【正文】 介紹，見表41。此時74LS164逐次輸出對應的值。若按鍵值小于10，則為數(shù)字鍵，調用顯示子程序顯示。流量設定值是一個兩位數(shù)，P、I、D、a、b、c、d轉速系數(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。S鍵處理流程圖見圖43。在正式運行中，荷重傳感器輸出的是毛重信號，計算時應扣除皮帶自重。如果設定值已經(jīng)輸入，則轉去執(zhí)行本系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)運行管理程序。這一正脈沖寬度與我們所檢測的走速是相關的，這是T法測速原理計算線速度的典型應用。由于計算過程中出現(xiàn)了三次方，加上PID調節(jié)精度要求較高，因而編程軟件計算過程中均采用三字節(jié)浮點數(shù)。在調用顯示子程序時，顯示器將以“**.***”的形式顯示。在當今電子技術快速發(fā)展的時代，單片機技術日趨成熟完善，而單片機的功能多，價格也越來越適合于普遍使用。在串口通信上還需要進一步改進PC機與單片機遠距離通信，即單片機放在現(xiàn)場，通過導線傳輸信息，PC機放制室進行控制。此系統(tǒng)整體結構完整，系統(tǒng)的可靠性能高、構成簡單、功能集中、實時性強、性價比高，并且充分采用了當前先進的控制技術，檢測技術、單片機技術以及相關的理論。（2）用PID調節(jié)子程序在流量測試的基礎上，把流量設定值和實際測試得到的瞬時流量值進行比較，計算出誤差，再用增量式PID調節(jié)算法計算出輸出控制量，控制滑差電機的速度，從而實現(xiàn)流量控制。（3）在進行程序設計時，定時器1以方式1(16位計數(shù)器模式)工作，則定時器方式選擇寄存器TMOD中的M1M0＝01B，T法測速時采用門控方式，GATE＝1。將TMOD的最高位GATE置1，這樣當TR1為1(開定時器1)時，定時器的起停將由INT1控制：當INT1為高電平時啟動計數(shù)，為低電平時停止計數(shù)。當鍵值為14時，執(zhí)行運行鍵RUN，即配料系統(tǒng)在按下RUN鍵后進入運行狀態(tài)。Z鍵是校零鍵，它是測試輸送皮帶自重的專用鍵。S鍵是用戶設定流量的專用鍵。 WR鍵處理當按下的鍵值為10時，代表WR鍵。其中，第一行的行值是00H（=0），第二行的行值為08H（=0）。再次整體掃描，進行第二次判斷以消除干擾。程序設計要完成的內容如下：（1）當單片機控制電機啟動時，首先系統(tǒng)需要進入初始化過程，使系統(tǒng)恢復初始狀態(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，單片機開始進行信號的采集和處理，將檢測到的重量、轉速、電流信號進行A/D轉換，并輸入到單片機，然后將采集到的信號計算得出瞬時流量并在數(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控制調節(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。 其計算公式如下： （37）式中：為輸出控制量的增量；為設定值S與本次實際測得的流量值之差， 為上一時刻設定值與實測值之差； 為兩次誤差值的增量；P——比例系數(shù)；I——積分系數(shù)；D——微分系數(shù)。系統(tǒng)閉環(huán)控制回路原理圖如圖312所示。這樣通過電容的反復充放電實現(xiàn)了濾波作用。典型的如橋式整流電路。由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓。主動部分和從動部分在機械上無任何聯(lián)系。調制法是把希望輸出的波形作為調制信號，把接受調制的信號作為載波，通過信號波的調制得到所期望的PWM波形，通常采用等腰三角形或鋸齒波作為載波。Vcc和ILE接＋5V,8051的與DAC0832的相連，Vss與、DGND相連后接地。D/A轉換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉換電路及轉換控制電路構成。報警電路原理圖如圖37。一般用5V。兩個比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結合的中規(guī)模集成器件。主復位(MR)輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。74LS164接受RXD端串行輸出的待顯示數(shù)據(jù)。在微機控制系統(tǒng)中，若控制系統(tǒng)時間允許，常采用動態(tài)掃描顯示。雖然在同一個時刻只有一個顯示器在工作，但是利用人眼的視覺停留效應和發(fā)光二極管熄滅時的余輝效應，我們看到的都是穩(wěn)定的多個字符同時顯示。此時，要求段驅動電路能提供額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。數(shù)碼管工作原理如下：（1）共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起。因本系統(tǒng)鍵盤只有兩行，所以行值加列值就可以得到鍵值。皮帶走速信號測量電路如圖35。18V；（4）消耗電流小，ICC=；（5）輸入失調電壓小，VIO=177。電路結構:該觸發(fā)器由6個與非門組成，其中G1和G2構成基本RS觸發(fā)器。在TTL電路中，比較典型的d觸發(fā)器電路有74LS74。ADC0809在該系統(tǒng)中工作的過程如下：圖34：重量信號采集電路原理圖（1）,選中ADC0809；（2）再用輸出指令啟動A/D轉換(=0)；（3）判斷EOC(轉換結束標記)是否為1,若為1,則轉換結束；（4）A/D轉換結束后,用讀信號(=0)來控制三態(tài)門(在ADC0809內部),將轉換后的結果讀入8051單片機,并存入相應的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。多路開關可以選通8個模擬通道，允許8 路模擬量分時進行輸入，共用A/D 轉換器進行轉換。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。其主要特性有下列幾點：（1）8路輸入通道，8位A/D轉換器，即分辨率為8位；（2）具有轉換起?？刂贫?；（3）轉換時間為100μs(時鐘為640KHz時)，130μs（時鐘為500KHz時）；（4）單個+5V電源供電；（5）模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點和滿刻度校準；（6）工作溫度范圍為40～+85攝氏度；（7）低功耗，約15mW。直流電橋的特點是信號不會受到各元件和導線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強，但因為機械應變的輸出信號較小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放大器進行放大。電容式傳感器的優(yōu)點是高阻抗、小功率、溫度穩(wěn)定性好、結構簡單、適應性強、動態(tài)響應好。能夠實現(xiàn)力電轉換的傳感器有多種，常見的有電阻應變式、電磁力式和電容式等。傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化，它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。能驅動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）。當采用外部振蕩器時，此引腳接地。軟件部分的設計主要是針對鍵的掃描，對數(shù)據(jù)進行采集處理，計算瞬時流量，再進行PID調節(jié)，控制可控硅的導通角，從而控制滑差電機的轉速。系統(tǒng)投入正常運行后，單片機采樣皮帶荷重信號(通過ADC0809轉換)和皮帶走速信號，將皮帶走速信號與皮帶單位長度上的瞬時重量相乘即可計算出皮帶上物料的瞬間流量F(t)。皮帶配料稱是一種用于測量和控制皮帶輸送機的速度和物料流量的實時控制器，其工藝結構如圖21所示。可以看到，中國廣大的市場為配料系統(tǒng)的發(fā)展提供了廣闊的前景。單片機配料秤控制系統(tǒng)是配料過程控制和質量控制的關鍵環(huán)節(jié)。如果配料的質量達不到要求，輕則造成原料和能源的浪費，重則影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量，并且有些特殊生產(chǎn)崗位的配料錯誤會給整個生產(chǎn)釀成嚴重事故。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，計算機技術的迅速發(fā)展，基于STD總線或PC總線的工業(yè)控制計算機已經(jīng)提上日程，并且在我國占據(jù)了一定地位，因為工業(yè)控制計算機可靠性比較高，組成系統(tǒng)功能靈活，組態(tài)方便，具有模塊化、組合化、標準化的特點。電子配料系統(tǒng)首次引入計算機，提高了集成度。皮帶配料系統(tǒng)簡稱為配料系統(tǒng)，它與皮帶傳輸系統(tǒng)的設計原理和組成結構基本相同，不同的是，配料系統(tǒng)在皮帶傳輸系統(tǒng)的基礎上又增加了“配料”這一功能。皮帶配料秤就是在皮帶輸送物料時對物料進行連續(xù)累計稱量的一種自動衡器。其中，連續(xù)累計自動衡器是不需要對質量細分的就可以對皮帶上散裝物料進行連續(xù)稱量。由此可見，配料系統(tǒng)的應用非常廣泛。第三、四階段是20世紀七十年代末的微機智能化配料系統(tǒng)。所以迄今為止，單片機配料系統(tǒng)在一定程度上占據(jù)了中小型企業(yè)配料生產(chǎn)的主控地位。配料質量的高低直接關系著下游生產(chǎn)過程能否順利的進行?，F(xiàn)在利用單片機和微機組成的皮帶配料秤已廣泛地應用在冶金、化工、建材、飼料加工等多種行業(yè)，皮帶配料秤控制系統(tǒng)不僅具有自動化程度高，操作人員勞動強度低，而且配料精度較高，產(chǎn)品質量可以得到保障，還能實現(xiàn)物料的配比，自動和手動相互結合，實現(xiàn)了自動跟蹤誤差調整、混合、顯示、稱重。而且，中國地大物博、資源豐富，各項工業(yè)生產(chǎn)正在以不可阻擋的勢頭向前發(fā)展。水泥廠粉磨車間的熟料配料系統(tǒng)就是依靠調節(jié)皮帶輸送機的速度來控制水泥磨的進料量，完成對各種熟料的配比。 單片機荷重傳感器放大A/D復位電路報警電路鍵盤、顯示器電路整形測速傳感器物料D/A放大可控硅 控制板圖22：系統(tǒng)硬件組成框圖皮帶配料秤控制系統(tǒng)的設計思想為：皮帶輸送機工作之前，皮帶上物料流量的設定值由操作人員在鍵盤上進行設定。%。 （1）XTAL1為內部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。值得注意的是每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將越過一個ALE脈沖，ALE端可以驅動（吸收或輸出電流）八個LSTTL電路。P2口可以驅動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載；（4）P3口（ ）是一個帶有內部提升電阻的8位準雙向I/O口。晶振用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。稱重傳感器是一種能夠將重力轉變?yōu)殡娦盘柕牧﹄娹D換裝置，是電子衡器的一個關鍵部件。電容式傳感器是將被測非電量的變化轉換為電容量變化的傳感器。這種方法彈性元件變形極小，可以測量高頻率變化的壓力，應變元件其實是一個測力應變筒，組成應變電橋即可得到輸出電壓值，從而測出壓力值的大小，電路圖如圖33所示。目前在單片機應用設計中較為常見。ADC0809的工作過程：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。它由一個8路模擬開關、一個A/D 轉換器、一個地址鎖存譯碼器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。重量信號采集電路原理圖如圖34。在本設計中，皮帶傳輸系統(tǒng)上物料較多時電機轉速較低，皮帶傳輸系統(tǒng)上物料較少時電機轉速較高，所以采用M/T法測速處理。邊沿D觸發(fā)器也稱為維持阻塞邊沿D觸發(fā)器。1～177。當負載電流很小時,輸出晶體管的低失調電壓()允許輸出箝位在零電平。其判斷識別過程如下：（1）先進行整體掃描，當為0時則表示有鍵被按下；（2）當有鍵被按下時，進行逐列掃描找出這個鍵所在的行值，此時74LS164逐次輸出所對應的列值，分別為01H、02H、04H、08H、10H、20H、40H、80H；（3）由鍵值所在的行值和列值即可計算出按鍵的所在位置。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結構。當某段驅動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。這樣巡回掃描速度較快，每秒可以重復多次。這種方法顯示可靠，主要缺點是使用元件多，線路復雜，成本較高。原理圖中74LS164是串行輸入并行輸出移位寄存器，它與8051的串行口按方式0連接。時鐘(CP)每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到Q0，Q0是兩個數(shù)據(jù)輸入端（DSA和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。鍵掃描處理采取了軟件消抖等一系列抗干擾措施。555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電；8腳：外接電源VCC， ~ 16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3 ~ 18V。當檢測到異常情況時，使揚聲器發(fā)出報警信號。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。DAC0832的地址可以設為C000H。在本次設計中采用IGBT作為開關器件的單相橋式PWM逆變電路來控制電機的轉速。電樞為鑄鋼制成的圓筒形結構，它與鼠籠式異步電動機的轉軸相連接，俗稱主動部分；磁極做成爪形結構，裝在負載軸上，俗稱從動部分。具體步驟為交流電網(wǎng)220V的電壓通過電源變壓器將變?yōu)樾枰碾妷褐?，然后通過整流電路將交流電壓變成脈動的直流電壓。在直流穩(wěn)壓電源中利用二極管的單項導電特性，將方向變化的交流電整流為直流電。在C1還沒有完全放電時再次開始進行充電。圖311：+5V直流穩(wěn)壓電源輸送皮帶上物料流量的設定值由操作員在鍵盤上設定，系統(tǒng)投入運行后，單片機采樣皮帶荷重信號和走速信號，并且計算瞬時流量和輸出控制電流(4～20mA)，實現(xiàn)對流量的控制。增量式PID控制算法只需計算增量，當存在計算誤差或精度不足時，對控制量計算的影響較?。辉隽渴椒e分項運算僅與本次偏差有關，不易產(chǎn)生積分飽和，可取得較好的調節(jié)效果；在實際系統(tǒng)中，易于實現(xiàn)手動和自動的無擾動切換，故在控制策略的選用中得到了廣泛的推廣。皮帶配料秤監(jiān)控軟件從功能上可劃分為系統(tǒng)初始化、鍵掃描及顯示、鍵輸入和鍵命令處理、運行管理程序（包括信號采集、計算瞬時流量及控制輸出三部分）幾個主要模塊。，調用子程序實現(xiàn)延時10ms，消除鍵抖動。因為該系統(tǒng)的按鍵只有兩行，所以行值加列值就可以得到鍵值。DISP2程序的作用是將每個緩沖區(qū)順序向高位移一次，并把敲入的鍵送入最低位。圖42：WR鍵處理流程圖 S鍵處理當鍵值為11時，代表S鍵。當鍵值為15時，執(zhí)行Z鍵。停機后系統(tǒng)仍要跳回到鍵掃描程序，為下次投入運行做準備。（2）讓定時器1選用門控方式計數(shù)。再將轉速乘以一個已查好的轉速系數(shù)，即可求出皮帶的線速度。（1）用公式計算瞬時流量，可調用浮點數(shù)加法、乘法