【正文】 初始化狀態(tài)逐一做出介紹。(4) 運(yùn)行管理程序，包括信號采集、計(jì)算瞬時(shí)流量及控制輸出三部分。(2) 鍵掃描及顯示。為了提高控制精度，采用了浮點(diǎn)數(shù)的技術(shù)，在程序中調(diào)用了大量的實(shí)用子程序。根據(jù)系統(tǒng)功能，將軟件劃分為若干個(gè)功能相對獨(dú)立的模塊，為每一個(gè)模塊設(shè)計(jì)算法和程序流程，再根據(jù)流程圖編制程序。皮帶配料秤單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件圖見附錄。這就是在硬件上加一個(gè)反向器的原因。由于P1口是準(zhǔn)雙向口，要想將某一位作輸出位時(shí)，必須先在鎖存器中寫入“1”。當(dāng)系統(tǒng)工作正常時(shí)，禁止振蕩脈沖在與非門輸出，揚(yáng)聲器關(guān)閉。④ 輸出的控制電流經(jīng)放大后接可控硅控制板，控制可控硅的導(dǎo)通角，從而調(diào)節(jié)滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使物料流量穩(wěn)定在預(yù)期的設(shè)定值。② CPU對DAC0832進(jìn)行一次寫操作，把一個(gè)數(shù)字量直接寫入數(shù)據(jù)寄存器，通過D/A轉(zhuǎn)換，輸出模擬量。 D/A轉(zhuǎn)換原理圖(2) D/A轉(zhuǎn)換。8位DA寄存器接成直通方式，即把WR2及XFER都接地。Vcc和ILE接＋5 V，8031的WR與DAC0832的WR1相連，Vss與、WRXFERD 、 GND相連后接地。由于DAC0832內(nèi)部已設(shè)有輸入數(shù)據(jù)寄存器，因而可以直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連，并作為單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲單元。 D/A轉(zhuǎn)換接口擴(kuò)展在本系統(tǒng)中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速可由經(jīng)DAC0832輸出的控制電流來調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對皮帶上物料的流量控制。雖然在同一時(shí)刻只有一個(gè)顯示器在工作，但利用人眼的視覺暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余輝效應(yīng)，我們看到的都是穩(wěn)定的多個(gè)字符同時(shí)顯示。在每點(diǎn)亮一個(gè)顯示器之后，必須稍停一段時(shí)間，使之發(fā)光穩(wěn)定，然后輪流點(diǎn)亮其他的顯示器。當(dāng)我們需要同時(shí)顯示多個(gè)字符時(shí)，可逐次把需要的字符顯示在規(guī)定的位置上。LED的每一種顯示字符對應(yīng)一個(gè)段碼，CPU送出這個(gè)段碼，LED便顯示這個(gè)段碼所對應(yīng)的字符。共陰極LED顯示器的陰極共地，當(dāng)某二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。 4) 顯示器電路(1) LED顯示器工作原理。為保證CPU對按鍵的一次閉合僅做一次處理，對抖動信號必須進(jìn)行消抖處理。其中，第一行的行值為00H，第二行的行值為08H。(3) 由鍵值所在的行值和列值即可計(jì)算出按鍵所在的位置。其過程如下(1) 進(jìn)行整體掃描，、當(dāng)為0時(shí)表示有鍵按下。1) 鍵盤輸入電路鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開關(guān)組,當(dāng)沒有一個(gè)鍵按下時(shí)，所有行線輸出為1；當(dāng)某個(gè)鍵按下時(shí)，該鍵所在的行線和列線短接，行線的輸出由列線的輸入電平?jīng)Q定，74LS164可提供鍵盤的列掃描信號。LED顯示器采用共陰極連接，動態(tài)顯示方式。 7407是集電極開路高壓輸出的六緩沖器/驅(qū)動器，其功能是對74LS164輸出的段碼信號進(jìn)行放大，驅(qū)動LED顯示，需通過上拉電阻接高電平。這種方式在程序設(shè)計(jì)時(shí)與并行動態(tài)掃描編程方法類似，但需要加入如下的處理：(1) 對8051的串行口進(jìn)行初始化編程。74LS164接受RXD端串行輸出的待顯示數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)需顯示的數(shù)據(jù)較少，故采用串行動態(tài)掃描顯示。并行方式一般使用并行接口，如8255或8155的一個(gè)端口(如PA口)輸出顯示碼，另一個(gè)端口(如PB口)輸出位選碼。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是線路簡單，價(jià)格便宜。這種方法顯示可靠，主要缺點(diǎn)是使用元件多，線路復(fù)雜，成本較高。 鍵盤顯示器接口原理圖 LED顯示器有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方法。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要，采用28鍵盤，包括0～9這10個(gè)數(shù)字鍵，6個(gè)功能鍵：寫入鍵WR、設(shè)定鍵S、校零鍵Z、返回鍵MON、停機(jī)鍵STOP、運(yùn)行鍵RUN。 鍵盤顯示接口電路擴(kuò)展系統(tǒng)配有6位共陰極LED顯示器，運(yùn)行時(shí)可實(shí)時(shí)顯示瞬時(shí)流量。(3) 由8051的定時(shí)器T1測出方波的周期，T1選用門控方式定時(shí)計(jì)數(shù)，Q1輸出高電平時(shí)T1計(jì)數(shù)，Q1輸出低電平時(shí)T1停止計(jì)數(shù)，然后讀出T1的計(jì)數(shù)值m。 荷重傳感器輸出全橋電路 皮帶走速的測量 皮帶走速的測量方法如下：(1) 由測速傳感器輸出的信號，其頻率為皮帶走速的線性函數(shù)，該頻率由光碼盤檢測回路獲得。本設(shè)計(jì)使用全橋的目的在于：當(dāng)R1＝R2＝R3＝R4時(shí),電橋電壓靈敏度最高，并消除了非線性誤差，也起到了補(bǔ)償作用。全橋中的RRRR4阻值均相等。應(yīng)變筒受壓縮變形，沿軸向貼的應(yīng)變片受壓阻值變小，沿周向貼的應(yīng)變片受拉阻值增大，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。這種方法彈性元件變形極小，可以測量高頻率變化的壓力。(4) 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，用讀信號(RD＝0)控制三態(tài)門(在ADC0809內(nèi)部)，將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀入8051，存入相應(yīng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。(2) 再用輸出指令啟動A/D轉(zhuǎn)換開始(WR＝0)。 (4) 在8051中進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理就得到了單位長度上皮帶的瞬時(shí)重量。(2) 經(jīng)過放大器變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電壓0～5 V，送入A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809輸入電路IN0(A/D轉(zhuǎn)換器的0通道)。單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可按復(fù)位鍵重新運(yùn)行。外部復(fù)位電路就是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平而設(shè)計(jì)的。（2） 外部振蕩方式：外部振蕩方式就是把外部已有的時(shí)鐘信號引入單片機(jī)內(nèi)。8051最小系統(tǒng)主要包括時(shí)鐘電路的復(fù)位電路兩部分。當(dāng)EA接高電平時(shí)，單片機(jī)從片內(nèi)ROM的4kB字節(jié)存儲器區(qū)取指令，當(dāng)指令地址超過0FFFH后，自動地轉(zhuǎn)向片外ROM取指令。 從上述公式可推導(dǎo)出瞬時(shí)流量F(t)為 F(t) = [ ax3(t) + bx2(t) + cx(t) + d ] x V(t)瞬時(shí)流量由5位十進(jìn)制顯示，顯示形式為精確到小數(shù)點(diǎn)后3位。 本系統(tǒng)中P(t)為荷重傳感器電壓輸出信號的函數(shù)，因?yàn)榇嬖谥蔷€性，故可近似由三次多項(xiàng)式表示為P(t) = ax3(t) + bx2(t) + cx(t) + d 式中：P(t) 單位長度上物料的瞬時(shí)重量； x(t) 荷重傳感器在時(shí)刻t輸出的電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量； a、b、c、d線性轉(zhuǎn)換系數(shù)。 輸出控制變量Vi的表達(dá)式為 Vi = Vi1 + Vi式中：Vi1——上一時(shí)刻輸出的控制變量 測量原理測量時(shí)主要是針對瞬時(shí)流量進(jìn)行測量。增量式PID控制算法只需計(jì)算增量，當(dāng)存在計(jì)算誤差或精度不足時(shí)，對控制量計(jì)算的影響較??；增量式積分項(xiàng)運(yùn)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(shí)際系統(tǒng)中，易于實(shí)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。 流量設(shè)定值 荷重瞬時(shí)流量計(jì)算滑差電機(jī)D/A輸出 PID調(diào)節(jié) + F(t) 系統(tǒng)閉環(huán)控制回路原理圖在流量測試的基礎(chǔ)上，把流量設(shè)定值和實(shí)際測試得到的瞬時(shí)流量進(jìn)行比較，計(jì)算出誤差。(4) D/A轉(zhuǎn)換程序。(2) 鍵掃描及顯示程序。 軟件系統(tǒng)方案選擇軟件部分的設(shè)計(jì)主要是針對鍵的掃描，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并處理，計(jì)算出瞬時(shí)流量，再進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，控制可控硅的導(dǎo)通角，從而控制滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 鍵盤是由若干個(gè)按鈕組成的開關(guān)組，其作用非常之大，在調(diào)試過程中用來輸入設(shè)定值及各種參數(shù)。檢測元件采用軟件方法對流量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測。D/A轉(zhuǎn)換主要是將單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)，經(jīng)模糊PID算法得出控制輸出，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后控制可控硅進(jìn)行處理。系統(tǒng)中主要配有6個(gè)七段數(shù)碼顯示管來顯示測出的瞬時(shí)流量F(t)，為操作人員提供工藝數(shù)據(jù)參考。A/D轉(zhuǎn)換部分為稱重傳感器和放大電路提供激勵(lì)電壓和穩(wěn)定的電壓電源，并提供放大器稱重傳感器輸出的稱重模擬信號，同時(shí)還要把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。8051芯片是整個(gè)皮帶秤系統(tǒng)的核心，選擇8051芯片是因?yàn)樗旧碜詭瑑?nèi)程序存儲器，使用起來比較方便，性能也比較穩(wěn)定。