【正文】 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南科技大學(xué)畢業(yè)論文 題 目: 自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng) 院系名稱： 電子電氣工程系 專業(yè)班級(jí)： 本11機(jī)制班 學(xué)生姓名： 李 博 文 學(xué) 號(hào)： 1107182733 指導(dǎo)教師： 徐 貴 認(rèn) 教師職稱： 高級(jí)工程師 2013 年 9月 10日59摘 要在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域中，自動(dòng)控制技術(shù)起這愈來愈重要的作用，并且，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化水平也越來越高。自動(dòng)控制利用控制裝置使被控對(duì)象的某個(gè)參數(shù)自動(dòng)的按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。本設(shè)計(jì)的自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)就是采用自動(dòng)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)功能的，這樣就大大提高了工作的效率，整個(gè)過程又快又穩(wěn)。本設(shè)計(jì)的由單片機(jī)控制的自動(dòng)加料系統(tǒng)是與料斗式干燥機(jī)配套的加料系統(tǒng)。根據(jù)加料工藝要求，其工作原理是：先將真空管關(guān)閉，啟動(dòng)電機(jī)，用低真空氣流將塑料樹脂粒子送入真空管，電機(jī)停轉(zhuǎn)，再將粒子排入料斗，如此循環(huán)。在設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，可用一個(gè)電機(jī)控制兩個(gè)加料生產(chǎn)線，由方向閥切換。兩個(gè)生產(chǎn)線既可單獨(dú)運(yùn)行，也可同時(shí)運(yùn)行。假如兩者同時(shí)運(yùn)行，當(dāng)一生產(chǎn)線輸送結(jié)束后，判斷到另一個(gè)生產(chǎn)線排料已經(jīng)結(jié)束，那么，電機(jī)不停轉(zhuǎn)而方向閥換向，從而為另一個(gè)生產(chǎn)線送料。這樣可以發(fā)揮控制系統(tǒng)和電機(jī)的效率，從而實(shí)現(xiàn)供料自動(dòng)化。關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制技術(shù) 自動(dòng)化 自動(dòng)加料機(jī) 單片機(jī) 工作原理 Title: Automatic feeding machine control system AbstractIn many fields of modern science and technology, automatic control technology that more and more important role, and,As the production and the development of science and technology, automation level is being more and more high. Automatic control by using automatic control device makes some parameters of the controlled object according to predetermined rules. The design of the automatic feeding machine control system is the automatic control technology to realize the function, thus greatly improving the work efficiency of the whole process quickly and steadily.This design is controlled by single chip microputer automatic feeding system is feeding system with the hopper dryer. According to the charging process requirement, its working principle is: first the valve closed, start the motor, the plastic resin particles with low vacuum airflow into the vacuum tube, the motor stalling.Keywords：Automatic control technology automation automatic feeding machine working principle of the single chip microputer目 錄1 緒論摘 要 1目 錄 1第一章 緒 論 1 1 1第二章 方案論證 2 單片機(jī)的選擇 2 物位傳感器的選擇 3 3 阻力式料位傳感器 3 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的選擇 5 24C01擴(kuò)展 5 2864A芯片擴(kuò)展 5 LED顯示電路選擇 6 LED動(dòng)態(tài)顯示方式 7 鍵盤輸入電路 8 矩陣式鍵盤接口 8 獨(dú)立式按鍵接口 8第三章 自動(dòng)加料機(jī)主電路 9 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 9 9 AT89C51主要性能參數(shù) 9 AT89C51 功能特性概述 10 AT89C51 引腳功能說明 11 13 13 掉電模式 14 16 16 程序校驗(yàn)及芯片擦除 17 AT89C51的極限參數(shù) 17 18 74LS377芯片介紹 19 MC14511B芯片介紹 20 LED接口電路 20 繼電控制電路 20 鍵盤及顯示電路 21 鍵盤接口 21 8255A芯片介紹 22 8255A引腳功能 24 26 30 料位開關(guān) 32 LDYC/YG型音叉式物位限位開關(guān)工作原理 34 LDYC/YG型音叉式物位限位開關(guān)適用范圍 34 LDYC/YG型音叉式物位限位開關(guān)主要技術(shù)指標(biāo) 34第四章 系統(tǒng)的抗干擾及可靠性 36第五章 軟件設(shè)計(jì) 37第六章 運(yùn)行調(diào)試 40結(jié)束語 40致 謝 41參 考 文 獻(xiàn) 42附錄 43程序清單 48 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒 論 本設(shè)計(jì)的由單片機(jī)控制的自動(dòng)加料系統(tǒng)是與料斗式干燥機(jī)配套的加料系統(tǒng)。根據(jù)加料工藝要求，其工作原理是：先將真空管關(guān)閉，啟動(dòng)電機(jī)，用低真空氣流將塑料樹脂粒子送入真空管，電機(jī)停轉(zhuǎn)，再將粒子排入料斗，像這樣循環(huán)。在設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，可用一個(gè)電機(jī)控制兩個(gè)加料生產(chǎn)線，由方向閥切換。兩個(gè)生產(chǎn)線既可單獨(dú)運(yùn)行，也可同時(shí)運(yùn)行。假如兩者同時(shí)運(yùn)行，當(dāng)一生產(chǎn)線輸送結(jié)束后，判斷到另一個(gè)生產(chǎn)線排料已經(jīng)結(jié)束，那么，電機(jī)不停轉(zhuǎn)而方向閥換向，進(jìn)而為另一個(gè)生產(chǎn)線送料。像這樣能發(fā)揮控制系統(tǒng)及電機(jī)的效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)供料自動(dòng)化?？刂葡到y(tǒng)的控制器有單片機(jī)89C51及擴(kuò)展電路組成，單片機(jī)控制繼電器，繼電器控制交流接觸器，又由接觸器控制電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。本控制系統(tǒng)能根據(jù)送料工藝的需要，設(shè)置兩條生產(chǎn)線的輸送、排料、滿料、空料等參數(shù)值，也可裝載系統(tǒng)前次工藝參數(shù)值。(1)用一臺(tái)電機(jī)控制兩條生產(chǎn)線(2)要能檢測(cè)到滿料狀態(tài)，而且顯示出輸送、排料、滿料時(shí)間(3)時(shí)間誤差：(4)具有抗干擾能力第二章 方案論證 單片機(jī)的選擇自單片機(jī)出現(xiàn)至今，單片機(jī)技術(shù)已走過了近二十年的發(fā)展路程縱觀二十年來單片機(jī)發(fā)展歷程可以看出，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器（CPU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)，表現(xiàn)出較微處理器更具個(gè)性的發(fā)展趨勢(shì)。盡管單片機(jī)的品種很多，但是在我國(guó)使用最多的還是Intel公司的MCS—51系列單片機(jī)及美國(guó)Atmel公司的89C51單片機(jī)MCS—51系列單片機(jī)包括三個(gè)基本型8038058751MCS51系列單片機(jī)指令系統(tǒng):指令是指揮計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令。一條指令可用兩種語言形式表示，即機(jī)器語言和匯編語言指令。機(jī)器語言指令是用二進(jìn)制代碼表示，稱指令碼，又稱機(jī)器碼，計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別并加以分析和執(zhí)行。匯編語言指令用助記符表示，稱匯編語言指令，它便于程序員編寫、閱讀和識(shí)別程序，但不能為計(jì)算機(jī)識(shí)別和理解，必須匯編成機(jī)器語言指令才能為計(jì)算機(jī)所認(rèn)識(shí),并執(zhí)行。一臺(tái)計(jì)算機(jī)機(jī)所有指令的集合，稱為該計(jì)算機(jī)機(jī)的指令系統(tǒng)。它是表征計(jì)算機(jī)性能的重要標(biāo)志。每臺(tái)計(jì)算機(jī)都有它自己特有的指令系統(tǒng)。8051匯編語言需用40多種助記符來表征30多種指令功能。由于功能助記符需定義諸如內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等，同一種功能需用幾個(gè)助記符來表示（如MOV、MOVX、MOVC等）。通過這些助記符，與指令中的源、目的地址組合成MCS－51的111條指令。MCS－51指令系統(tǒng)是用戶比較熟悉的MCS－48指令系統(tǒng)的擴(kuò)充。擴(kuò)充后的指令系統(tǒng)可擴(kuò)展片內(nèi)CPU的外圍接口功能，并優(yōu)化字節(jié)效率和執(zhí)行速度。MCS－51指令系統(tǒng)由49條單字節(jié)指令、45條雙字節(jié)指令的17條三字節(jié)指令組成，這樣可提高程序存儲(chǔ)器的使用效率。對(duì)于大多數(shù)算術(shù)、邏輯運(yùn)算和轉(zhuǎn)移操作，可選用短的址或長(zhǎng)的址指令來實(shí)現(xiàn)，以提高運(yùn)算速度、編程效率和節(jié)省存儲(chǔ)器單元。在111條指令中，64條指令的執(zhí)行時(shí)間為12個(gè)振蕩器周期，45條為24個(gè)振蕩器周期，只有乘、除法指令需8個(gè)振蕩周期。當(dāng)主頻為12MHZ時(shí)，典型指令的執(zhí)行時(shí)間為1US，運(yùn)算速度是比較快的。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。此設(shè)計(jì)就采用AT89C51。 物位傳感器的選擇物位是指貯存容器或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的液體、粉粒壯固體、氣體之間的分界面位置，也能是互不相溶的兩種液體間由于密度不等而形成的界面位置。能感受物位(液位，料位)并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。 物位傳感器可分兩類：一類是連續(xù)測(cè)量物位變化的連續(xù)式物位傳感器；另一類是以點(diǎn)測(cè)為目的的開關(guān)式物位傳感器即物位開關(guān)。目前，開關(guān)式物位傳感器比連續(xù)式物位傳感器應(yīng)用得廣。它主要用于過程自動(dòng)控制的門限、溢流和空轉(zhuǎn)防止等。連續(xù)式物位傳感器主要用于連續(xù)控制和倉庫管理等方面，有時(shí)也可用于多點(diǎn)報(bào)警系統(tǒng)中。測(cè)量?jī)上辔锪系姆纸缑娴奈恢?，叫物位測(cè)量（例如測(cè)量氣相液相間分界面稱液體測(cè)量），完成這種測(cè)量任務(wù)的儀表叫物位計(jì)。所以粉粒體物料的體積儲(chǔ)量及質(zhì)量?jī)?chǔ)量之間不易精確換算，這是需要注意的。 電容式物位傳感器有兩個(gè)導(dǎo)體電極（通常把容器壁作為一個(gè)電極），由于電極間是氣體、流體或固體而導(dǎo)致靜電容的變化，因此可以敏感物位。它的敏感元件有三種形式，即棒狀、線狀和板狀，其工作溫度、壓力主要受絕緣材料的限制。電容式物位傳感器可以采用微機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整靈敏度，并且具有自診斷的功能，同時(shí)能夠檢測(cè)敏感元件的破損、絕緣性的降低、電纜和電路的故障等，并可以自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)高可靠性的信息傳遞。由于電容式物位傳感器無機(jī)械可動(dòng)部分，且敏感元件簡(jiǎn)單，形狀和結(jié)構(gòu)的自由 以大，操作方便，因此，它是應(yīng)用最廣的一種物位傳感器。電容式物位傳感器無可動(dòng)部件，與物料密度無關(guān)，但應(yīng)注意物料中含水分時(shí)將對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，而且要求物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別大，需用高頻電路。所以不予采用。 阻力式料位傳感器阻力式料位傳感器是指物料對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)所呈現(xiàn)的阻擋力。粉末顆粒狀物料比液態(tài)物質(zhì)流動(dòng)性差，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體有明顯的阻力，利用這一特點(diǎn)可構(gòu)成各種料位傳感器。1. 重錘探索法在容器頂部安裝由脈沖分配器控制的步進(jìn)電機(jī)，此電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)緩緩釋放懸有重錘的鋼索。重錘下降到與料面接觸后，鋼索受到的合力突然減小，促使力傳感器發(fā)出脈沖。此脈沖改變門電路的狀態(tài)，使步進(jìn)電機(jī)改變轉(zhuǎn)向重錘提升，同時(shí)開始脈沖計(jì)數(shù)。待重錘升至頂部觸及行程開關(guān)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)計(jì)數(shù)器也停止計(jì)數(shù)而且顯示料位（料位值即容器全高減去重錘行程之差）。顯示值一直保持到下次探索后刷新為另一值。開始探索的觸發(fā)信號(hào)可由定時(shí)電路周期性的供給，也能人為的啟動(dòng)。不進(jìn)行探索時(shí)，重錘保持在容器頂部，以免物料將重錘淹埋。萬一重錘被物位埋沒，排放物料時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大拉力就可能拉斷鋼索報(bào)警措施及出料過濾柵。但這種方法運(yùn)用了邏輯電路及數(shù)字技術(shù)，可連續(xù)測(cè)量料位值而且輸出數(shù)字量，是數(shù)字傳感器，但其采樣是周期性的，對(duì)時(shí)間而言不連續(xù)，此設(shè)計(jì)不予采用。2. 旋槳或推板法這是一種位式傳感器，或稱料位開關(guān)。在容器壁的某一高度處裝小功率電動(dòng)機(jī)，其軸伸入容器內(nèi)，末端帶有槳狀葉片。葉片不接觸物料時(shí)，自由旋轉(zhuǎn)的空載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的電流很小，一旦料位上升到與葉片接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增加，甚至成堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，電流顯著加大。根據(jù)電流的大小使繼電器的接點(diǎn)動(dòng)作，發(fā)出料位報(bào)警或位式控制信號(hào)。如電機(jī)軸經(jīng)過曲柄連桿機(jī)構(gòu)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，則可帶動(dòng)活塞或平板在容器中做推拉動(dòng)作，即成推板法。旋槳法或推板法不一定都是靠電機(jī)電流的大小時(shí)繼電器接點(diǎn)動(dòng)作，也能利用離合器或連桿上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在葉片或推板負(fù)載增大時(shí)改變電接點(diǎn)的通斷狀態(tài)。所用電動(dòng)機(jī)應(yīng)能在長(zhǎng)時(shí)間堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下，或離合器打滑狀態(tài)下，不致過熱而損壞。這類原理構(gòu)成的料位開關(guān)，只能安裝在容器壁上，安裝高度取決于動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的料位值。應(yīng)用不那么廣泛，所以次設(shè)計(jì)也不予采用。而且叉體的制造及裝配良好時(shí)，音叉也可用于液體測(cè)量及控制。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。音叉料位開關(guān)是一種新型的液位限位開關(guān)。音叉由晶體激勵(lì)產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)音叉被液體浸沒時(shí)振動(dòng)頻率發(fā)生變化，這個(gè)頻率變化由電子線路檢測(cè)出來并輸出一個(gè)開關(guān)量。音叉式物位開關(guān)的工作原理是通過安裝在音叉基座上的一對(duì)壓電晶體使音叉在一定共振頻率下振動(dòng)。當(dāng)音叉與被測(cè)介質(zhì)相接觸時(shí)。音叉的振幅和頻率將發(fā)生突變，智能電路對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)并將這種變化轉(zhuǎn)換為一個(gè)開關(guān)信號(hào)。有 LF系列音叉式料位開關(guān)，LV系列振動(dòng)棒式料位開關(guān)，LB系列射頻導(dǎo)納料