的過(guò)程中，不用擔(dān)心限時(shí)定時(shí)器會(huì)溢出，因?yàn)槊慨?dāng) WE 下降沿時(shí)，限時(shí)定時(shí)器自動(dòng)被復(fù)位并重新啟動(dòng)計(jì)時(shí)。限時(shí)定時(shí)器要求寫入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的操作時(shí)間 BLWT 須滿足； 3μS BLWT 20μS，這樣是正確完成對(duì) 2864A 頁(yè)面寫入操作的關(guān)鍵。當(dāng)一頁(yè)裝載完畢，不再有 WE 信號(hào)時(shí)，限時(shí)定時(shí)器將溢出，于是頁(yè)存儲(chǔ)操作隨即自動(dòng)開始。首先把選中頁(yè)的內(nèi)容擦除，然后寫入的數(shù)據(jù)由頁(yè)緩沖器傳遞到EEPROM 陣列中。 字節(jié)寫入：字節(jié)寫入的過(guò)程與頁(yè)寫入的過(guò)程類似，不同之處在于僅寫入一個(gè)字節(jié)，限時(shí)定時(shí)器就溢出。 （ 4）數(shù)據(jù)查詢方式 ： 數(shù)據(jù)查詢是指用軟件來(lái)檢測(cè)寫操作中的頁(yè)存儲(chǔ)周期是否完成。 在頁(yè)存儲(chǔ)期間，如對(duì) 2864A 執(zhí)行讀操作，那么讀 出的是最后寫入的字節(jié)，若芯片的轉(zhuǎn)儲(chǔ)工作未完成，則讀出數(shù)據(jù)的最高位是原來(lái)寫入字節(jié)最高位的反碼。據(jù)此， CPU 可判斷芯片的編程是否結(jié)束。如果讀出的數(shù)據(jù)與寫入的數(shù)據(jù)相同，表示芯片已完成編程，CPU 可繼續(xù)向 2864A 裝載下一頁(yè)數(shù)據(jù)。 并且編程起來(lái)比較簡(jiǎn)單，所以此設(shè)計(jì)采用此方案。 LED 顯示電路選擇 LED 顯示器是由 N 個(gè) LED 顯示塊拼接成 N 位 LED 顯示器。 N 個(gè) LED 顯示塊有 N跟位選線，根據(jù)顯示方式的不同，位選線和段選線的連接方法也各不相同，段選線控制顯示字符的字型，而位選線為各個(gè) LED 顯示塊的公共端，它 控制該 LED 顯示位的亮、暗。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。 LED 靜態(tài)顯示方式 LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或 +5V）；每位的段選線（ a~dp）分別與一個(gè) 8 位的鎖存器輸出相連。所以稱為靜態(tài)顯示。各個(gè) LED 的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個(gè)字符為止。也正因此如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。這種顯示方式接口編程容易。付出的代價(jià)是占用口線較多，若用 I/O 接口，則要占用 4 個(gè) 8 位 I/O 口，若用鎖存器接口，則要用 4 片 74LS373 芯片。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式更是無(wú)法適應(yīng)，因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動(dòng)態(tài)顯示方式。 LED 動(dòng)態(tài)顯示方式 在多位 LED 顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，有一個(gè) 8 位 I/O 口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。其中段選線占用一個(gè) 8 位 I/O 口，而位選線占用一個(gè) 4 位 I/O 口。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對(duì)各位來(lái)說(shuō)都是相同的，因此，同一時(shí)刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話， 4 位 LED 將顯示相 同的字符。若要各位 LED 能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字節(jié)的段碼。在確定 LED 不同位顯示的時(shí)間間隔，不能太短，因?yàn)榘l(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間太短，發(fā)光太弱人眼無(wú)法看清。但也不能太長(zhǎng)，因?yàn)楫吘挂芟抻谂R界閃爍頻率，而且此時(shí)間越長(zhǎng)，占用 CPU 時(shí)間也越多，另外，顯示位增多，也將占用大量的 CPU時(shí)間，因此動(dòng)態(tài)顯示實(shí)質(zhì)是一犧牲 CPU時(shí)間來(lái)?yè)Q取元件的減少。 所以，由于本系統(tǒng)只涉 及到 2 位顯示輸出，就采用了 和 2 片 8 位移位寄存器串級(jí)使用的 LED 靜態(tài)顯示方式。 ． 鍵盤輸入電路 矩陣式鍵盤接口 ： 矩陣式鍵盤（也稱行列式鍵盤）適用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，它由行線和列線組成，按鍵位于行列的交點(diǎn)上。一個(gè) 3 3 的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)有 9 個(gè)按鍵的鍵盤。同理，一個(gè) 4 4 的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè) 16 鍵的鍵盤，很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，矩陣式鍵盤與獨(dú)立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的 I/O 口線。按鍵設(shè)置在行列線交點(diǎn)上，行列線分別接到按鍵開關(guān)兩端。行線通過(guò)上拉電阻接到 +5V上。平時(shí)無(wú) 按鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由于此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平如果為低電平，則行線電平為低電平，列線電平如果為高電平，則行線電平為高電平。這是識(shí)別矩陣鍵盤按鍵是否按下的關(guān)鍵所在 ]1[ 。由于矩陣鍵盤中行列線為多鍵公用，各按鍵均影響該鍵所在行列的電平。因此各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行列信號(hào)配合起來(lái)比做適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。 獨(dú)立式按鍵接口 ： 獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接入一根輸入 線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡(jiǎn)單。但每個(gè)按鍵需要占用一個(gè)輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。 由于此系統(tǒng)中共有啟動(dòng)兩條生產(chǎn)線的“啟動(dòng) 1”鍵和“啟動(dòng) 2”鍵、分秒選擇鍵、時(shí)間設(shè)置加、時(shí)間設(shè)置減、顯示生產(chǎn)線狀態(tài)的切換鍵，時(shí)間設(shè)置鍵、時(shí)間切換鍵。只有這 8 個(gè)鍵，比較簡(jiǎn)單。所以就采用獨(dú)立式按鍵接口電路。 第三章 自動(dòng)加料機(jī)主電路 主電路采用 AT89C51，由于 AT89C51 內(nèi)含 4KB 容量，因此在設(shè)計(jì)中不需要外擴(kuò)ROM。硬件電路主要有 LED 顯示電路、鍵盤接受電路、繼電器控制電路、 EEPROM 外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路，以及看門狗 MAX813L 等組成。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 主電路采用 AT89C51，由于 AT89C51 內(nèi)含 4KB 容量，因此在設(shè)計(jì)中不需要外擴(kuò)ROM。硬件電路主要有 LED 顯示電路、鍵盤接受電路、繼電器控制電路、 EEPROM 外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路，以及看門狗 MAX813L 等 組成。電路原理框圖 如圖所示： M AX 813 L單 片 機(jī)EEPRO M滿 料 信 號(hào)LED 顯示器繼電器控制按 鍵電 機(jī)電 磁 閥真空管 1真空管 2自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)硬件框圖 主機(jī)電路核心器件介紹 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ ROM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元。功能強(qiáng)大 AT89C51 單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 AT89C51 主要性能參數(shù) .與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 .4K字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲(chǔ)器 .1000 次擦寫周期 .全靜態(tài)操作： 0Hz24MHz .三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 .128 8字節(jié)內(nèi)部 RAM .32個(gè)可編程 I/O 口線 .2個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 .6個(gè)中斷源 .可編程串行 UART 通道 .低功率空閑和掉電模式 AT89C51 功能特性概述 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32個(gè) I/0 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向 量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89C51 可將至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，