【正文】 當(dāng)然此系統(tǒng)還有很多不足和待開發(fā)的地方。由硬件電路可知，從而使揚聲器發(fā)聲。 本設(shè)計的計算主要有兩部分：一是計算瞬時流量，二是通過PID調(diào)節(jié)程序計算輸出控制變量。在計算時，用公式計算轉(zhuǎn)速。因為該系統(tǒng)任務(wù)單一，CPU只需順序進(jìn)行采樣、計算、控制輸出、顯示等任務(wù)，各任務(wù)之間無時序上的沖突，故不用采用中斷處理。在本設(shè)計中，DAC0832的地址為C000H。然后返回鍵掃描程序，這樣就可以退出命令狀態(tài)，執(zhí)行清標(biāo)志位功能，等待新命令的輸入。同理，也應(yīng)將4位數(shù)據(jù)壓縮為兩個字節(jié)的壓縮BCD碼備用。當(dāng)?shù)谝粋€鍵按下時，讓程序執(zhí)行一段除最右邊LED顯示外其余均熄滅的程序，即給其他緩沖區(qū)送入一個數(shù)，使它查表后得到的段碼為00H，則其他數(shù)碼管不亮，該程序為DISP1。依照這種方法逐次掃描各列直到找到為0的行輸出為止。鍵盤掃描流程圖如圖41。依據(jù)系統(tǒng)功能，可以將軟件部分劃分為若干個功能相對獨立的模塊，然后為每一個模塊設(shè)計算法并規(guī)劃出程序流程圖，再根據(jù)流程圖編寫程序。在流量測試的基礎(chǔ)上，把流量設(shè)定值和實際測試得到的瞬時流量進(jìn)行比較，計算出誤差。常用的集成穩(wěn)壓器有三端固定集成穩(wěn)壓器和三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器，它們都屬于電壓串聯(lián)反饋型。之所以使用電容濾波電路是利用電容的充放電原理來達(dá)到濾波的作用。所以變壓器將220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，然后送給整流電路。在電子電路及設(shè)備中，一般都需要穩(wěn)定的直流電源供電。異步電機作為原動機使用，當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時帶動離合器的電樞一起旋轉(zhuǎn)，電氣控制裝置是提供滑差離合器勵磁線圈勵磁電流的裝置。 電機調(diào)速控制電路在晶體管功率放大和電源電路中，脈沖寬度調(diào)制器以其功耗低、效率高得到了廣泛的應(yīng)用。（7）IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化；（8）IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)；（9）Rfb：反饋信號輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；（10）Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；（11）VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為10V～+10V；（12）AGND：模擬信號地；（13）DGND：數(shù)字信號地。 DAC0832在控制電機中的應(yīng)用在本系統(tǒng)中,執(zhí)行機構(gòu)滑差電機的轉(zhuǎn)速可由經(jīng)DAC0832輸出的控制電流來調(diào)節(jié),從而實現(xiàn)對皮帶上物料的流量控制。當(dāng)此端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平；5腳：VC為控制電壓端。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個RS觸發(fā)器，一個放電管T及功率輸出級?！?，經(jīng)過反向驅(qū)動器來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)通過兩個輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。在對顯示器要求不是太高的場合，也常采用串行數(shù)據(jù)輸出方式進(jìn)行動態(tài)掃描，這種方式利用8051內(nèi)部的串行口和某個并行口（如P1口）組成了控制電路。LED顯示器有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方法。～，用于控制各個顯示器的接地端。（2）共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字0~字符A鍵盤是由若干個按鍵組成的開關(guān)組，當(dāng)沒有一個鍵按下時，所有行線輸出為1；當(dāng)某個鍵按下時，該鍵所在的行線和列線短接，行線的輸出由列線的輸入電平來決定，74LS164可以為鍵盤提供列掃描信號。比較器的所有沒有用的引腳必須接地，其偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V無關(guān)，通常電源也不需要加旁路電容。C +70176。觸發(fā)沿來到前一瞬間加入輸入信號。采用旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測速方法有三種：M法、T法和M/T法測速。ADC0809的ADDA、ADDB、ADDC均接地，表示選中0通道IN0。經(jīng)過放大電路的信號是一個模擬信號，為了實現(xiàn)本次設(shè)計的目的必須把它變成數(shù)字信號送入單片機控制系統(tǒng)受理，因此本系統(tǒng)需要用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量；（8）CLK：時鐘脈沖輸入端。若差動工作，即,，,按式（31），則電橋輸出為： （33） 重量信號采集電路ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本次設(shè)計的荷重電路采用橋式測量電路，用的是電阻應(yīng)變式傳感器半橋式測量電圖33：荷重傳感器輸出全橋電路路。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。本次設(shè)計是將重量信號通過傳感器轉(zhuǎn)化為電信號，然后通過單片機實現(xiàn)對物體重量的自動檢測，并顯示出來。具體數(shù)值可以由RC電路計算出時間常數(shù)。所以，電源是必不可少的，單片機使用的是5V電源，其中正極接40管腳，負(fù)極（地）接20管腳。 、 、 （1） P0口（ ）是一個8位漏極開路型雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它是分時傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動八個LSTTL負(fù)載；（2）P1口（ ）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。（2）ALE/正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的六分之一）周期性的發(fā)出正脈沖信號。MCS51單片機內(nèi)包含下列幾個部件：（1）一個8位CPU； （2）一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路； （3）4K字節(jié)ROM程序存儲器；（4）128字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器；（5）兩個16位定時器/計數(shù)器；（6）可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲器和64K外部 圖31：8051引腳排列圖程序存儲器空間的控制電路； （7）32條可編程的I/O線（四個8位并行I/O端口）；（8）一個可編程全雙工串行口；（9）具有五個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)?！?0mA的滑差電機速度調(diào)節(jié)信號。根據(jù)皮帶配料秤的技術(shù)要求，本次設(shè)計采用以8051單片機為控制核心構(gòu)成皮帶配料秤控制器BWF。下面就介紹以8051單片機為核心的皮帶配料秤的工作原理和整體結(jié)構(gòu)。皮帶配料系統(tǒng)作為一種新興的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)而越來越受到世界各國的普遍關(guān)注。我設(shè)計的皮帶配料秤控制系統(tǒng)正是為了此目的。配料秤是冶金、水泥、化工、建材、食品等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個重要環(huán)節(jié)，也是冶金、水泥、化工、建材、食品等生產(chǎn)過程中的源頭工序。單片機配料系統(tǒng)是在大規(guī)模集成芯片技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上應(yīng)運而生的。第二階段是六、七十年代的傳感器電子儀表配料系統(tǒng)，隨著模擬電路和數(shù)字電路的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了各種小型的配料電動儀表。在食品加工行業(yè)，配料系統(tǒng)的使用代替了大量的手工勞動，提高了勞動生產(chǎn)效率，使得食品加工更方便、快捷。衡器是利用作用在物體上的重力來確定物體質(zhì)量的計量儀器，按操作方式的不同可分為：自動衡器和非自動衡器。配料系統(tǒng)的使用可以提高各個部門的自動化水平和各個生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性，降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而擴(kuò)大公司的效益。最早的皮帶輸送系統(tǒng)稱重原理來自于斗式輸送機對物料連續(xù)自動稱量的裝置。第一、二階段的配料系統(tǒng)只能進(jìn)行簡單的累計計算和測量，而且準(zhǔn)確度較低，對系統(tǒng)運行過程中的變化不能進(jìn)行有效控制，因此其計量過程準(zhǔn)確度較低，缺乏穩(wěn)定性，動態(tài)性能差。這種配料系統(tǒng)大多采用集中控制方式，計算機除具有工藝流程控制、工況實時顯示、提供數(shù)據(jù)存儲、報表打印等功能外，還要完成對各對象的直接控制和數(shù)據(jù)采集任務(wù)。目前，隨著自動化控制程度的提高，物料秤自動控制不僅關(guān)系到生產(chǎn)質(zhì)量而且還關(guān)系著人身安全，在早期的混凝土配置中完全是依靠大量的人力來完成的，不僅勞動強度大并且水泥粉塵的污染損害工人的身體健康。單片機配料控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中不僅可以提高配料產(chǎn)量和質(zhì)量，也減輕了工人的勞動強度，從而提高了生產(chǎn)效率。在物質(zhì)方面，我們需要又快又好的生產(chǎn)出我們所需要的物質(zhì)產(chǎn)品，所以我們要進(jìn)行生產(chǎn)自動化，實現(xiàn)生產(chǎn)的快速性與精確性。輸送皮帶由滑差電機M（電磁調(diào)速異步電機）進(jìn)行驅(qū)動，測速傳感器SR輸出信號的頻率和皮帶的速度成正比，皮帶下方裝設(shè)荷重傳感器W，輸出的電壓信號與皮帶上的物料成正比。單片機系統(tǒng)再將流量實際值和它的設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)增量PID調(diào)節(jié)運算后計算出控制量Vi，通過DAC0832 轉(zhuǎn)換為電流輸出信號(4～20mA)，而后經(jīng)放大去控制可控硅的導(dǎo)通角，實現(xiàn)調(diào)節(jié)滑差電機電磁離合器勵磁電流的功能，從而調(diào)節(jié)滑差電機的轉(zhuǎn)速，使得物料的流量盡可能穩(wěn)定在設(shè)定值附近。 8051單片機MCS51（8051）單片機是在一塊芯片中集成了CPU，RAM，ROM、定時器/計數(shù)器和多種功能的I/O線等一臺計算機所需要的基本功能部件，由英特爾公司于1981年制造。是外接晶體的另一端。同樣可以驅(qū)動八個LSTTL輸入。 單片機8051的最小系統(tǒng)單片機8051的最小系統(tǒng)如圖32所示。 單片機復(fù)位電路原理是在單片機的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實現(xiàn)上電復(fù)位。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。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。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，實現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。當(dāng)電橋輸出端接無窮大負(fù)載電阻時，可視輸出端為開路，此時直流電橋稱為電壓橋，即只有電壓輸出。ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。單位長度皮帶上物料的瞬時重量信號（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重量。轉(zhuǎn)速檢測的精度和快速性對于電機調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性影響較大。邊沿D觸發(fā)器:負(fù)跳沿觸發(fā)的主從觸發(fā)器工作時，必須在正跳沿前加入輸入信號。LM393 是雙電壓比較器集成電路。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。鍵盤輸入是人機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。機械按鍵在閉合時不會立刻穩(wěn)定的接通，在斷開時也不可能立馬斷開，而是伴隨著一連串的抖動。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮。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)一個段碼，CPU送出這個段碼，LED則顯示這個段碼所對應(yīng)的字符。系統(tǒng)配有6位共陽極LED顯示器，運行時可實時顯示瞬時流量。鍵盤顯示器接口電路見圖36。這種方式在程序設(shè)計時與并行動態(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)，串行口就立刻自動將數(shù)據(jù)輸出。具體的形式是：在鍵掃描時，74LS164提供列值；整體掃描時，74LS164輸出00H；逐列掃描時，74LS164輸出為FEH，F(xiàn)DH，F(xiàn)BH，F(xiàn)7H，EFH，DFH，BFH，7FH。555 定時器的電源電壓范圍寬，~16V工作，7555可在3~18V工作，輸出驅(qū)動電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。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。當(dāng)超限三次后，就需要系統(tǒng)發(fā)出報警。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。：（1）D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時間應(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。8位DA寄存器接成直通方式，即把及都接地。圖39：單相橋式PWM逆變電路電磁調(diào)速異步電動機又稱滑差電機，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機。此時若電樞被鼠籠式異步電動機拖著旋轉(zhuǎn)，那么它便切割磁場相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，于是從動部分的磁極便跟著主動部分電樞一起旋轉(zhuǎn)，前者的轉(zhuǎn)速低于后者，因為只有當(dāng)電樞與磁場存在著相對運動時，電樞才能切割磁力線。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。由于四個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。簡單的穩(wěn)壓電路可采用穩(wěn)壓管來實現(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）。 本系統(tǒng)中P(t)為荷重傳感器電壓輸出信號的函數(shù)，因為存在著非線性，故可近似由三次多項式表示為： （35）式中：P(t)為單位長度上物料的瞬時重量； x(t)為荷重傳感器在時刻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)。第4章 皮帶配料秤控制系統(tǒng)軟件設(shè)計經(jīng)過以上分析和完成整個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)計編程使得系統(tǒng)的每個部分按照特定的方式自動運行，實現(xiàn)各個控制環(huán)節(jié)的實時管理和控制。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