【正文】 ce process control. But the ingredient working procedure is an important link in the industrial production process, and its ingredient precision immediate influence the quality of the product. In the design of a series of field visits, according to the reality of demand, coupled with the understanding of the programmable controller and analysis, a ARM7 to achieve automatic dosage system control. Described in detail the automatic dosage system design steps, focusing on software development and debugging done, pleted the dosage hardware configuration and software design and of using Keyboard module monitoring realtime system. The design consists of four parts, the first part is a brief introduction of the previous dosage system, in conjunction with field inspection experience with the design done this brief analysis and ideas. The second part is according to of graduation design, in conjunction with own practical experience, to bring forward a reasonable design, and design steps further introduction. In addition to the allocation of resources as well as in reality, the principle of device was introduced. The third part is a detailed introduction of the hardware fourth part of the dosage system software design for the detailed presentation, and programming so ftware and dictates were introduced, some of the procedures were interpreted detailly. Through the debugging and coordination among the hardware and software to meet the requirements of industrial design to achieve automatic control dosage. Key words: ARM7 controller。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了 謝意。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 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)計的配料系統(tǒng)計量裝置；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)。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。 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（論文） 2 料的瞬時流量和累積流量。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。 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。其缺點(diǎn)是給料量的大小完全靠操作人員的經(jīng)驗或 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。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。本文所 設(shè)計的配料系統(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。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。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。 江西理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（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。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。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。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ControlNet相連，利用 網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程控制功能。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號與系 統(tǒng)給定值信號相反，則 稱為負(fù)反饋 ( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)。另例，當(dāng)一臺真正的全自動洗衣機(jī)具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性 (stability)，一個系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應(yīng)上看應(yīng)該是收斂的；準(zhǔn)是指控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、控 制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來 (Steadystate error)描述，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差；快是指控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，通常用上升時間來定量描述。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或 不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用 PID控制技術(shù)。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。微分 （ D） 控制：控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。這就是說，在控制器中僅引入 “比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能 夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。 PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。 PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng) 曲線法和衰減法。利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下： (1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作； (2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩， 記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期； (3)在一定的控制度下通過公式計算得到 PID控制器的參數(shù)。在具體實(shí)施時，常把這四個步驟合并進(jìn)行。為了保證能從采樣信號中將原信號 恢復(fù)，必須滿足條件 (21) 其中 f s為采樣頻率， f i(max) 為信號 u i 中最高次諧波分量的頻率。因此，采樣頻率通常取 fs=(35)fi(max) 已能滿足要求。=u i。當(dāng) u L =0 時， S斷開，采樣結(jié)束，由于 u ch 無放電通路，其上電壓值 基本不變，故使 u o 得以將采樣所得結(jié)果保持下來。與 u i不再保持線性關(guān)系，并使開關(guān)電路有可能承受過高的電壓。這里的 U D1 表示江西理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 二極管 D 1 的正向?qū)▔航?。? S 接通的情況下，因為 uo39。量化和編碼是所有 AD 轉(zhuǎn)換器不可缺少的核心部分之一。把量化的結(jié)果用二進(jìn)制碼，或是其他數(shù)制的代碼表示出來，稱為編碼 。 A/D 轉(zhuǎn)換器的分類 按轉(zhuǎn)換過程， AD 轉(zhuǎn)換器可大致分為直接型 AD 轉(zhuǎn)換器和間接 AD 轉(zhuǎn)換器。 AD 轉(zhuǎn)換器的大致分類如 圖2. 4所示。也就是說， AD 轉(zhuǎn)換器的分辨率，實(shí)際上反映了它對輸入模擬量微小變化的分辨能力。 ? 轉(zhuǎn)換時間 表示完成一次從模擬量到數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換所需要的時間，它反映了 AD 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。 檢測模塊 — 稱重傳感器 準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性是稱重傳感器的重要質(zhì)量指標(biāo)，是廣大用戶最關(guān)心的三大問題，同時也是我國稱重傳感器與工業(yè)發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品相比較的主要差江西理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 距。舊國標(biāo)將應(yīng)用對象和使用環(huán)境條件完全不同的“稱重”和“測力”兩種傳感器合二為一來考慮，對試驗和評價方法未給予區(qū)分?？紤]到不同使用地點(diǎn)的重力加速度和空氣浮力對轉(zhuǎn)換的影響，稱重傳感器的性能指標(biāo)主要有線性誤差、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點(diǎn)溫度特性和靈敏度溫度特性等。 稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電 阻 應(yīng)變式等 8類，以電阻應(yīng)變式使用最廣。 電阻應(yīng)變片 電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時，它的電阻值為 R： R=ρL/S（ Ω）（ 24） 江西理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 當(dāng)他的兩端受 F力作用時，將會伸長，也就是說產(chǎn)生變形。我們有： ΔR=ΔρL/S+ΔLρ/S–ΔSρL/S2 （ 25） 用 式 （ 24） 去除式 （ 25） 得到 ΔR/R=Δρ/ρ+ΔL/L–ΔS/S （ 26） 另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積 S=πr2，則 Δs=2πr*Δr，所以 ΔS/S=2Δr/r （ 27） 從材料力學(xué)我們知道 : Δr/r=μΔL/L （ 28） 其中，負(fù)號表示伸長時，半徑方向是縮小的。 在材料力學(xué)中 ΔL/L稱作為應(yīng)變，記作 ε，用它來表示彈性往往顯 得太大，很不方便 常常把它的百萬分之一作為單位，記作 με。 設(shè)有一帶有肓孔的長方體懸臂梁。 ε=（ 3Q（ 1+μ） /2Eb） *（ B（ H2h2） +bh2） /（ B（ H3h3） +bh3） （ 212） 其中： Q截面上的剪力； E揚(yáng) 氏模量： μ— 泊松系數(shù)； B、 b、 H、 h— 為梁的幾何尺寸。 其具體原理如下： 惠斯登電橋原理圖 1中，接通電源，調(diào)節(jié)電橋平衡，即調(diào)節(jié)電橋四個“臂”R R R Rx，當(dāng)檢流計 G的指針指零， B、 D兩點(diǎn)電位相等，則有 式 稱為比率 k。 因為全橋式等臂電橋的靈敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。它的出現(xiàn)，使半導(dǎo)體技術(shù)從弱電領(lǐng)域進(jìn)入了強(qiáng)電領(lǐng)域，成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭相采用的元件。每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。這樣強(qiáng)烈的正反饋過程迅速進(jìn)行。晶閘管在導(dǎo)通后，門極已失去作用。 128位寬度的存儲器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使 32位代碼能夠在最大時鐘速率下運(yùn)行。其特性如下 ： ? 16/32位 ARM7TDMIS核，超小 LQFP64封裝。 256字節(jié)行編程時間為 1ms。 ? 2個 32位定時器 /外部事件計數(shù)器 (帶 4路捕獲和 4路比較通道 )、 PWM單元 (6路輸出 )和看門狗。 ? 小型的 LQFP64封裝上包含多達(dá) 47個通用 I/O口 (可承受 5V電壓 )。 ? 多個串行接口，包括 2個 16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) UART、 2個高速 I2C總線 （ 400kbit/s）、