【正文】 這點也正是此系統(tǒng)不能夠占領(lǐng)大型企業(yè)配料工藝的原因。因此在許多領(lǐng)域，用單片機作為控制中心器越來越方便。設(shè)計總結(jié)本次設(shè)計的單片機皮帶配料秤系統(tǒng)目前運用非常廣泛，技術(shù)也很成熟，這種控制系統(tǒng)避免了集中控制的危險。 報警處理當超限三次后，就要報警。（1）用公式計算瞬時流量，可調(diào)用浮點數(shù)加法、乘法子程序，計算結(jié)果送入顯示程序。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的難點和重點在于調(diào)試中各個系數(shù)的轉(zhuǎn)換，由于當初敲入P、I、D、a、b、c、d 轉(zhuǎn)換系數(shù)時是以兩個字節(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)，但實際的系數(shù)是4位十進制數(shù)，所以要轉(zhuǎn)換為三字節(jié)浮點數(shù)。再將轉(zhuǎn)速乘以一個已查好的轉(zhuǎn)速系數(shù)，即可求出皮帶的線速度。所謂T法測速，是利用脈沖發(fā)生器兩個輸出脈沖之間的間隔時間來計算轉(zhuǎn)速的一種測速方法。（2）讓定時器1選用門控方式計數(shù)。運行管理程序包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)制轉(zhuǎn)換，還包括計算、顯示、報警等功能以及系統(tǒng)的重要控制和處理，該程序是軟件設(shè)計的核心。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。當鍵值為13時，執(zhí)行停機鍵STOP。當鍵值為15時，執(zhí)行Z鍵。圖43：S鍵處理流程圖 MON鍵、Z鍵、STOP鍵、RUN鍵處理當鍵值為12時，執(zhí)行退出鍵MON。圖42：WR鍵處理流程圖 S鍵處理當鍵值為11時，代表S鍵。在輸入設(shè)定值時，應(yīng)先保證S鍵(設(shè)定鍵)已按下，此時輸入的兩位數(shù)為設(shè)定值的兩個單字節(jié)BCD碼，再將設(shè)定值壓縮為一個字節(jié)的壓縮BCD碼，存入內(nèi)存緩沖區(qū)設(shè)定值單元以備計算的時候使用。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41：鍵盤掃描流程圖顯示子程序是按照動態(tài)顯示的原理完成的，將需要顯示的數(shù)據(jù)以十進制的形式顯示在六位數(shù)碼管上。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。，分別掃描各行，當為0時表明第一列有鍵按下，此時就開始計算鍵值。，調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)延時10ms，消除鍵抖動。表41初始化狀態(tài)表工作單元存 放 數(shù) 據(jù)初始化狀態(tài)38H,39H,3AH(上次實測值與設(shè)定值之差)00H,00H,00H29H,2AH,2BH(兩次誤差值之差)00H,00H,00H65H,66H,67H(上次輸出控制變量)00H,00H,00H3BH超限次數(shù)00H位地址放數(shù)據(jù)初始化狀態(tài)3EH判S鍵是否按下標志0(未按)3DH判斷是否首次按鍵標志0(首次)3FH判斷電機是否在中速運行標志1(中速)35H系數(shù)P輸入標志位0(未送過)36H系數(shù)a輸入標志位0(未送過)37H系數(shù)c輸入標志位0(未送過)報警標志位1(禁止報警)設(shè)定值輸入標志位1(無輸入)鍵盤掃描時，先整體掃描是否有鍵按下，如果有，再逐列掃描，確定是哪個鍵按下。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。所以，整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計編程部分是本次設(shè)計實現(xiàn)自動控制的一個重要環(huán)節(jié)。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(guān)，不易產(chǎn)生積分飽和，可取得較好的調(diào)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。由調(diào)試過程中現(xiàn)場測定，可通過鍵盤輸入。圖311：+5V直流穩(wěn)壓電源輸送皮帶上物料流量的設(shè)定值由操作員在鍵盤上設(shè)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。目前市場上通用的集成穩(wěn)壓電圖310：12V直流穩(wěn)壓電源路已非常普遍。在C1還沒有完全放電時再次開始進行充電。交流電經(jīng)過整流后得到的是脈動直流，這樣的直流電源由于所含交流紋波很大，不能直接用作電子電路的電源。在直流穩(wěn)壓電源中利用二極管的單項導(dǎo)電特性，將方向變化的交流電整流為直流電。變壓器副邊電壓有效值決定后面電路的需要。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碾妷褐担缓笸ㄟ^整流電路將交流電壓變成脈動的直流電壓。磁極隨電樞旋轉(zhuǎn)的原理與普通異步電動機轉(zhuǎn)子跟著定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場運動的原理沒有本質(zhì)區(qū)別，所不同的是：異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場由定子繞組中的三相交流電產(chǎn)生，而電磁滑差離合器的磁場則由勵磁線圈中的直流電流產(chǎn)生，并由于電樞旋轉(zhuǎn)才起到旋轉(zhuǎn)磁場的作用。電樞為鑄鋼制成的圓筒形結(jié)構(gòu)，它與鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)軸相連接，俗稱主動部分；磁極做成爪形結(jié)構(gòu)，裝在負載軸上，俗稱從動部分。由于它具有調(diào)速范圍廣、速度調(diào)節(jié)開滑、起動轉(zhuǎn)矩大、控制功率小、有速度負反饋、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)時機械特性硬度高等一系列優(yōu)點。在本次設(shè)計中采用IGBT作為開關(guān)器件的單相橋式PWM逆變電路來控制電機的轉(zhuǎn)速。 D/A轉(zhuǎn)換原理圖見圖38。DAC0832的地址可以設(shè)為C000H。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當LE1為高電平時，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖存；（5）XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效；（6）WR2：DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。這就是在硬件上加一個反向器的原因。當檢測到異常情況時，使揚聲器發(fā)出報警信號。如果報警條件滿足。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。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于2VCC/3，同時TR端的電壓大VCC /3，則C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為低電平。555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。鍵掃描處理采取了軟件消抖等一系列抗干擾措施。LED顯示時，74LS164用于提供段碼，控制待顯示的數(shù)據(jù)由8051的串行口提供。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。圖36：鍵盤顯示器接口電路74LS1674LST164是高速硅門CMOS器件，與低功耗肖特基型TTL(LSTTL)器件的引腳兼容。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。動態(tài)掃描顯示按數(shù)據(jù)輸出方式又可分為并行和串行兩種。這種方法顯示可靠，主要缺點是使用元件多，線路復(fù)雜，成本較高。在調(diào)試過程中需要輸入設(shè)定值及各種參數(shù)（P、I、D、a、b、c、d轉(zhuǎn)換系數(shù)）。這樣巡回掃描速度較快，每秒可以重復(fù)多次。在該系統(tǒng)中由移位寄存器74LS164來提供需要顯示的段碼。當某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)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。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。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。為了保證CPU對按鍵的一次閉合只進行一次處理，所以對抖動信號必須進行消抖處理。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(yīng)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。操作者需要通過鍵盤向系統(tǒng)發(fā)出各種指令或者置入必要的數(shù)據(jù)信息。當負載電流很小時,輸出晶體管的低失調(diào)電壓()允許輸出箝位在零電平。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當比較器改變狀態(tài)時，輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個問題，標準PC板的設(shè)計對減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的。1～177。輸出負載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，不受 (當不用負載電阻沒被運用)，(16mA)時，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。邊沿D觸發(fā)器也稱為維持阻塞邊沿D觸發(fā)器。如果在CP高電平期間輸入端出現(xiàn)干擾信號，那么就有可能使觸發(fā)器的狀態(tài)出錯。在本設(shè)計中，皮帶傳輸系統(tǒng)上物料較多時電機轉(zhuǎn)速較低，皮帶傳輸系統(tǒng)上物料較少時電機轉(zhuǎn)速較高，所以采用M/T法測速處理。數(shù)字測速具有測速精確度高、分辨能力強、受器件影響小等特點。重量信號采集電路原理圖如圖34。該系統(tǒng)采用的是8路逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809,。它由一個8路模擬開關(guān)、一個A/D 轉(zhuǎn)換器、一個地址鎖存譯碼器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。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。下面說明各引腳功能：（1）IN0～IN7：8路模擬量輸入端；（2）21～28：8位數(shù)字量輸出端；（3）ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。目前在單片機應(yīng)用設(shè)計中較為常見。當忽略電源的內(nèi)阻時，由分壓原理有： （31）當滿足條件時，即 （32），即電橋平衡，式（32）為平衡條件。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(yīng)變元件其實是一個測力應(yīng)變筒，組成應(yīng)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。電感式傳感器的特點有結(jié)構(gòu)簡單、傳感器無活動電觸點、靈敏度和分辨力高、傳感器的輸出信號強、線性度和重復(fù)性都比較好。電容式傳感器是將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器。因此電阻應(yīng)變式稱重傳感器在衡器中得到了廣泛地運用。稱重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕牧﹄娹D(zhuǎn)換裝置，是電子衡器的一個關(guān)鍵部件。通常，我們把非電信號通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，并加以放大。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。當復(fù)位電平持續(xù)兩個機器周期以上時復(fù)位有效。晶振用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)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。圖32:單片機8051的最小系統(tǒng) 對于一個完整的電子設(shè)計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源模塊的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提和基礎(chǔ)。P2口可以驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載；（4）P3口（ ）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準雙向I/O口。（4）/Vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器的選擇端。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(qū)動（吸收或輸出電流）八個LSTTL電路。當采用外部振蕩器時，此引腳接振蕩源。 （1）XTAL1為內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。8051單芯片是同步式的順序邏輯系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的工作完全是依賴系統(tǒng)內(nèi)部的時脈信號，用以來產(chǎn)生各種動作周期及同步信號。%。根據(jù)現(xiàn)場控制和操作的實際需要，對皮帶配料稱控制器有以下要求：。 單片機荷重傳感器放大A/D復(fù)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(shè)計思想為：皮帶輸送機工作之前，皮帶上物料流量的設(shè)定值由操作人員在鍵盤上進行設(shè)定。皮帶配料稱控制器BWF接受SR的速度信號和W的重量信號，計算皮帶上物料的瞬間流量并且顯示出來，將流量實際值和流量設(shè)定值進行比較，通過PID調(diào)節(jié)，輸出電流控制信號，經(jīng)前置放大器和功率放大器Q放大，控制可控硅VT的導(dǎo)通角，從而調(diào)節(jié)滑差電機M的轉(zhuǎn)速，使物料流量穩(wěn)定在預(yù)期的設(shè)定值附近。水泥廠粉磨車間的熟料配料系統(tǒng)就是依靠調(diào)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。綜上所述，我們可以看到配料自動控制系統(tǒng)的研究設(shè)計對我國經(jīng)濟發(fā)展有著很重要的意義，精確的配料技術(shù)不僅可以擴大生產(chǎn)量，還可以是生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有很高的質(zhì)量和性能，經(jīng)得起市場的考驗，使我們的產(chǎn)品在世界經(jīng)濟市場上更具有競爭力。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。因此使用皮帶配料秤單片機控制系統(tǒng)能顯著地提高工作效率，增加經(jīng)濟效益，提升管理的現(xiàn)代化水平，同時研制技術(shù)先進、設(shè)備成熟、經(jīng)濟實用的單片機配料控制系統(tǒng)也是至關(guān)重要的?，F(xiàn)在利用單片機和微機組成的皮帶配料秤已廣泛地應(yīng)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(zhì)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(jié)合，實現(xiàn)了自動跟蹤誤差調(diào)整、混合、顯示、稱重。現(xiàn)在許多建筑工程和工廠大規(guī)模的建設(shè)等都要求建設(shè)生產(chǎn)時必須使用皮帶配料秤單片機控制器來控制物料的自動配比，利用皮帶配料秤單片機控制器來完成配料的輸送和配比，只需一人或幾人就可以在現(xiàn)場或遠離物料配料場控制配料的完成，不僅節(jié)省了人力物力，也減少了環(huán)境污染，很大程度的提高了生產(chǎn)效率，并為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本。配料質(zhì)量的高低直接關(guān)系著下游生產(chǎn)過程能否順利的進行。計算機配料控制系統(tǒng)有很多功能是單片機配料系統(tǒng)不能完成的，但是它的整體構(gòu)造比較龐大，因此不適合中小規(guī)模的企業(yè)應(yīng)用。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。而第三、四階段的配料系統(tǒng)結(jié)合了微機技術(shù)、現(xiàn)代計量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、工業(yè)控制等