【正文】 能總線 AHB 和連接片內外設功能的 VLSI 外設總線 VPB。電源經 78M05 穩(wěn)壓至 5V， 再經過 SPXI l 將電源穩(wěn)壓至 。 1230pFC 1 530pFC 1 4X T A L 1X T A L 2 圖 3. 6 系統(tǒng)時鐘電路 （ 4） JTAG 接口電路 采用 ARM 公司提供的標準 20 腳 JTAG 仿真調試接口。原理圖如 圖 3. 7所示。其特點為輸出電流大，精度高，穩(wěn)定性高，功耗低。 LPC2131 的外設功能（中斷控制器除外）都連接到 VPB 總線上。 ? 片內晶體振蕩電路支持頻率： 1~30MHz。 ? 2 個 32 位定時器（帶 4 路捕獲和 4 路比較通道）、 PWM 單元（ 6 路輸出）和看門狗。對代碼規(guī)模有嚴格控制的應用可使用 32 位 Thumb 模式將代碼規(guī)模降低 30%以上，而性能 的損失卻很小。通常在執(zhí)行一條指令的同時就對下一條指令進行譯碼，并對第三條指令從存儲器中取出如 圖 3. 2 所示。 ARM公司自 1990年正式成立以來，在 32位 RISC( ReducedIn structionS etC omputer)CPU開發(fā)領域不斷取得突破，其結構己經從 V3發(fā)展到 V6。 ARM 本身是 32 位處理器，但是集成了 16 位的 Thumb 指令集，這使得 ARM 可以代替 16 位的處理器例如 80C51 系列單片機使用，同時具有 32 位處理器的速度。 前置放大電路 ：對 A/D 采樣信號進行濾波、放大處理后以便于 A/D 采樣。 本系統(tǒng)設計采用 廣州周立功單片機有限公司的 LPC2131微處理器， 它不 但性能穩(wěn)定，數(shù)據獲取、存儲、傳輸 精確，而且功能強大，有強大的拓展空間，便于系統(tǒng)的拓展與功能升級，而沒有選擇單片機。 ? 通過片內 PLL(100us的設置時間 )可實現(xiàn)最大為 60MHz的 CPU操作頻率。 ? 1個 (LPC2131/32)或 2個 (LPC2134/36/38)8路 10位的 A/D轉換器，共提供 16路模擬輸入，每個通道的轉換時間低至 。 較小的封裝和很低的功耗使 LPC2131/2132/2134/2136/2138特別適用于訪問控制和 POS機等小型應用中；由于內置了寬范圍的串行通信接口和 8/16/32kB的片內 SRAM，它們也非常適合于通信網關、協(xié)議轉換器、軟件 modem、語音識別、低端成像，為這些應用提供大規(guī)模的緩沖區(qū)和強大的處理功能。晶閘管已處江西理工大學本科生畢業(yè)設計（論文） 15 于正向導通狀態(tài)。 從晶閘管的內部分析工作過程： 晶閘管是四層三端器 件，它有 J J J3三個 PN結，可以把它中間的 NP分成兩部分，構成一個 PNP型三極管和一個 NPN型三極管的復合管。根據待測電阻 Rx 大小選擇 K，調節(jié) R3 使檢流計 G 為零， 江西理工大學本科生畢業(yè)設計（論文） 13 由 Rx = KR3 求出待測電阻 Rx值。主應力方向一為拉神，一為壓縮，若把應變片貼在這里，則應變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應變片的下半部將受壓縮，阻值減少。把式 （ 27）（ 28） 代入 （ 26） ，有 ΔR/R=Δρ/ρ+ΔL/L+2μΔL/L =（ 1+2μ（ Δρ/ρ） /（ ΔL/L）） *ΔL/L =K*ΔL/L （ 29） 其中 K=1+2μ+（ Δρ/ρ） /（ ΔL/L） （ 210） 式 （ 29） 說明了電阻應變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關系。我們來介紹一下它的意義。國際法制計量組織 (OIML)規(guī)定，傳感器的誤差帶 δ占衡器誤差帶Δ的 70％ ，稱重傳感器的線性誤差、滯后誤差以及在規(guī)定溫度范圍內由于溫度對靈敏度的影響所引起的誤差等的總和不能超過誤差帶 δ。 在稱重傳感器主要技術指標的基本概念和評價方法上，新舊國 標有質的差異。但超出了 AD 轉換器分辨率的極限值，再增加位數(shù)，也不會提高分辨率。常用的電路有并行比較型和反饋比較型兩種。這就是說，在進行 AD 轉換時，任何一個被采樣的模擬量只能表示成某個規(guī)定最小數(shù)量單位的整數(shù)倍，所取的最小數(shù)量單位叫做 量化單位 ，用△表示。比 uo低一個二極管的壓降時，將 uo39。在沒有 D 1 和 D 2 的情況下，如果在 S 再次接通以前 u i 變化了，則 uo39。采樣時 令 u L =1 ， S 隨之閉合。量化和編碼是在轉換過程中同步實現(xiàn)江西理工大學本科生畢業(yè)設計（論文） 7 的，而且所用的時間又是保持的一部分。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需 要在實際運行中進行最后調整與完善。 PID控制器的參數(shù)整定 PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設計的核心內容。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，江西理工大學本科生畢業(yè)設計（論文） 6 它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。 PID控 制器就是根據系統(tǒng)的誤差，利用比例、 積分、微分計算出控制量進行控制的。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應進入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、 變送器、執(zhí)行機構是不一樣的。當傳感器檢測到的物料實際重量滿足實際要求時，就可保持原樣下料，反之則多減少補。 具備以下幾個功能： ，具有實時數(shù)據采集、查詢等功能。 在冶金 、水泥、化工等 企業(yè)里 高精度的自動配料系統(tǒng) 有著廣泛的應用場所，并貫穿于大部分 生產工序。 梅里克用這項發(fā)明 成立了梅里克（ Merrick）公司，開始生產皮帶秤 。 由于 各行業(yè)對配料的效率和精度要求越來越高，所以研制高效率、高精度自動配料生產線勢在必行。定量 配 料系統(tǒng)已廣泛應用于水泥建材、冶金化工、電 力煤炭等行業(yè)粉體連續(xù)輸料的流量測量與定量給料的工業(yè)環(huán)節(jié)，如水泥廠入窯煤粉的定量給料及輸送就是一個典型的例子，其供料過程中的穩(wěn)定性、均勻性等問題是影響計量精度的主要因素。 作者簽名： 日 期： II 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 本設計通過軟硬件之間的配合與調試，從而達到工業(yè)設計的要求，實現(xiàn)配料的自動化控制。 而 配料工序是工業(yè)生產過程中非常重要的環(huán)節(jié)，其配料精度直接影響著產品的質量。 本設計 主要 分 為 四部分，其中第一部分對前人的配料系統(tǒng)做了簡要的介紹，并結合 現(xiàn)實條件 ，對本次設計做了簡要的分析和設想。LPC2131。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 開題背景 在工業(yè)高速發(fā)展的今天，作為 工業(yè)生產過程中非常重要的 一 個 環(huán)節(jié) 的 配料工序 ， 由于 其配料精度直接影響著產品的質量 ， 所以 傳統(tǒng)的手工配料計量的方法，已經不能滿足生產精度以及人們對物質的大量、更高的需求，那么如何搭建供需之間的橋梁呢？ 國內配料廠前期投入使用的微機配料系統(tǒng)大部分是國外引進的。 1908 年，美國一個年輕人赫爾伯特 時至今日，雖然核子皮帶秤、固體質量流量計、沖量式流量計、失重式秤、轉子秤等多種固體物料連續(xù)計量設備也有一定規(guī)模的應用，但他們仍無法與電子皮帶秤抗衡，也無法撼動電子皮帶秤作為固體物料連續(xù)自動稱重主流計量設備的地位。 本章小結 本章 簡單 介紹了國內外有關計量 配料 行業(yè) 技術的 歷史和 發(fā)展狀況， 根據目前工業(yè)生產過程中對定量配料控制系統(tǒng)的要求 明確 了具體的設計目標和實現(xiàn)方案，并總結了定量配料控 制系統(tǒng)在各種工業(yè)生產過程中的一些 實際 應用 。 系統(tǒng) 總體 結構 及設計思想 此系統(tǒng)可分為設備系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分。同時，控制理論的發(fā)展也經歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。目前， PID控制及其控制器或智能 PID控制器 （儀表）已經很多，產品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的 PID控制器產品，各大公司均開發(fā)了具有 PID參數(shù)自整定功能的智能調節(jié)器 (intelligent regulator)，其中 PID控制器參數(shù)的自動調整是通過智能化調整或自校正、自適應算法來實現(xiàn)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。 PID控制的原理和特點 在工程實際中，應用最為廣泛的 調節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱 PID控制，又稱 PID調節(jié)。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差 （ Steadystate error） 。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。它主要是 依據系統(tǒng)的數(shù)學模型，經過理論計算確定控制器參數(shù)。 因配料系統(tǒng)需要增減少補，故本設計采用閉環(huán)控制系統(tǒng)進行差值比較、反饋、補償。這一關系稱為采樣定理 。同時 uo39。接入 D 1 和 D 2 以后，當 uo39。 uo，所以 D 1 和 D 2 都不導通，保護電路不起作用。這些代碼就是 AD 轉換的結果。 江西理工大學本科生畢業(yè)設計（論文） 9 圖 2. 4 轉換器 AD 轉換器的轉換精度與轉換時間 ? AD 轉換器的轉換精度 在單片 AD 轉換器中，也用分辨率和轉換誤差來描述轉換精度。例如，逐次比較型的 AD0801 ～ 0803 、 0808 ～ 0809 的轉換時間為 100μs ； AD571 為 25μs ； AD574 為 35μs ； AD578 為 μs 。舊國標共有 21項指標，均在常溫下進行試驗；并用非線性、滯后誤差、重復性誤差、蠕變、零點溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差 6項指標中的最大誤差，來確定稱重傳感器準確度等級，分別用 、 、 ......。 電 阻應變式稱重傳感器原理：電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理 ，彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外 力變換為電信號的過程。設其伸長 ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少 Δr。這樣，式 （ 29） 常寫作： ΔR/R=Kε (211) 彈性體 彈性體是一個有特殊形狀的結構件。 需要說明的是，上面分析的應力狀態(tài)均是“局部”情況，而應變片實際感受的是“平均”狀態(tài)。 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，結合本系統(tǒng)的實際情況和運行所需， 本系統(tǒng)采用電阻應變式全橋電路來檢測皮帶上的重量信號。因此，兩個互相復合的晶體管電路，當有足夠的門極電流流入時，就會形成強烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導通，晶體管飽和導通。 在晶閘管導通后，如果不斷的減 小電源電壓或增大回路電阻，使陽極電流 Ia減小到維持電流 IH以下時，晶閘管恢復阻斷狀態(tài)。 ? 8/16/32kB的片內靜態(tài) RAM和 32/64/128/256/512kB的片內 Flash程序存儲器， 128位寬度接口 /加速器可實現(xiàn) 高達 60MHz工作頻率。 ? 低功耗實時時鐘具有獨立的電源和特定的 32kHz時鐘輸入。 ? 低功耗模式：空閑和掉電。一般配料系統(tǒng)對稱量配料過程的生產率都有規(guī)定，在給定的生產率前提下，使配料精度達到要求即可。 圖 3. 1 系統(tǒng)硬件結構框圖 主控芯片的選擇及簡介 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、易于操作 、價格適中 ，而且必須具有執(zhí)行速度快、通用性強等特點。 ARM 集成了豐富的片內外設資源，利用自身資源不必增加外圍器件就可實現(xiàn)控制要求的功能 ， 同時使得控制板的結構尺寸可以做得更小。在所有 ARM微處理器系列中， ARM7TDMI微處理器系列所應用的范圍最廣，采用 ARM7TDMI微處理器作為內核生產芯片的公司最多，同時其性價比也是最高的?；旧?， ARM7TDMIS處理器具有以下兩個指令集： ? 標準 32 位 ARM 指令集 ? 16 位 Thumb 指令集 Thumb 指令集的 16 位指令長度，使其可以達到標準 ARM 代碼的密度，卻仍然保持 ARM 的大多數(shù)性能上的優(yōu)勢，而這些優(yōu)勢是使用 16 位寄存器的 16 位處理器所不具備的。 ? 32KB 片內 Flash 程序存儲器， 128 位寬度接口 /加速器實現(xiàn)高達 60MHz的操作頻率。 ? 向量中斷控制器。 ? 通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒。 LPC2131 將 ARM7TDMIS 配置為小端字節(jié)順序 ,LPC2131 開發(fā)板 的實物如 圖 3. 3 所示。其電路原理圖如 圖 3. 5所