【正文】 可調(diào)，二級(jí)15倍）。圖5. 1（7） 全速運(yùn)行程序，（因?yàn)閙ain函數(shù)起始處默認(rèn)設(shè)置有斷點(diǎn)）。運(yùn)行結(jié)果可以通過(guò)鍵盤顯示板的數(shù)碼管顯示來(lái)觀察,也可在AXD的變量觀察窗口中跟蹤觀察： 軟硬件整體的調(diào)試硬件電路板的制作和程序軟件編寫完成后，按設(shè)計(jì)要求正確接線，檢查無(wú)誤后，啟動(dòng)程序開始運(yùn)行。參考文獻(xiàn)[1] 周立功、張華，等。北京：[14] 譚浩強(qiáng)。 uint8 digitable[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 //閃爍標(biāo)志位uint8 TK=0x09。 PINSEL1 |=(1 28)。y對(duì)digitable；uint8 w=0。uint16 CS[6]={0,1,2,3,4,5}?！稊?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 北京高等教育出版社 [7] 童詩(shī)白、華成英。本系統(tǒng)從設(shè)計(jì)之初就選擇時(shí)下流行的嵌入式ARM微處理器為系統(tǒng)的核心，并配合鍵盤顯示模塊建立人機(jī)交互界面，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力和可操作性。此時(shí)EasyJTAG仿真器將會(huì)把程序下載到片外FLASH上。（5） 選用DebugInExram生成目標(biāo)，如圖5. 1所示，然后編譯連接工程。在開始的調(diào)試中，由于電路放大倍數(shù)設(shè)置過(guò)小，導(dǎo)致送入A/D采樣電壓變化很小，重量分辨率不足，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。如果出現(xiàn)斷路的話，可以用一個(gè)小紙條連接起來(lái)。VICIntEnable = 1 0x0e。 // 所有中斷通道設(shè)置為IRQ中斷VICVectCntl0 = 0x20 | 0x04。 // SPIE = 0, SPI 中斷被禁止}216。 /*定時(shí)器計(jì)數(shù)器和預(yù)分頻計(jì)數(shù)器使能計(jì)數(shù)*/ T0MCR = 0x03。(2) 啟動(dòng)ADS集成開發(fā)環(huán)境,調(diào)入項(xiàng)目文件,編譯項(xiàng)目。采用ARM公司提出的標(biāo)準(zhǔn)20引腳JTAGH仿真調(diào)試接口。 軟件開發(fā)環(huán)境，是由ARM公司推出的ARM核微控制器集成開發(fā)工具，英文全稱為ARM Developer Suite。表 51 ARM異常向量位置地址異常 0x00000000復(fù)位0x00000004未定義指令0x00000008軟件中斷0x0000000C預(yù)取指中斷(從存儲(chǔ)器取指出錯(cuò))0x00000010數(shù)據(jù)中止(數(shù)據(jù)訪問(wèn)存儲(chǔ)器出錯(cuò))0x00000014保留*0x00000018IRQ0x0000001CFIQ*在ARM文檔中標(biāo)識(shí)為保留，該位置被Boot轉(zhuǎn)載程序用作有效的用戶關(guān)鍵字如果訪問(wèn)試圖對(duì)一個(gè)保留地址或未分配區(qū)域的地址進(jìn)行尋址，LPC2131將產(chǎn)生預(yù)取中止或數(shù)據(jù)中止異常。AHB到VPB的橋接將VPB總線與AHB總線相連。同時(shí)LPC2131還具有8KB的靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本章為配料系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，主要完成的任務(wù)是對(duì)A/D采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波并實(shí)時(shí)顯示，然后通過(guò)與設(shè)定值進(jìn)行比較來(lái)判斷上次下料是否合適，然后根據(jù)偏差在外部觸發(fā)中斷服務(wù)程序中調(diào)整定時(shí)器定時(shí)值，從而調(diào)整可控硅導(dǎo)通角以調(diào)整振動(dòng)來(lái)改變本次下料量，最終穩(wěn)定皮帶上物料的總重，達(dá)到控制目的。其芯片封裝、原理圖模型、實(shí)際電路圖分別如圖3. 1圖3. 1圖3. 15所示： 圖3. 13 封裝圖 圖3. 14 芯片放大器的原理圖 圖3. 15 實(shí)際電路圖 216。為了節(jié)約端口資源和整機(jī)成本，本系統(tǒng)采用SPI（SPI,Serial Peripheral Interface）接口，由8個(gè)按鍵，8位移動(dòng)寄存器74HC16及4個(gè)4位8段LED數(shù)碼管構(gòu)成動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鍵盤和LED顯示，具體電路如圖3. 11所示?？煽毓栌|發(fā)控制電路：當(dāng)下料的量過(guò)大或者過(guò)小，即大于設(shè)定值，就可以通過(guò)調(diào)整下料電振機(jī)的電流的大小，從而調(diào)整其振幅，而控制電振機(jī)的振幅大小就是通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅觸發(fā)角的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其電路原理圖如圖3. 5所示。LPC2131將ARM7TDMIS配置為小端字節(jié)順序,LPC2131開發(fā)板的實(shí)物如圖3. 3所示。l 通過(guò)外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒。l 向量中斷控制器。l 32KB片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，128位寬度接口/加速器實(shí)現(xiàn)高達(dá)60MHz的操作頻率?；旧希珹RM7TDMIS處理器具有以下兩個(gè)指令集：l 標(biāo)準(zhǔn)32位ARM指令集l 16位Thumb指令集 Thumb指令集的16位指令長(zhǎng)度，使其可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)ARM代碼的密度，卻仍然保持ARM的大多數(shù)性能上的優(yōu)勢(shì)，而這些優(yōu)勢(shì)是使用16位寄存器的16位處理器所不具備的。在所有ARM微處理器系列中，ARM7TDMI微處理器系列所應(yīng)用的范圍最廣，采用ARM7TDMI微處理器作為內(nèi)核生產(chǎn)芯片的公司最多，同時(shí)其性價(jià)比也是最高的。ARM集成了豐富的片內(nèi)外設(shè)資源，利用自身資源不必增加外圍器件就可實(shí)現(xiàn)控制要求的功能，同時(shí)使得控制板的結(jié)構(gòu)尺寸可以做得更小。圖3. 1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 主控芯片的選擇及簡(jiǎn)介作為配料系統(tǒng)核心部件的主控芯片，不但要求其損耗低、抗干擾能力強(qiáng)、易于操作、價(jià)格適中，而且必須具有執(zhí)行速度快、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。一般配料系統(tǒng)對(duì)稱量配料過(guò)程的生產(chǎn)率都有規(guī)定，在給定的生產(chǎn)率前提下，使配料精度達(dá)到要求即可。l 低功耗模式：空閑和掉電。l 低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有獨(dú)立的電源和特定的32kHz時(shí)鐘輸入。l 8/16/32kB的片內(nèi)靜態(tài)RAM和32/64/128/256/512kB的片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器， 128位寬度接口/加速器可實(shí)現(xiàn)高達(dá)60MHz工作頻率。在晶閘管導(dǎo)通后，如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻，使陽(yáng)極電流Ia減小到維持電流IH以下時(shí)，晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)。因此，兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路，當(dāng)有足夠的門極電流流入時(shí)，就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。 綜上所述，由于全橋式等臂電橋靈敏度很高，而且抗干擾能力很強(qiáng)，結(jié)合本系統(tǒng)的實(shí)際情況和運(yùn)行所需，本系統(tǒng)采用電阻應(yīng)變式全橋電路來(lái)檢測(cè)皮帶上的重量信號(hào)。 需要說(shuō)明的是，上面分析的應(yīng)力狀態(tài)均是“局部”情況，而應(yīng)變片實(shí)際感受的是“平均”狀態(tài)。這樣，式（29）常寫作： ΔR/R=Kε (211) 彈性體 彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。設(shè)其伸長(zhǎng)ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。 電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理：電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理，彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過(guò)程。舊國(guó)標(biāo)共有21項(xiàng)指標(biāo)，均在常溫下進(jìn)行試驗(yàn)；并用非線性、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點(diǎn)溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差6項(xiàng)指標(biāo)中的最大誤差，來(lái)確定稱重傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)，、......。例如，逐次比較型的 AD0801 ～ 0803 、 0808 ～ 0809 的轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs ； AD571 為 25μs ； AD574 為 35μs ； AD578 為 μs 。 圖2. 4 轉(zhuǎn)換器 AD 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換時(shí)間 l AD 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度 在單片 AD 轉(zhuǎn)換器中，也用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來(lái)描述轉(zhuǎn)換精度。這些代碼就是 AD 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。uo，所以 D 1 和 D 2 都不導(dǎo)通，保護(hù)電路不起作用。接入 D 1 和 D 2 以后，當(dāng)uo39。同時(shí)uo39。這一關(guān)系稱為采樣定理 。 因配料系統(tǒng)需要增減少補(bǔ)，故本設(shè)計(jì)采用閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行差值比較、反饋、補(bǔ)償。它主要是 依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steadystate error）。 PID控制的原理和特點(diǎn) 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器 （儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過(guò)智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。 此系統(tǒng)可分為設(shè)備系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分。 本章小結(jié) 本章簡(jiǎn)單介紹了國(guó)內(nèi)外有關(guān)計(jì)量配料行業(yè)技術(shù)的歷史和發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)目前工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)定量配料控制系統(tǒng)的要求明確了具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)方案，并總結(jié)了定量配料控制系統(tǒng)在各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的一些實(shí)際應(yīng)用。時(shí)至今日，雖然核子皮帶秤、固體質(zhì)量流量計(jì)、沖量式流量計(jì)、失重式秤、轉(zhuǎn)子秤等多種固體物料連續(xù)計(jì)量設(shè)備也有一定規(guī)模的應(yīng)用，但他們?nèi)詿o(wú)法與電子皮帶秤抗衡，也無(wú)法撼動(dòng)電子皮帶秤作為固體物料連續(xù)自動(dòng)稱重主流計(jì)量設(shè)備的地位。1908年，美國(guó)一個(gè)年輕人赫爾伯特在工業(yè)高速發(fā)展的今天，作為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)的配料工序，由于其配料精度直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，所以傳統(tǒng)的手工配料計(jì)量的方法，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)精度以及人們對(duì)物質(zhì)的大量、更高的需求，那么如何搭建供需之間的橋梁呢？國(guó)內(nèi)配料廠前期投入使用的微機(jī)配料系統(tǒng)大部分是國(guó)外引進(jìn)的。本文的自動(dòng)定量配料系統(tǒng)是根據(jù)國(guó)內(nèi)外智能配料系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)，結(jié)合企業(yè)實(shí)際需求的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的配料系統(tǒng)計(jì)量裝置；它采用 ARM控制器作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，具有原理先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、給料均勻可靠、測(cè)量準(zhǔn)確等特點(diǎn)。電子皮帶秤是皮帶輸送機(jī)輸送固體散狀物料過(guò)程中對(duì)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(cè)量出皮帶輸送機(jī)上通過(guò)物料的瞬時(shí)流量和累積流量。國(guó)外從上世紀(jì)五十年代開始使用電子皮帶秤，國(guó)內(nèi)則從1965年開始研制生產(chǎn)電子皮帶秤。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(yíng)和產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)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。圖2. 1 控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖 控制模塊—PID控制 目前工業(yè)自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系 統(tǒng)給定值信號(hào)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)。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability)，一個(gè)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(lái)(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(shí)間來(lái)定量描述。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。微分（D）控制：控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。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(gè)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(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩， 記下這時(shí)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(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。為了保證能從采樣信號(hào)中將原信號(hào)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(hào) u i 中最高次諧波分量的頻率。=u i。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(guò)高的電壓。在 S 接通的情況下，因?yàn)閡o39。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(lái)，稱為編碼 。 AD 轉(zhuǎn)換器的大致分類如圖2. 4所示。 l 轉(zhuǎn)換時(shí)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(shí)間，它反映了 AD 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。舊國(guó)標(biāo)將應(yīng)用對(duì)象和使用環(huán)境條件完全不同的“稱重”和“測(cè)力”兩種傳感器合二為一來(lái)考慮，對(duì)試驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法未給予區(qū)分。 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(dòng)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。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，它的電阻值為R： R=ρL/S（Ω）（24） 當(dāng)他的兩端受F力作用時(shí)，將會(huì)伸長(zhǎng)，也就是說(shuō)產(chǎn)生變形。在材料力學(xué)中ΔL/L稱作為應(yīng)變，記作ε，用它來(lái)表示彈性往往顯得太大，很不方便 常常把它的百萬(wàn)分之一作為單位，記作με。 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。 因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`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。每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。晶閘管在導(dǎo)通后，門極已失去作用。其特性如下：l 16/32位ARM7TDMIS核，超小LQFP64封裝。l 2個(gè)