【導(dǎo)讀】的皮帶配料秤和系統(tǒng)誤差自適應(yīng)調(diào)節(jié)的方法。物料皮帶配料秤單片機(jī)控制器主要應(yīng)用于多種物料的定量混合配制的控制。作，同時(shí)單片機(jī)還可與PC機(jī)進(jìn)行串聯(lián)通信，實(shí)現(xiàn)微機(jī)集成控制。第1章工藝概況---------------------------------------------------------------------------------------2. 第2章總體設(shè)計(jì)方案----------------------------------------------------------------------------------3. 荷重傳感器原理--------------------------------------------------------------------------------5. 鍵盤(pán)顯示接口擴(kuò)展-----------------------------------------------------------------------------6. 第4章控制和測(cè)量原理------------------------------------------------------------------------------11. 瞬時(shí)流量的測(cè)量-------------------------------------------------------------------------------11. 第5章時(shí)鐘電路--------------------------------------------------------------------------------------13. 第6章復(fù)位電路--------------------------------------------------------------------------------------15. 單片機(jī)復(fù)位端口的干擾----------------------------------------------------------------------15. 電路結(jié)構(gòu)與抗干擾分析----------------------------------------------------------------------16. 系統(tǒng)中接口芯片的可靠復(fù)位----------------------------------------------------------------16

　　

【正文】 A 取設(shè)定值的高 4位，放入 A的低 4位 調(diào)顯示 置標(biāo)志位 3DH=0，置標(biāo)志位 3EH=1 跳回鍵掃描 開(kāi)始 S鍵是否按下？ 壓縮 40H、 41H單元 內(nèi)容送設(shè)定值單元 清標(biāo)志位 跳回鍵掃描 壓縮 40H、 41H、 42H、 43H單元內(nèi)容，順序送 P、 I、 D、 a、b、 c、 d及轉(zhuǎn)速系數(shù) 基于單片機(jī)的皮帶配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 (3)當(dāng)鍵值為 12 時(shí)，執(zhí)行退出鍵 MON。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。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。 在調(diào)試過(guò)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)。 (4)當(dāng)鍵值為 13 時(shí)，執(zhí)行停機(jī)鍵 STOP。 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。在本設(shè)計(jì)中， DAC0832 的片選信號(hào)是由 端輸出并接反向器后引入的， DAC0832 的地址為 C000H。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。停機(jī)后系統(tǒng)仍要跳回到鍵掃描程序，為下次投入運(yùn)行做準(zhǔn)備。 (5)當(dāng)鍵值為 15 時(shí)，執(zhí)行 Z 鍵。 Z 鍵是校零鍵，它是測(cè)試輸送皮帶自重的專用鍵。按下此鍵，先啟動(dòng)輸送皮帶空轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，然后啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)荷重傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，取若干次結(jié)果的平均值作為皮帶的自重，寫(xiě)入相應(yīng)單元保存。在 正式運(yùn)行中，荷重傳感器輸出的是毛重信號(hào)，計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除皮帶自重。 Z鍵散轉(zhuǎn)處理程序的設(shè)計(jì)步驟如下： ① 數(shù)據(jù)采集。按下 Z 鍵后， CPU 為 DAC0832 轉(zhuǎn)換器送入 80H 的數(shù)字量輸出，滑差電機(jī)以中速運(yùn)轉(zhuǎn) (3FH＝ 1)。隨后啟動(dòng) ADC0809，用通道 0(ADDA、 ADDB、 ADDC 均接地選通 )對(duì)荷重信號(hào) (此時(shí)為皮帶自重，不傳送任何物料 )進(jìn)行采集。 ② 數(shù)字濾波。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后 (EOC＝ 1)，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并存于 30H 單元，再執(zhí)行上述過(guò)程一遍，將第二次的轉(zhuǎn)換結(jié)果并存于 31H 單元，而后相加求平價(jià)值送 32H 單元。 ③ 高速下的數(shù)據(jù)采集與數(shù)字濾波。將 CPU 的數(shù)字量輸出升高為 E0H送入 DAC0832，滑差電機(jī)以高速運(yùn)轉(zhuǎn) (3FH＝ 0)。重復(fù)中速下的兩次采集過(guò)程，同樣求出平均值。最后將兩種速度下得到的兩個(gè)平均值再次按平均值濾波進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果送 30H 單元。這個(gè)數(shù)據(jù)作為皮帶的自重值，在以后的運(yùn)算中每測(cè)一次荷重信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量以后，都應(yīng)減去 30H 單元的皮帶自重才得到真實(shí)的物料重量。這樣的結(jié)果才能參與數(shù)字運(yùn)算，才能滿足系統(tǒng)的精度指標(biāo)。 Z鍵處理流程圖見(jiàn)圖 75. 基于單片機(jī)的皮帶配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 N Y N 圖 75 Z鍵處理流程圖 (6) 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)。在本系統(tǒng)中，首先要判別是否已輸入過(guò)設(shè)定值，若沒(méi)有輸入過(guò)，則應(yīng)跳回鍵掃描。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。 運(yùn)行管理程序 采樣程序 本系統(tǒng)采樣周期為 2 s，用延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)。因該系統(tǒng)任務(wù)單一， CPU 只需順序進(jìn)行采樣、計(jì)算、控制輸出、顯示等任務(wù)，各任務(wù)之間無(wú)時(shí)序上的沖突，故不用采用中斷處理。采樣 程序工作過(guò)程如下： ① 啟動(dòng) ADC0809 將荷重信號(hào)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(zhǎng)度上的瞬時(shí)重量 P(t))存入固定單元，為后面計(jì)算 F(t)做準(zhǔn)備。 ② 讓定時(shí)器 1 選用門(mén)控方式計(jì)數(shù)。將 TMOD 的最高位 GATE 置 1，這樣當(dāng) TR1 為 1(開(kāi)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)停開(kāi)始 設(shè) 3FH=1 給 DAC0832 送數(shù)字量80H,滑差電機(jī)中速運(yùn)行 啟動(dòng) 0832 啟動(dòng) 0809 計(jì)算平均值 轉(zhuǎn)換兩次了嗎？ 3FH=0? 數(shù)字量改為 80H,滑差電機(jī)高速運(yùn)行，令 3FH=0 再次計(jì)算平均值 跳回鍵掃描 基于單片機(jī)的皮帶配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 止計(jì)數(shù)。根據(jù)定時(shí)器中的值可計(jì)算 INT1 引腳上出現(xiàn)的正脈沖寬度。這一正脈沖寬度與我們所檢測(cè)的走速是相關(guān)的，這是 T法測(cè)速原理計(jì)算線速度的典型應(yīng)用。所謂 T 法測(cè)速，是利用脈沖發(fā)生器兩個(gè)輸出脈沖之間的間隔時(shí)間來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)速的一種測(cè)速方法。用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)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(cè)量值。在計(jì)算時(shí)，用公式 n＝ 60f/pm 計(jì)算轉(zhuǎn)速。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(cè)出的機(jī)器周期數(shù)，即門(mén)控方式下的正脈沖寬度，將其代入公式即可算出轉(zhuǎn)速。再將轉(zhuǎn)速乘以一個(gè)已查好的轉(zhuǎn)速系數(shù)，即可求出皮帶的線速度。 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(cè)速時(shí)采用門(mén)控方式， GATE＝ 1。故 TMOD＝ 10010000B，即在初始化時(shí) TMOD 將置為 90H。 數(shù)制轉(zhuǎn)換程序 由于計(jì)算過(guò)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(guò)程中均采用三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的難點(diǎn)和重點(diǎn)在于調(diào)試中各個(gè)系數(shù)的轉(zhuǎn)換，由于當(dāng)初敲入 P、 I、 D、 a、 b、 c、 d 轉(zhuǎn)換系數(shù)時(shí)是以兩個(gè)字節(jié)的壓縮 BCD 碼存放的，規(guī)定第一字節(jié)存整數(shù)，第二字節(jié)存小數(shù)，但實(shí)際的系數(shù)是 4 位十進(jìn)制數(shù)，所以要轉(zhuǎn)換為三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)。其轉(zhuǎn)換過(guò)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)。 計(jì)算過(guò)程 本設(shè)計(jì)的計(jì)算主要有兩部分：一是計(jì)算瞬時(shí)流量，二是通過(guò) PID 調(diào)節(jié)程序計(jì)算輸出控制變量 Vi。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。 ① 用公式 F(t)＝ [ax3(t)＋ bx2(t)＋ cx(t)＋ d] V(t)計(jì)算瞬時(shí)流量 F(t)，可調(diào)用浮點(diǎn)數(shù)加法、乘法子程序，計(jì)算結(jié)果送入顯示程序。 ② 用 PID調(diào)節(jié)子程序在流量測(cè)試的基礎(chǔ)上，把流量設(shè)定值和實(shí)際測(cè)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 Vi，控制滑差電機(jī)的速度，從而實(shí)現(xiàn)流量控制。 顯示程序 顯示程序用于顯示計(jì)算出來(lái)的瞬時(shí)流量 F(t)，它主要是用一個(gè)取整子程序，使瞬時(shí)流基于單片機(jī)的皮帶配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 量 F(t)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，并取出 16 位的整數(shù)絕對(duì)值和 16位的小數(shù)部 分，調(diào)用雙字節(jié)二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制整數(shù)的子程序和雙字節(jié)二進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制小數(shù)的子程序，分別將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，并將整數(shù)部分送給 45H、 44H 單元，小數(shù)部分送入 42H、 41H、 40H單元， 43H 單元送入 0AH，即段碼 80H，用于顯示小數(shù)點(diǎn)“．”。在調(diào)用顯示子程序時(shí)，顯示器將以“ **.***”的形式顯示。 報(bào)警處理 當(dāng)超限三次后，就要報(bào)警。若報(bào)警條件滿足，則置 為 0。由硬件電路可知， 為 0 后振蕩器脈沖便可輸出，從而使揚(yáng)聲器發(fā)聲。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。 基于單片機(jī)的皮帶配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 結(jié) 論 本文討論的智能配料控制器就是一種精密的智能化的儀器。在設(shè)計(jì)中我們采用種特殊的方法來(lái)提高系統(tǒng)的精度和抗干擾能力。 AT89C52 型，其價(jià)格適中，性能上比 AT89C51 有了，使電路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)化實(shí)用，又提高了抗干擾能力。 AD7705 轉(zhuǎn)換器，并單獨(dú)給其加裝屏蔽罩，提高系統(tǒng)的可靠性能力。 ，采用一種自動(dòng)動(dòng)態(tài)跟蹤修正方法，即預(yù)置量和實(shí)求平均值，以及使用 Grubbs 準(zhǔn)則，使稱量的誤 差減小，符合精確測(cè)量的要求。 抵卸外界干擾的能力，使系統(tǒng)工作的可靠性提高。 當(dāng)然，在一些方面還存在不足的地方，比如，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(chǎng)，通過(guò)導(dǎo)線傳輸信息， PC機(jī)放制室進(jìn)行控制。 基于單片機(jī)的皮帶配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 、張滿生等一種用于混合飼料生產(chǎn)的微機(jī)配料自動(dòng)控制系統(tǒng)電氣自動(dòng)化 1999， 4 ［ 2］ 、劉武等單片機(jī)在混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的應(yīng)用電子技術(shù) 2020， 9 ［ 3］ 、劉苗生自動(dòng)配料微機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究增刊 1995， 4 ［ 4］ 、劉連浩等 ADpC812在配料儀中的應(yīng)用電子技術(shù) 2020， 4 ［ 5］ 、何金田等傳感器原理與應(yīng)用河南科學(xué)技術(shù)出版社 1996， 8 ［ 6］ 、康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)高等教育出版社第三版 1993， 8 ［ 7］ 、 ~. ［ 8］ 、施 ［ 9］ 、何立民單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社 1995， 10 ［ 10］ 、陸坤等電子設(shè)計(jì)技術(shù)電子科技大學(xué)出版社 1998， 10 ［ 11］ 、閏石數(shù)字電子技術(shù)基高等教育出版社 1989 ［ 12］ 、胡漢才單片機(jī)原理及其接口技術(shù)清華大學(xué)出版社 2020， 7 ［ 13］ 、李華 MCS一 51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社 2020， 7 ［ 14］ 、實(shí)用電子電路手冊(cè)高等教育出版社 1993， 10 ［ 15］ 、鄭榮根 TMP87C4Og/809單片機(jī)和鍵盤(pán)顯示器的接口技術(shù)電子技術(shù) 2020， 2 ［ 16］ 、李朝青 PC機(jī)及單片機(jī)數(shù)據(jù)通訊技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社 1999 基于單片機(jī)的皮帶配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 謝 辭 本論文是在劉士彩老師的悉心指導(dǎo)下完成的，幾周來(lái)，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，堅(jiān)實(shí)的、深厚的理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)給我留下了深刻的印象。在此再次對(duì)劉老師在學(xué)業(yè)上給我的無(wú)微不至的幫助表示真誠(chéng)的感謝 ! 同時(shí)也感謝給我提供過(guò)各種幫助的老師和同學(xué)，沒(méi)有你們的指點(diǎn)，就沒(méi)有此論文的成功，謝謝大家！ 基于單片機(jī)的皮帶配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 基于單片機(jī)的皮帶配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 . 基于單片機(jī)的皮帶配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31