【正文】 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)（論文）題目：定量給料皮帶秤控制器的軟件設(shè)計(jì) 2012年05月20日摘要摘 要隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足不了人們的要求。為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設(shè)計(jì)中將智能化、自動(dòng)化、人性化用在了電子秤重控制系統(tǒng)中。本系統(tǒng)主要由單片機(jī)來控制，感知物體重量部分由稱重傳感器及A/D轉(zhuǎn)換器組成，控制部分由單片和電機(jī)等組成，加上顯示單元，此電子皮帶秤具備了功能多、性能價(jià)格比高、功耗低、系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單、使用方便直觀、速度快、測量準(zhǔn)確、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。 本系統(tǒng)以89C51單片機(jī)為主控芯片，外圍附以測重電路、顯示電路、鍵盤電路、可控硅過零調(diào)功調(diào)速電路等構(gòu)成智能稱重控制系統(tǒng)電路板，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱重系統(tǒng)的各種控制功能?？梢哉f,此設(shè)計(jì)所完成的電子皮帶秤很大程度上滿足了工業(yè)應(yīng)用需求。當(dāng)被測物料均勻落置在秤體的稱重區(qū)上時(shí)，其重量便通過皮帶秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力－電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系(一般成正比關(guān)系)的電信號(hào)(電壓或電流等)。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由相應(yīng)的軟件來控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機(jī)打?。划?dāng)需要對皮帶秤的速度作出相應(yīng)的調(diào)整時(shí)，通過數(shù)字鍵盤向89C51單片機(jī)輸入相應(yīng)的數(shù)值，通過I\O口接收到該信號(hào)的CPU對該數(shù)值信號(hào)進(jìn)行再處理并轉(zhuǎn)換成命令信號(hào)，該命令信號(hào)送至可控硅過零調(diào)功調(diào)速電路，可控硅調(diào)功調(diào)速電路根據(jù)該命令信號(hào)去調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，因?yàn)槠У膫鬏斔俣戎苯尤Q于電機(jī)的速度，電機(jī)速度的改變使得皮帶的傳輸速度也隨之發(fā)生變化。一般地信號(hào)的放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在各自儀表或電路中完成。關(guān)鍵詞：89C51單片機(jī)。 稱重傳感器。 LED顯示器 。 軟件IABSTRACTABSTRACT With the application of microelectronics technology, tradition ponderation instrument used in market has been not satisfaction with human requirements already. In order to make up for the traditional apparatus shorting, we improve the apparatus39。s control system with intelligence and automation. This system is mainly controlled by microcontroller, the section of height measurement acplish by supersonic sensor, the section of weight measurement acplish by weight sensor and A/D transformer, this apparatus have many characteristic such as having more function, consume less energy, small and move easily, low price, measure precisely, the speed is quick, automatic work without people and so on. The system is mainly controlled by the microcontroller89C51, the periphery is consist of the circuit of clock and calendar, the circuit of measure height and weight, the circuit of display and print, all of these prise the circuit board of the intelligent apparatus of height and weight. It can achieve all function of the apparatus. When he was called in the objects placed on the scale, the weight and belt scales body through to weighing transducer, sensor generates electricity effect the weight of the object, will be converted to a certain weight called objects (general function relation is proportional to the relationship between signal (the) voltage or current, etc.). This signal by amplifying circuit, the amplification by filter / (A/D) device, digital signals into tiny place of CPU, CPU scanning switch, all sorts of functions and keyboard according to various functions and keyboard input switch to judge, analysis, by the software to control all kinds of instruments. Computational results showed that need to Cun Zhu Qi inside when the CPU, from inside CunZhuQi instruction in reading to display, or send the printer. Generally, the signal filter, A/D conversion and signal processing various operations in instrumentation.Keywords: 89C51 singlechip 。 ponderation –sensor。 LED display 。 softwareIII目錄目 錄摘 要 IABSTRACT II第1章 前 言 1 定量給料皮帶秤與稱重技術(shù)簡介 1 定量給料皮帶秤的組成 2 定量給料皮帶秤的結(jié)構(gòu) 2 定量給料皮帶秤的工作原理 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 4第2章 系統(tǒng)方案論證與選型 5 控制器選擇 5 系統(tǒng)檢測控制部分的硬件選擇 6 傳感器的選擇 6 放大電路選擇 7 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 9 14 鍵盤處理部分方案論證 16圖28 矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)圖 17 顯示電路選擇部分 17第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 18 微分處理器的發(fā)展 18 X5045 EEPROM存儲(chǔ)芯片介紹 19 74LS374芯片和74LS145芯片介紹 21 主控電路硬件設(shè)計(jì) 22第4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 24 程序的總體設(shè)計(jì) 24 系統(tǒng)主程序?qū)崿F(xiàn) 25 子程序設(shè)計(jì) 25 系統(tǒng)看門狗介紹 25 動(dòng)態(tài)顯示和按鍵掃描處理程序?qū)崿F(xiàn) 28 A/D轉(zhuǎn)換程序?qū)崿F(xiàn) 29 顯示處理子程序?qū)崿F(xiàn) 30 鍵盤子程序?qū)崿F(xiàn) 31 33 軟件仿真調(diào)試 35 用戶使用說明 35 控制面板介紹 35 控制面板功能說明 36結(jié) 論 37謝 辭 38參考文獻(xiàn) 39附 錄 40III第1章 前言第1章 前 言 定量給料皮帶秤與稱重技術(shù)簡介定量給料皮帶秤被廣泛地應(yīng)用于礦山、煤炭、化學(xué)工業(yè)和碼頭等行業(yè)．它是一種非常重要的動(dòng)態(tài)測量系統(tǒng)和配料系統(tǒng)。利用MCS51單片機(jī)特點(diǎn)，在電子皮帶秤原有機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加入了由單片機(jī)稱重控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電子皮帶秤調(diào)節(jié)的自動(dòng)化。定量給料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(dòng)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)上通過物料的瞬時(shí)流量和累積流量，同時(shí)它可以根據(jù)操作人員在數(shù)字鍵盤上所輸入的給定值通過改變控制電機(jī)的速度達(dá)到相應(yīng)的改變皮帶的傳輸速度，從而能快速簡便的實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制中人們所需要的皮帶速度。稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子皮帶秤是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計(jì)量器具，是國計(jì)民生、國防建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高。稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時(shí)間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營管理等多方面的作用。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。因此，稱重技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的發(fā)展各國都非常重視。50年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過40多年的不斷改進(jìn)與完善，我國電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。現(xiàn)今電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展：計(jì)量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點(diǎn)從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計(jì)量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性[1]。55定量給料皮帶秤也是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計(jì)量器具，是國計(jì)民生、國防建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易、生產(chǎn)建設(shè)不可缺少的計(jì)量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高，所以對該課題的研究是對社會(huì)發(fā)展很有推動(dòng)效應(yīng)的一件事情。 定量給料皮帶秤的組成 定量給料皮帶秤的結(jié)構(gòu)定量給料皮帶秤主要由機(jī)械秤體、電機(jī)、可控硅調(diào)功調(diào)速電路、檢測電路及裝置、控制器（包含相應(yīng)的控制器輔助電路）、液晶顯示器組成。機(jī)械部分主要包括：供料溜子、稱重傳力復(fù)位系統(tǒng)裝置、皮帶張力自動(dòng)調(diào)整裝置、傳動(dòng)及減速裝置、皮帶、電機(jī)。檢測電路及裝置主要包括：稱重傳感器及其相應(yīng)電路，速度傳感器及其相應(yīng)電路?？刂破髦饕▎纹瑱C(jī)以及單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)某些功能所需要的輔助電路，如A/D轉(zhuǎn)換電路，擴(kuò)展電路,看門狗電路等。其工藝結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：稱重傳感器重量信號(hào)單片機(jī)皮帶電機(jī)可控硅調(diào)功調(diào)速電路LED料斗稱重區(qū)圖1 定量給料皮帶秤工藝結(jié)構(gòu)圖（1）料斗用來盛放各種物料，通常為塊、粒、粉體物料，并向皮帶供應(yīng)各種物料。（2）皮帶在電機(jī)帶動(dòng)滾輪作用下，獲得相應(yīng)的速度（它的速度只決定于電機(jī)），完成傳送物料的功能(3) 稱重、傳力復(fù)位系統(tǒng) 它是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子皮帶秤的秤體，一般包括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等。（4）電機(jī) 受單片機(jī)控制的一個(gè)執(zhí)行裝置，為皮帶提供動(dòng)力，帶動(dòng)皮帶的轉(zhuǎn)動(dòng)，使皮帶的傳送功能得以實(shí)現(xiàn)，控制皮帶的速度，是單片機(jī)相應(yīng)的速度控制功能得以實(shí)現(xiàn)（5）可控硅調(diào)功調(diào)速電路它是一種較新型交流電機(jī)調(diào)速電路，電路中采用了過零雙向可控硅型光耦 MOC3041，它集光電隔離、過零檢測、過零觸發(fā)等功能于一身，避免了輸入輸出通道同時(shí)控制雙向可控硅觸發(fā)的缺陷，大大簡化了輸出通道隔離驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。(6) 稱重傳感器 即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號(hào)所用的一種輔助手段。按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、聲表面諧振式）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。對稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對被稱物體的狀態(tài)的影響要?。荒茉谳^差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。 (7) 測量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測量裝置即處理稱重傳感器信號(hào)的電子線路（包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、調(diào)節(jié)器、補(bǔ)嘗元件、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存貯器件等）。這部分習(xí)慣上稱載荷測量裝置或二次儀表。在數(shù)字式的測量電路中，通常包括前置放大、濾波、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。 定量給料皮帶秤的工作原理加電后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶開始旋轉(zhuǎn)，微處理機(jī)根據(jù)當(dāng)前操作控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過鏈傳動(dòng)輥筒使皮帶進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。料斗中的物料落在落料區(qū)，經(jīng)皮帶運(yùn)送到達(dá)稱重區(qū)，其重量便通過皮帶秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力－電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系(一般成正比關(guān)系)的電信號(hào)(電壓或電流等)。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機(jī)打印，同時(shí)它可以根據(jù)操作人員在數(shù)字鍵盤上所輸入的給定值通過改變控制電機(jī)的速度達(dá)到相應(yīng)的改變皮帶傳輸速度，從而能快速簡便的實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制中