【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題目:基于89C52的免燒磚配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目 錄1概述 3 3 任務(wù)要求 32 方案論證 4 配料控制系統(tǒng)方案 4 方案設(shè)計(jì) 43 硬件電路設(shè)計(jì) 6 6 傳感器 7 放大電路與AD轉(zhuǎn)換電路 8 配方存儲(chǔ)器件 10 繼電器電路 11 電源電路 12 按鍵 12 顯示電路 134 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 15 系統(tǒng)主程序流程圖 15 按鍵的掃描 17 EEPROM的操作 17 A/D轉(zhuǎn)換的處理 19 顯示電路 20總 結(jié) 23致 謝 24參考文獻(xiàn) 25附錄A 原理圖 26附錄B 程序 27421概述配料控制系統(tǒng)在目前的工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了舉足輕重的位置， 由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展配料控制系統(tǒng)由原來的純?nèi)斯げ僮靼l(fā)展到后來的通過機(jī)械以及人工進(jìn)行半自動(dòng)控制，隨著可編程電子邏輯器件的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的配料控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步采用以微控制器為核心的自動(dòng)化智能化控制系統(tǒng)，擁有良好的人機(jī)界面，便于操作和修改，可靠性能和生產(chǎn)效率大大提高。 任務(wù)要求本課題是對(duì)物料稱重的研究，我們要在系統(tǒng)稱量誤差上，便于維護(hù)、效率上，改變物料配方的操作上，自動(dòng)化程度上，能耗上，造價(jià)上等兼顧。因此，配料控制系統(tǒng)要達(dá)到以下要求：本設(shè)計(jì)屬于對(duì)不同的配料按照配方的要求進(jìn)行精確稱量的控制系統(tǒng)。尤其是配方的可變性和可修改性。本設(shè)計(jì)中開發(fā)的基于MCU的控制器最新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物料的稱量，配方的替換，系統(tǒng)的啟停控制等功能。本設(shè)計(jì)是一種物料稱重系統(tǒng)，在料倉(cāng)的下方有送料皮帶，控制送料的量，皮帶下方是稱量料斗，物料送入后由重力傳感器檢測(cè)出物料的重量信息并通過放大器，A/D轉(zhuǎn)換后送入MCU中，當(dāng)MCU檢測(cè)到物料達(dá)到配方要求時(shí)，控制停止送料皮帶電機(jī)，停止送料，并開始下一物料的稱量，當(dāng)所有物料稱量完成后啟動(dòng)稱量料斗電機(jī)轉(zhuǎn)移物料至混合料斗。MCU通過繼電器來控制電機(jī)的工作狀態(tài)，電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械裝置來控制送料的多少，人機(jī)交互界面由鍵盤和液晶顯示電路來實(shí)現(xiàn)。2 方案論證 本章先通過對(duì)總體方案，傳感器、電壓放大電路,信號(hào)處理方法，人機(jī)交互方法，軟件的編譯環(huán)境及其選用的語(yǔ)言等技術(shù)方面進(jìn)行了對(duì)比論證和選擇，然后提出配料控制系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)，最后確定了配料控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。 配料控制系統(tǒng)方案早期的配料控制系統(tǒng)基本由人工進(jìn)行操作和控制，精度和快速性都要依靠人工的熟練操作程度,因此系統(tǒng)難以長(zhǎng)時(shí)間保持高效率的工作，而且因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境的惡劣對(duì)工作人員的身心健康有很大的不利的影響。因此這種方法現(xiàn)在已經(jīng)基本被各個(gè)廠家淘汰。隨著電子技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及智能控制理論的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)配料的精度、安全、穩(wěn)定、自動(dòng)化程度都提出了新的要求。配料控制也有人工控制轉(zhuǎn)向電子自動(dòng)控制，通過傳感器，放大電路，微控制器等電子設(shè)備組成自動(dòng)控制系統(tǒng)，大大提高了配料精確度和生產(chǎn)效率。通過對(duì)比，本系統(tǒng)采用第二種設(shè)計(jì)方案，即以傳感器、信號(hào)處理電路、微處理器等電子器件構(gòu)成的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 方案設(shè)計(jì)配料控制系統(tǒng)實(shí)物圖如圖21所示：圖21配料控制系統(tǒng)實(shí)物圖上方三個(gè)料斗分別為不同物料的存放料斗，料斗下方有一個(gè)傳送帶，最下方的料斗為混合料斗，混合料斗下方的傳送帶上裝有壓力傳感器，開始工作時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)存放料斗的物料傳送皮帶將物料下泄到下方的混合料斗中，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)物料重量并將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)設(shè)定好的配方比來確定是否停止送料，當(dāng)該物料達(dá)到配方要求值時(shí)控制皮帶電機(jī)停轉(zhuǎn)，停止送料，并啟動(dòng)下一物料皮帶電機(jī)開始下一物料的送料，等所有物料按配方要求送到混合料斗時(shí)，單片機(jī)控制皮帶電機(jī)將混合料斗物料送給混合攪拌機(jī)；并開始準(zhǔn)備下一輪送料過程，整個(gè)送料過程的實(shí)時(shí)物料重量數(shù)據(jù)及其當(dāng)前的配方序號(hào)顯示在液晶上，物料配方可通過鍵盤進(jìn)行更改。根據(jù)以上工作過程，配料控制系統(tǒng)總體框圖如圖22所示： 圖22 配料控制系統(tǒng)總體框圖 由系統(tǒng)總體框圖可以看出由四個(gè)壓力傳感器T105組成的電阻橋經(jīng)過電壓放大24位A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711BF芯片進(jìn)行信號(hào)處理后送入微控制器AT89C52單片機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算，單片機(jī)將處理的實(shí)時(shí)過程和結(jié)果送到12864液晶顯示同時(shí)控制繼電器的吸合和斷開。鍵盤負(fù)責(zé)命令數(shù)據(jù)的輸入。3 硬件電路設(shè)計(jì)該配料控制系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器電壓信號(hào)的采集，放大，A/D轉(zhuǎn)換并交由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而通過繼電器來控制電機(jī)達(dá)到控制物料重量的目的。結(jié)構(gòu)并不十分復(fù)雜，因此可選用STC公司的8位微處理器單元89C52RC40IPDIP。該單片機(jī)最高工作頻率可達(dá)40MHZ，片內(nèi)程序存儲(chǔ)空間為512字節(jié)；程序存儲(chǔ)空間為8K字節(jié)；～。單片機(jī)復(fù)位電路如圖31所示：圖31 單片機(jī)復(fù)位電路復(fù)位電路的作用是對(duì)單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，確保單片機(jī)開始正常工作前所有工作部件都保持在設(shè)置的默認(rèn)狀態(tài)下。51單片機(jī)的復(fù)位要求是：RST保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)自動(dòng)復(fù)位。 因?yàn)榭紤]到芯片剛剛上電時(shí)由于供電不穩(wěn)定而做出錯(cuò)誤的計(jì)算，所以增加一個(gè)上電復(fù)位以達(dá)到延時(shí)啟動(dòng)CPU的目的，使芯片能夠正常工作。當(dāng)單片機(jī)電源電路開始供電時(shí)S0未按下，此時(shí)REST因?yàn)镽15的存在保持高電平狀態(tài)（保持時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期）。然后10uF電容開始充電，充電完成后REST恢復(fù)為低電平，復(fù)位工作完成，單片機(jī)開始正常運(yùn)行。當(dāng)S0按下時(shí)REST為高電平狀態(tài)（時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期），松開時(shí)又恢復(fù)低電平狀態(tài)，手動(dòng)復(fù)位工作完成。單片機(jī)晶振電路如圖32所示：圖32 單片機(jī)晶振電路晶振電路用來給單片機(jī)提供精確的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率就如一首歌的節(jié)拍一樣，所有運(yùn)行在單片機(jī)里的指令要按照時(shí)鐘頻率來一步步執(zhí)行，否則就會(huì)出錯(cuò)。容量為30pF電容C1，C2的兩端分別接晶振的一段并和GND相連。其作用是消除單片機(jī)外部晶振與單片機(jī)直接相連時(shí)產(chǎn)生偕波，保持晶振電路的可靠性和穩(wěn)定性的要求。 傳感器本設(shè)計(jì)為配料控制系統(tǒng)，考慮到工作環(huán)境的惡劣多變性，要求壓力傳感器具有較大的量程，以及比較精確的靈敏度要求，能夠很好的適應(yīng)不同溫度下的工作環(huán)境，其非線性和重復(fù)性以及抑制溫漂的能力要強(qiáng)。但鑒于市場(chǎng)上高性能的完全符合要求壓力傳感器價(jià)格較為昂貴。在這里我選擇TI公司的半橋式壓力傳感器T105，量程為50kg，177。,輸入電阻1000177。5Ω，推薦激勵(lì)電壓5～10V，工作溫度范圍10～+50℃，尺寸規(guī)格34*34*。同時(shí)為了提高量程，將四個(gè)傳感器組成電阻橋形式，將單片機(jī)電源+5V做激勵(lì)電壓，能實(shí)現(xiàn)基本功能。硬件接線圖如圖33所示：圖33 T105壓力傳感器接線圖其中E+,E兩個(gè)引線分別直接接HX711BF輸入端電源正負(fù)極，A+,A引線為差分電壓信號(hào)，直接接HX711BF輸入端A信號(hào)正負(fù)極。 放大電路與AD轉(zhuǎn)換電路傳感器選擇T105,滿量程輸出=激勵(lì)電壓（5V）*靈敏度（）=，不能直接驅(qū)動(dòng)單片機(jī)I/O口，因此要對(duì)電壓進(jìn)行放大處理，放大過后的電壓要轉(zhuǎn)換為數(shù)字量才能輸送給單片機(jī)處理。鑒于以上考慮，我采用海芯科技公司專為高精度電子稱設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片HX711BF，片內(nèi)集成低噪聲可編程放大器，通過軟件可選擇不同增益。HX711芯片內(nèi)集成了包括穩(wěn)壓電源，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等外圍電路，也可通過管腳控制選擇使用外部時(shí)鐘電路?？刂菩盘?hào)由數(shù)據(jù)時(shí)鐘管腳來直接實(shí)現(xiàn)，無需對(duì)內(nèi)部寄存器編程，增益可選擇128或64，對(duì)應(yīng)滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為177。20mv，177。40mv。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡(jiǎn)化了開機(jī)初始化過程?！ぷ鳒囟确秶?0～+85℃。HX711BF實(shí)物圖如圖34所示：圖34 HX711BF實(shí)物圖HX711BF接線原理圖如圖35所示：圖35 HX711BF接線原理HX711 芯片內(nèi)的穩(wěn)壓電路可同時(shí)向A/D 轉(zhuǎn)換器和外部傳感器提供模擬電源。穩(wěn)壓電源的供電電壓(VSUP)和與數(shù)字電(DVDD)通過C6濾波電容接VCC。將管腳X1接GND，HX711將自動(dòng)選擇使用片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器，并自動(dòng)關(guān)閉外部時(shí)鐘和晶振相關(guān)電路。E+,E接壓力傳感器的電源端，在這里，E+通過三極管Q2接到電源VCC上，由BASE控制，E直接接GND。信號(hào)通道有兩個(gè)即A通道和B通道（未標(biāo)出），A通道由A+，A組成分別接到HX711的INA+，INA端。C4為A通道濾波電容，R10為限流電阻。串口通訊由管腳PD_SCK和DOUT組成，用來輸入數(shù)據(jù)，選擇輸入通道和增益。本次設(shè)計(jì)中選擇A通道128倍信號(hào)增益，(通過軟件實(shí)現(xiàn))，然后采樣輸出24bitAD轉(zhuǎn)換值，單