【正文】 系數(shù)；I——積分系數(shù)；D——微分系數(shù)。該系統(tǒng)采用模塊化程序設(shè)計(jì)技術(shù)編寫監(jiān)控軟件。程序設(shè)計(jì)要完成的內(nèi)容如下：（1）當(dāng)單片機(jī)控制電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，首先系統(tǒng)需要進(jìn)入初始化過程，使系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)；（2）系統(tǒng)初始化后，按下鍵盤上的開始鍵，則系統(tǒng)開始工作；（3）系統(tǒng)正常工作后，單片機(jī)開始進(jìn)行信號的采集和處理，將檢測到的重量、轉(zhuǎn)速、電流信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并輸入到單片機(jī)，然后將采集到的信號計(jì)算得出瞬時(shí)流量并在數(shù)碼管上顯示出來；（4）本系統(tǒng)主要的目的是根據(jù)皮帶傳輸系統(tǒng)上的物料重量來自動(dòng)控制調(diào)節(jié)物料的輸送速度，從而使得皮帶傳輸系統(tǒng)上的物料重量可以保持在一定的范圍之內(nèi)。逐列掃描時(shí)，先得出按鍵所在列，然后經(jīng)過掃描得出行值，行值加列值就得到按鍵的鍵值。再次整體掃描，進(jìn)行第二次判斷以消除干擾。當(dāng)不為0時(shí)，則第一列沒有鍵按下，然后繼續(xù)掃描第二列。其中，第一行的行值是00H（=0），第二行的行值為08H（=0）。顯示程序的設(shè)計(jì)思想是將顯示緩沖區(qū)中的顯示數(shù)每次順序向高位移一位，把剛掃描到按鍵的鍵值送給最低位。 WR鍵處理當(dāng)按下的鍵值為10時(shí)，代表WR鍵。在輸入系數(shù)的同時(shí)，應(yīng)按照P、I、D、a、b、c、d轉(zhuǎn)速系數(shù)的順序依次送入相對應(yīng)的數(shù)據(jù)。S鍵是用戶設(shè)定流量的專用鍵。按下該鍵后，6個(gè)LED中最右邊的顯示器顯示提示符“P”，其他5個(gè)顯示器全熄滅。Z鍵是校零鍵，它是測試輸送皮帶自重的專用鍵。STOP鍵的功能是當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，按下該鍵，使系統(tǒng)停止工作。當(dāng)鍵值為14時(shí)，執(zhí)行運(yùn)行鍵RUN，即配料系統(tǒng)在按下RUN鍵后進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行管理程序流程圖如圖44所示：圖44：運(yùn)行管理程序流程圖本系統(tǒng)采樣周期為2s，用延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)。將TMOD的最高位GATE置1，這樣當(dāng)TR1為1(開定時(shí)器1)時(shí)，定時(shí)器的起停將由INT1控制：當(dāng)INT1為高電平時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)，為低電平時(shí)停止計(jì)數(shù)。用一個(gè)計(jì)數(shù)器對已知頻率的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，利用時(shí)鐘頻率和計(jì)數(shù)值可以求出時(shí)間，繼而算出轉(zhuǎn)速的測量值。（3）在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，定時(shí)器1以方式1(16位計(jì)數(shù)器模式)工作，則定時(shí)器方式選擇寄存器TMOD中的M1M0＝01B，T法測速時(shí)采用門控方式，GATE＝1。其轉(zhuǎn)換過程如下:（1）將雙字節(jié)壓縮BCD碼轉(zhuǎn)換為4個(gè)單字節(jié)BCD碼，并擴(kuò)大100倍，即把兩個(gè)字節(jié)全看作整數(shù)；（2）調(diào)用4位十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)的子程序，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式；（3）調(diào)用雙字節(jié)整數(shù)(二進(jìn)制數(shù))轉(zhuǎn)換為三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)的子程序，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)形式；（4）用浮點(diǎn)數(shù)除法子程序除以100(同樣要化為浮點(diǎn)數(shù))，即可得到所需的浮點(diǎn)數(shù)。（2）用PID調(diào)節(jié)子程序在流量測試的基礎(chǔ)上，把流量設(shè)定值和實(shí)際測試得到的瞬時(shí)流量值進(jìn)行比較，計(jì)算出誤差，再用增量式PID調(diào)節(jié)算法計(jì)算出輸出控制量，控制滑差電機(jī)的速度，從而實(shí)現(xiàn)流量控制。若報(bào)警條件滿足。此系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)完整，系統(tǒng)的可靠性能高、構(gòu)成簡單、功能集中、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、性價(jià)比高，并且充分采用了當(dāng)前先進(jìn)的控制技術(shù)，檢測技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)以及相關(guān)的理論。特別是單片機(jī)具有體積小，重量輕的優(yōu)勢，可以把單片機(jī)使用在操作人員不能接觸的環(huán)境，代替工人來操作。在串口通信上還需要進(jìn)一步改進(jìn)PC機(jī)與單片機(jī)遠(yuǎn)距離通信，即單片機(jī)放在現(xiàn)場，通過導(dǎo)線傳輸信息，PC機(jī)放制室進(jìn)行控制。例如：此系統(tǒng)的單一工作能力很好，但是不能夠與多臺配料秤共同協(xié)作，系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)性有待開發(fā)。在當(dāng)今電子技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，單片機(jī)技術(shù)日趨成熟完善，而單片機(jī)的功能多，價(jià)格也越來越適合于普遍使用。同時(shí)計(jì)算Vi值去控制滑差電機(jī)，使瞬時(shí)流量盡可能跟隨設(shè)定值，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。在調(diào)用顯示子程序時(shí)，顯示器將以“**.***”的形式顯示。為了提高控制精度，采用三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘等算法進(jìn)行計(jì)算。由于計(jì)算過程中出現(xiàn)了三次方，加上PID調(diào)節(jié)精度要求較高，因而編程軟件計(jì)算過程中均采用三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)。其中f為頻率，p為脈沖發(fā)生器每秒輸出的脈沖數(shù)，在本系統(tǒng)中f＝500 kHz，p＝600；m為計(jì)數(shù)器1測出的機(jī)器周期數(shù)，即門控方式下的正脈沖寬度，將其代入公式即可算出轉(zhuǎn)速。這一正脈沖寬度與我們所檢測的走速是相關(guān)的，這是T法測速原理計(jì)算線速度的典型應(yīng)用。采樣程序工作過程如下：（1）啟動(dòng)ADC0809將荷重信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再減去執(zhí)行Z鍵后所得到的皮帶自重，將其(皮帶單位長度上的瞬時(shí)重量)存入固定單元，為后面計(jì)算F(t)做準(zhǔn)備。如果設(shè)定值已經(jīng)輸入，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行本系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)運(yùn)行管理程序。將00H送DAC 0832，則D/A轉(zhuǎn)換后的模擬量為0，電機(jī)就停止轉(zhuǎn)動(dòng)，起到了STOP鍵的功能。在正式運(yùn)行中，荷重傳感器輸出的是毛重信號，計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除皮帶自重。在調(diào)試過程中，MON鍵用得非常頻繁，修改參數(shù)或輸入命令鍵出錯(cuò)時(shí)可按MON鍵退回到初始狀態(tài)。S鍵處理流程圖見圖43。WR鍵處理流程圖見圖42。流量設(shè)定值是一個(gè)兩位數(shù)，P、I、D、a、b、c、d轉(zhuǎn)速系數(shù)是4位數(shù)，其格式為前兩位是整數(shù)位，后兩位是小數(shù)位。當(dāng)?shù)诙€(gè)鍵按下時(shí)，跳過DISP1使顯示緩沖區(qū)正確移位，即執(zhí)行DISP2程序。若按鍵值小于10，則為數(shù)字鍵，調(diào)用顯示子程序顯示。此時(shí)74LS164逐次輸出對應(yīng)的值。，、當(dāng)為0時(shí)表示有鍵按下。下面以簡表的形式，把需要初始化的單元羅列出來，并對存放的數(shù)據(jù)及初始化狀態(tài)逐一做出介紹，見表41。每個(gè)模塊的程序調(diào)試成功后，最后將各個(gè)模塊連接在一起進(jìn)行總調(diào)得到所需程序。第4章 皮帶配料秤控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)經(jīng)過以上分析和完成整個(gè)皮帶配料秤控制系統(tǒng)的硬件電路后，該系統(tǒng)需要通過軟件設(shè)計(jì)編程使得系統(tǒng)的每個(gè)部分按照特定的方式自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)管理和控制。采用增量PID調(diào)節(jié)算法，計(jì)算輸出到DAC0832的Vi (數(shù)字量)，經(jīng)DAC0832變換為4～20 mA的電流信號，經(jīng)過放大后去控制滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 本系統(tǒng)中P(t)為荷重傳感器電壓輸出信號的函數(shù)，因?yàn)榇嬖谥蔷€性，故可近似由三次多項(xiàng)式表示為： （35）式中：P(t)為單位長度上物料的瞬時(shí)重量； x(t)為荷重傳感器在時(shí)刻t輸出的電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量； a、b、c、d為線性轉(zhuǎn)換系數(shù)。12V直流穩(wěn)壓電源如圖310所示，+5V直流穩(wěn)壓電源如圖311所示。簡單的穩(wěn)壓電路可采用穩(wěn)壓管來實(shí)現(xiàn)，在穩(wěn)壓性能要求較高的場合，可采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路（包括基準(zhǔn)電壓、取樣電路、放大電路和調(diào)整管部分）。在脈動(dòng)直流波形的上升段，電容C1充電，由于充電時(shí)間常數(shù)很小，所以充電速度很快；在脈動(dòng)直流波形的下降段，電容C1放電，由于放電時(shí)間常數(shù)很大，所以放電速度很慢。由于四個(gè)整流二極管連接成電橋形式，所以稱這種整流電路為橋式整流電路。經(jīng)過變壓器變壓后的仍然是交流電，需要轉(zhuǎn)換為直流電才能提供給后級電路，這個(gè)轉(zhuǎn)換電路就是整流電路。一般情況下，所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而需喲通過電源變壓器降壓后，在對交流電壓進(jìn)行處理。直流電源為單相小功率電源，它將頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定、輸出電流為幾十安以下的直流電壓。此時(shí)若電樞被鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)拖著旋轉(zhuǎn)，那么它便切割磁場相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，于是從動(dòng)部分的磁極便跟著主動(dòng)部分電樞一起旋轉(zhuǎn)，前者的轉(zhuǎn)速低于后者，因?yàn)橹挥挟?dāng)電樞與磁場存在著相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，電樞才能切割磁力線。電磁滑差離合器包括電樞、磁極和勵(lì)磁線圈三部分。圖39：單相橋式PWM逆變電路電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)又稱滑差電機(jī)，它是一種利用直流電磁滑差恒轉(zhuǎn)矩控制的交流無級變速電動(dòng)機(jī)。模擬電路構(gòu)成的PWM調(diào)制器通常由三角波（或鋸齒波）發(fā)生器和比較器組成，這種電路適用于控制信號為模擬信號的場合。8位DA寄存器接成直通方式，即把及都接地。由于DAC0832內(nèi)部已設(shè)有輸入數(shù)據(jù)寄存器,因而可以直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連,并且作為單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。：（1）D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns；（2）ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；（3）CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；（4）WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，與微處理器完全兼容。所以應(yīng)先將P1口置為高電平，再經(jīng)過反向器封閉震蕩器。當(dāng)系統(tǒng)工作正常時(shí)，禁止震蕩脈沖在與非門輸出，此時(shí)揚(yáng)聲器關(guān)閉。當(dāng)超限三次后，就需要系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，以防引入干擾；6腳：高觸發(fā)端TH；7腳：放電端。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3和2VCC /3。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，~16V工作，7555可在3~18V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。LED顯示器采用共陽極連接，動(dòng)態(tài)顯示方式。具體的形式是：在鍵掃描時(shí)，74LS164提供列值；整體掃描時(shí)，74LS164輸出00H；逐列掃描時(shí)，74LS164輸出為FEH，F(xiàn)DH，F(xiàn)BH，F(xiàn)7H，EFH，DFH，BFH，7FH。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不能懸空。這種方式在程序設(shè)計(jì)時(shí)與并行動(dòng)態(tài)掃描編程方法類似，但需要加入如下的處理：對8051的串行口進(jìn)行初始化編程和待顯示的數(shù)據(jù)只要送入串行數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，串行口就立刻自動(dòng)將數(shù)據(jù)輸出。本系統(tǒng)需要顯示的數(shù)據(jù)較少，故采用串行動(dòng)態(tài)掃描顯示。鍵盤顯示器接口電路見圖36。靜態(tài)顯示要求外部有鎖存器，CPU輸出待顯示數(shù)據(jù)后，鎖存器將數(shù)據(jù)保存，直至再送新的顯示數(shù)據(jù)為止。系統(tǒng)配有6位共陽極LED顯示器，運(yùn)行時(shí)可實(shí)時(shí)顯示瞬時(shí)流量。在每點(diǎn)亮一個(gè)顯示器之后，必須稍停一段時(shí)間，使之發(fā)光穩(wěn)定，然后輪流點(diǎn)亮其他的顯示器。十進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的段碼見表31：LED的一種顯示字符就對應(yīng)一個(gè)段碼，CPU送出這個(gè)段碼，LED則顯示這個(gè)段碼所對應(yīng)的字符。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。~F、H、L、P、R、U、Y、符號“”及小數(shù)點(diǎn)“.”。機(jī)械按鍵在閉合時(shí)不會(huì)立刻穩(wěn)定的接通，在斷開時(shí)也不可能立馬斷開，而是伴隨著一連串的抖動(dòng)。本次設(shè)計(jì)采用的是非編碼式鍵盤，采用軟件方法來判斷是那一個(gè)鍵按下。鍵盤輸入是人機(jī)交互界面中非常重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用戶指令的直接途徑。差分輸入電壓可以大于Vcc并不會(huì)損壞器件。LM393是高增益,寬頻帶器件，像大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩。C；（2）SVHC(高度關(guān)注物質(zhì)):No SVHC (18Jun2010)；（3）工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：2～ 36V，雙電源：177。LM393 是雙電壓比較器集成電路。這樣，輸入端受干擾的時(shí)間大大縮短，受干擾的可能性就降低了。邊沿D觸發(fā)器:負(fù)跳沿觸發(fā)的主從觸發(fā)器工作時(shí)，必須在正跳沿前加入輸入信號。其中M法是在一定的時(shí)間內(nèi)測取光電編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)，用以計(jì)算這段時(shí)間的平均轉(zhuǎn)速，M法測速僅適合用于高速段；T法測速是在編碼器兩個(gè)相鄰輸出脈沖的間隔時(shí)間內(nèi)，用一個(gè)計(jì)數(shù)器對已知頻率為f的高頻脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由此來計(jì)算轉(zhuǎn)速，T法測速與M法測速正好相反，僅適合用于低速段；M/T法測速是把以上兩種方法結(jié)合在一起，既檢測一定時(shí)間內(nèi)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)，又檢測一定時(shí)間間隔的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)，用來計(jì)算轉(zhuǎn)速，M/T法測速能適用于高速又適用于低速，是目前最廣泛應(yīng)用的一種測速方法。轉(zhuǎn)速檢測的精度和快速性對于電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性影響較大。ADC0809的時(shí)鐘頻率為500KHz，可以由分頻電路74LS74把8051的ALE的輸出分頻后來滿足兩者時(shí)鐘信號匹配的要求。單位長度皮帶上物料的瞬時(shí)重量信號（皮帶上的物料荷重信號）采集方法如下：（1）由荷重傳感器檢測出瞬時(shí)變化的應(yīng)變情況，并轉(zhuǎn)化為模擬信號以0～10mv輸出；（2）經(jīng)過放大器變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電壓0～5V，送入A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809輸入電路IN0（A/D轉(zhuǎn)換器的0通道）；（3）經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)換為8位的數(shù)字信號送入8051的P0口；（4）在8051中對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以得到單位長度皮帶上物料的瞬時(shí)重量。經(jīng)過資料搜尋，我決定采用8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809來完成本次設(shè)計(jì)的A/D轉(zhuǎn)換部分，ADC0809 是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHz；（9）REF（+）、REF（）：基準(zhǔn)電壓；（10）Vcc：電源，單一+5V，GND：地。ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)電橋輸出端接無窮大負(fù)載電阻時(shí)，可視輸出端為開路，此時(shí)直流電橋稱為電壓橋，即只有電壓輸出。其原理是用應(yīng)變片直接測量彈性元件的應(yīng)變量，間接的測量出壓力。電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測的物理量如位移，壓力，流量，振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。電阻應(yīng)變式稱重傳感器結(jié)構(gòu)較簡單，準(zhǔn)確度高，適用面廣，且能夠在相對比較差的環(huán)境下使用。因此，要達(dá)到設(shè)計(jì)的性能要求，傳感器的精度起著決定性作用。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。按圖32中畫法連好，RST引腳需保持2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平。 單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。 單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，