【正文】 ........28 存儲器映射和操作模式 .......................................................29 預(yù)取指中止和數(shù)據(jù)中止異常 ................................................30 軟件開發(fā)環(huán)境 ...........................................................................30 集成開發(fā)環(huán)境簡介 ..................................................30 集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)流程 ..........................................33 軟件總體設(shè)計(jì) ...........................................................................34 主程序模塊 ..........................................................................34 按鍵顯示模塊 .....................................................................35 系統(tǒng)各模塊初始化 ..............................................................36 V 本章小結(jié) ..................................................................................38 第五章 系統(tǒng)制作與調(diào)試 .............................................................. 39 硬件部分的制作與調(diào)試 .............................................................39 PCB 板制作 .........................................................................39 電路調(diào)試 .............................................................................39 軟件部分的編寫與調(diào)試 ............................................................40 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 ..............................................................................40 調(diào)試步驟 ..............................................................................40 軟硬件整體的調(diào)試 ...................................................................41 第六章 結(jié)束語 .............................................................................. 43 參考文獻(xiàn) .......................................................................................... 44 附 錄 .............................................................................................. 45 附錄 A LPC2131 引腳連接圖和功能框圖 .....................................45 附錄 B 元件清單 ..........................................................................46 附錄 C 程序清單 ..........................................................................47 致謝 .................................................................................................. 61 江西理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒 論 引言 在 生產(chǎn)領(lǐng)域中，各種原材料之間的配比精度對生產(chǎn)過程的穩(wěn)定和產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量有重要影響。定量 配 料系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于水泥建材、冶金化工、電 力煤炭等行業(yè)粉體連續(xù)輸料的流量測量與定量給料的工業(yè)環(huán)節(jié)，如水泥廠入窯煤粉的定量給料及輸送就是一個典型的例子，其供料過程中的穩(wěn)定性、均勻性等問題是影響計(jì)量精度的主要因素。由于它用途廣泛，對提高給料系統(tǒng)的自動化程度就有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文的 自動 定量 配 料系統(tǒng)是根據(jù)國內(nèi)外智能配料系統(tǒng)的發(fā)展 狀況和趨勢，結(jié)合企業(yè) 實(shí)際需求 的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的配料系統(tǒng)計(jì)量裝置；它采用 ARM 控制器作為整個控制系統(tǒng)的核心，具有原理先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡單、給料均勻可靠、測量準(zhǔn)確等特點(diǎn)。 開題背景 在工業(yè)高速發(fā)展的今天，作為 工業(yè)生產(chǎn)過程中非常重要的 一 個 環(huán)節(jié) 的 配料工序 ， 由于 其配料精度直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量 ， 所以 傳統(tǒng)的手工配料計(jì)量的方法，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)精度以及人們對物質(zhì)的大量、更高的需求，那么如何搭建供需之間的橋梁呢？ 國內(nèi)配料廠前期投入使用的微機(jī)配料系統(tǒng)大部分是國外引進(jìn)的。隨著我國電腦工業(yè)的發(fā)展，微機(jī)配料系統(tǒng)已逐步國產(chǎn)化，我國許多科研、生產(chǎn)單位都投入到開發(fā)生產(chǎn)的行列。配料系統(tǒng)普遍存在的問題是：配料精度低，機(jī)電控制部分的可靠性差，缺少數(shù)據(jù)庫管理生產(chǎn)以及對生產(chǎn)過程的實(shí)時動態(tài)監(jiān)視。配料精度低的主要原因是電子秤系統(tǒng)的動態(tài)性范圍小，而可靠性差主要是中間繼電器和微機(jī)控 制系統(tǒng)的可靠性低所致。 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，人們以往的想法現(xiàn)在大多已變成現(xiàn)實(shí)，這是集人們的智慧、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等綜合應(yīng)用的結(jié)果。 由于 各行業(yè)對配料的效率和精度要求越來越高，所以研制高效率、高精度自動配料生產(chǎn)線勢在必行?；谝陨?情況 ，設(shè)計(jì)了新的 基于 ARM7 的 自動 定量 配料 控制 系統(tǒng) ： 采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)一體化的電子稱量裝置，滿足并解決 了 現(xiàn)實(shí)生活中提出的 快速、準(zhǔn)確、連續(xù)、自動 稱量要求，同時有效地消除人為誤差，使之更符合法制計(jì)量管理和工業(yè)生產(chǎn)過程控制的應(yīng)用要求。 電 子皮帶秤 的研究狀況及 發(fā)展 趨勢 電子皮帶秤是皮帶輸送機(jī)輸送固體散狀物料過程中對物料進(jìn)行連續(xù)自動稱重的一種計(jì)量設(shè)備，它可以在不中斷物料流的情況下測量出皮帶輸送機(jī)上通過物江西理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 料的瞬時流量和累積流量。 1908 年，美國一個年輕人赫爾伯特 梅里克（ HerbertMerrick ）發(fā)明了一種皮帶輸送機(jī)使用的稱重設(shè)備，據(jù)稱那是世界上第一臺根據(jù)皮帶速度和重量用機(jī)械方法進(jìn)行計(jì)算的動態(tài)稱重設(shè)備，這一發(fā)明完全改變了原有測量固體物料流量的方法。這種根據(jù)重力測量固體物料流量的設(shè)備后來被稱為梅里克型機(jī)械式皮帶秤。赫爾伯特 梅里克用這項(xiàng)發(fā)明 成立了梅里克（ Merrick）公司，開始生產(chǎn)皮帶秤 。 在德國申克（ SCHENCK） 公司的歷史回顧資料中， 可 看到 “1902 年，皮帶秤 ” 這一段產(chǎn)品編年史，表明該公司 1902 年就有皮帶秤產(chǎn)品。 國外從上世紀(jì)五十年代開始使用電子皮帶秤，國內(nèi)則從 1965 年開始研制生產(chǎn)電子皮帶秤。時至今日，雖然核子皮帶秤、固體質(zhì)量流量計(jì)、沖量式流量計(jì)、失重式秤、轉(zhuǎn)子秤等多種固體物料連續(xù)計(jì)量設(shè)備也有一定規(guī)模的應(yīng)用，但他們?nèi)詿o法與電子皮帶秤抗衡，也無法撼動電子皮帶秤作為固體物料連續(xù)自動稱重主流計(jì)量設(shè)備的地位。 系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用 在企業(yè)生 產(chǎn)工藝過程中，需要將各種原料按照一定的比例配成混合物料，配比的準(zhǔn)確性以及配料系統(tǒng)的可靠性都將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在工業(yè)生產(chǎn)中，很多情況下是通過現(xiàn)場操作人員按照配比，人工調(diào)節(jié)給料機(jī)的給料量。其缺點(diǎn)是給料量的大小完全靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)或 人工跑盤 的結(jié)果來決定，配比精度較差，操作人員勞動強(qiáng)度大，自動化水平極低。因此實(shí)現(xiàn)高精度自動配料對工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。 在冶金 、水泥、化工等 企業(yè)里 高精度的自動配料系統(tǒng) 有著廣泛的應(yīng)用場所，并貫穿于大部分 生產(chǎn)工序。 例如 采礦中選礦廠入磨礦量計(jì)量與控制、輸 出鐵精礦的計(jì)量、煉鐵的部分原料的計(jì)量 和控制 、燒結(jié)原料與原燃料的計(jì)量與控制、部分煉鋼廠輔料的計(jì)量與控制；冶金企業(yè)自備焦化廠的配煤計(jì)量 與控制 、輸出焦炭計(jì)量 控制 ；自備發(fā)電廠煤耗計(jì)量 與控制 ；自備水泥廠、耐火材料廠相應(yīng)物料的計(jì)量 和控制 等 。綜上所述， 基于電子 皮帶秤 的定量配料控制系統(tǒng) 在冶金企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用十分廣泛 ， 它 直接影響著生產(chǎn)經(jīng)營和產(chǎn)品質(zhì)量。 本章小結(jié) 本章 簡單 介紹了國內(nèi)外有關(guān)計(jì)量 配料 行業(yè) 技術(shù)的 歷史和 發(fā)展?fàn)顩r， 根據(jù)目前工業(yè)生產(chǎn)過程中對定量配料控制系統(tǒng)的要求 明確 了具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)方案，并總結(jié)了定量配料控 制系統(tǒng)在各種工業(yè)生產(chǎn)過程中的一些 實(shí)際 應(yīng)用 。 江西理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二章 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 引言 配料是冶金、建材、化工等行業(yè)的典型生產(chǎn)工藝，近年來，采用 電子皮帶 秤配料方式的配料系統(tǒng) 依然 盛行，主要是該配料方式具有計(jì)量準(zhǔn)確、維護(hù)簡便的優(yōu)點(diǎn)。 而 LPC2131 是 一個 基于支持實(shí)時仿真和嵌入式跟蹤的 32／ 16 位ARMTTDMISTM CPU 的微控制器，并帶有 32KB 的嵌入的高速 Flash 存儲器 ，它不但處理速度快，而且損耗也很低。本文所 設(shè)計(jì)的配料系統(tǒng)是一種 基于 常用 的 皮帶秤 式稱重裝置，它的上料與下料過程均由 ARM 進(jìn)行控制， 成本低、精度高。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo) 研究目標(biāo)： 盡量減小配料誤差，保證配料精度，把時下流行的 ARM 控制技術(shù)和先進(jìn)的配料工藝完美結(jié)合 , 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化和管理科學(xué)化。 具備以下幾個功能： ，具有實(shí)時數(shù)據(jù)采集、查詢等功能。 、稱量、卸料、報(bào)警等動作。針對以上工藝要求和系統(tǒng)功能要求開發(fā)了能滿足要求的配料控制器。 系統(tǒng) 總體 結(jié)構(gòu) 及設(shè)計(jì)思想 此系統(tǒng)可分為設(shè)備系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分。 設(shè)備系統(tǒng)：主要包括一個裝料倉、一臺下料電磁振動給 料機(jī)、皮帶傳動裝置等 3個部分。根據(jù)不同物料的要求，可以配置不同的給料裝置。粉料如水泥等可以選擇螺旋給料裝置，砂和石子可以采用料門給料裝置，而水等液料則采用電磁閥給料裝置，物料送到稱重顯示控制器。開始稱量時，啟動給料裝置，打開給振斗，物料即從料倉下落到皮帶上。當(dāng)傳感器檢測到的物料實(shí)際重量滿足實(shí)際要求時，就可保持原樣下料，反之則多減少補(bǔ)。 控制系統(tǒng)：如 圖 2. 1所示，主要包括稱重傳感器、信號放大器、輸入輸出接口、 ARM控 制器、可控硅、鍵盤和 LED顯示部分。 江西理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 L P C 2 1 3 1稱 重 傳 感 器信 號 調(diào) 理 電路鍵 盤 和 L E D 顯 示可 控 硅 振 動 電 機(jī) 圖 2. 1 控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng) 各模塊方案論證 控制模塊 — PID 控制 目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標(biāo)志。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。智能 控制的典型實(shí)例是模糊全自動洗衣機(jī)等。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一 個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輸入輸出接 口?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、 變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前， PID控制及其控制器或智能 PID控制器 （儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的 PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有 PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator)，其中 PID控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實(shí)現(xiàn)。有利用 PID控制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制 器，能實(shí)現(xiàn) PID控制功能的可編程控制器 (PLC)，還有可實(shí)現(xiàn) PID控制的 PC系統(tǒng)等等?？删幊炭刂破?(PLC) 是利用其閉環(huán)控制模塊來實(shí)現(xiàn) PID控制，而可編程控制器 (PLC)可以直接與 ControlNet相連，如 Rockwell的 PLC5等。還有可以實(shí)現(xiàn) PID控制功能的控制器，如 Rockwell 的 Logix產(chǎn)品系列，它可以直接與