【正文】 根據(jù)牲畜的生長規(guī)律，在不同的生長期需生產(chǎn)成份含量不同的飼料；各種化工產(chǎn)品、建筑材料、農(nóng)藥等產(chǎn)品的生產(chǎn)也是一樣的。并且它的操作要求比較高不適合一線工人的具體操作要求，往往需要配料的量不是一成不變的，需要一線工人時刻的調(diào)整和控制，因此，單片機(jī)控制的皮帶配料秤具有更廣泛的應(yīng)用。這種配料系統(tǒng)大多采用集中控制方式，計算機(jī)除具有工藝流程控制、工況實(shí)時顯示、提供數(shù)據(jù)存儲、報表打印等功能外，還要完成對各對象的直接控制和數(shù)據(jù)采集任務(wù)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，基于STD總線或PC總線的工業(yè)控制計算機(jī)已經(jīng)提上日程，并且在我國占據(jù)了一定地位，因?yàn)楣I(yè)控制計算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)。單片機(jī)配料系統(tǒng)設(shè)計電路復(fù)雜程度低，可靠性大大提高，可以滿足客戶實(shí)用性的要求。而通訊技術(shù)的發(fā)展更是增強(qiáng)了儀表的遠(yuǎn)程維護(hù)診斷與數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。第一、二階段的配料系統(tǒng)只能進(jìn)行簡單的累計計算和測量，而且準(zhǔn)確度較低，對系統(tǒng)運(yùn)行過程中的變化不能進(jìn)行有效控制，因此其計量過程準(zhǔn)確度較低，缺乏穩(wěn)定性，動態(tài)性能差。電子配料系統(tǒng)首次引入計算機(jī)，提高了集成度。它可以實(shí)現(xiàn)平衡、識別和累計計算等功能。配料系統(tǒng)的發(fā)展大致有四個階段：第一階段是五、六十年代的純機(jī)械式配料系統(tǒng)，通常采用機(jī)械式、光電式掃描或增量式編碼器等，這種配料系統(tǒng)只具有識別計數(shù)和啟動功能。最早的皮帶輸送系統(tǒng)稱重原理來自于斗式輸送機(jī)對物料連續(xù)自動稱量的裝置。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(shè)計原理和組成結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是，配料系統(tǒng)在皮帶傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上又增加了“配料”這一功能。在建材行業(yè)，沙子、粘土、水泥、石灰、石子等物料的混合需要用配料系統(tǒng)對其進(jìn)行定量配比。在化工行業(yè)，配料系統(tǒng)用于多種原材料的定量配比，它可以起到減員增效，節(jié)約成本，減少誤差，從而創(chuàng)造更大的利潤。配料系統(tǒng)的使用可以提高各個部門的自動化水平和各個生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性，降低工人勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而擴(kuò)大公司的效益。皮帶配料秤就是在皮帶輸送物料時對物料進(jìn)行連續(xù)累計稱量的一種自動衡器。自動衡器就是指在稱量過程中不需要操作者干預(yù)就能按設(shè)定的處理程序自動稱量的衡器。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計皮帶配料稱控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文目錄第1章 緒論 1 1 2第2章 皮帶配料秤控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案 4 4第3章 硬件結(jié)構(gòu)及原理電路 6 MCS51單片機(jī) 6 8051單片機(jī) 6 8 9 9 11 14 14 15 17 17 18 19 21 22 DAC0832在控制電機(jī)中的應(yīng)用 22 24 26 27 27 28 28第4章 皮帶配料秤控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 30 30 30 31 31 32 33 WR鍵處理 33 S鍵處理 33 MON鍵、Z鍵、STOP鍵、RUN鍵處理 34 35 36 37 37 顯示程序 37 報警處理 38設(shè)計總結(jié) 39參考文獻(xiàn) 40外文原文和譯文 41致謝 63附錄1：程序清單 65附錄2：元件清單 74I 第1章 緒論根據(jù)最新的定義，皮帶配料秤是一種連續(xù)累計自動衡器。衡器是利用作用在物體上的重力來確定物體質(zhì)量的計量儀器，按操作方式的不同可分為：自動衡器和非自動衡器。其中，連續(xù)累計自動衡器是不需要對質(zhì)量細(xì)分的就可以對皮帶上散裝物料進(jìn)行連續(xù)稱量。皮帶配料秤廣泛用于煤炭、化工、食品加工、建材等行業(yè)的物料配比當(dāng)中，其配料的準(zhǔn)確與否直接影響著國民生產(chǎn)的各個部門。在煤炭行業(yè)，配料系統(tǒng)用于定量供煤，能否準(zhǔn)確配料直接決定配煤質(zhì)量。在食品加工行業(yè)，配料系統(tǒng)的使用代替了大量的手工勞動，提高了勞動生產(chǎn)效率，使得食品加工更方便、快捷。由此可見，配料系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛。它起源于 19 世紀(jì)末，各項新技術(shù)發(fā)展的十分迅速，隨著皮帶輸送系統(tǒng)的出現(xiàn)，配料系統(tǒng)也隨之產(chǎn)生。隨著傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，配料系統(tǒng)的發(fā)展也是十分迅速。第二階段是六、七十年代的傳感器電子儀表配料系統(tǒng)，隨著模擬電路和數(shù)字電路的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了各種小型的配料電動儀表。第三、四階段是20世紀(jì)七十年代末的微機(jī)智能化配料系統(tǒng)。配料系統(tǒng)中的累計量運(yùn)算采用累加法代替了積分法。而第三、四階段的配料系統(tǒng)結(jié)合了微機(jī)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)控制等技術(shù)，不但增強(qiáng)了計量的準(zhǔn)確性，而且對在計量過程中出現(xiàn)的問題能夠進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和控制，同時，儀表的顯示、調(diào)零、報警等功能也越來越完善。單片機(jī)配料系統(tǒng)是在大規(guī)模集成芯片技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生的。所以迄今為止，單片機(jī)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。隨著工業(yè)控制計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，基于工控機(jī)的配料系統(tǒng)也出現(xiàn)在工業(yè)場合。計算機(jī)配料控制系統(tǒng)有很多功能是單片機(jī)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。配料秤是冶金、水泥、化工、建材、食品等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個重要環(huán)節(jié)，也是冶金、水泥、化工、建材、食品等生產(chǎn)過程中的源頭工序。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(jìn)行。因此，配料精度的高低和配料速度的大小影響著整個生產(chǎn)過程，我們應(yīng)該足夠重視配料過程的質(zhì)量和產(chǎn)量控制?，F(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(jī)控制器來控制物料的自動配比，利用皮帶配料秤單片機(jī)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(yuǎn)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。我設(shè)計的皮帶配料秤控制系統(tǒng)正是為了此目的?，F(xiàn)在利用單片機(jī)和微機(jī)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(qiáng)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(shí)現(xiàn)物料的配比，自動和手動相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了自動跟蹤誤差調(diào)整、混合、顯示、稱重。微機(jī)配料控制系統(tǒng)可以按照設(shè)定好的配比和流量控制各種物料的瞬時流量，達(dá)到控制各種產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的目的，同時它也是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、安全穩(wěn)定生產(chǎn)和節(jié)能降耗的重要技術(shù)。因此使用皮帶配料秤單片機(jī)控制系統(tǒng)能顯著地提高工作效率，增加經(jīng)濟(jì)效益，提升管理的現(xiàn)代化水平，同時研制技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備成熟、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的單片機(jī)配料控制系統(tǒng)也是至關(guān)重要的。皮帶配料系統(tǒng)作為一種新興的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)而越來越受到世界各國的普遍關(guān)注。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。另一方面，我國目前的主要矛盾是落后的生產(chǎn)力滿足不了人民日益增長的物質(zhì)文化需要。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(jì)發(fā)展有著很重要的意義，精確的配料技術(shù)不僅可以擴(kuò)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(yàn)，使我們的產(chǎn)品在世界經(jīng)濟(jì)市場上更具有競爭力。下面就介紹以8051單片機(jī)為核心的皮帶配料秤的工作原理和整體結(jié)構(gòu)。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(jī)的速度來控制水泥磨的進(jìn)料量，完成對各種熟料的配比。圖21：皮帶配料秤工藝結(jié)構(gòu)圖圖21中，皮帶上方有一個料斗，皮帶轉(zhuǎn)動時物料隨皮帶輸送出去。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(shí)際值和流量設(shè)定值進(jìn)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(jī)M的轉(zhuǎn)速，使物料流量穩(wěn)定在預(yù)期的設(shè)定值附近。根據(jù)皮帶配料秤的技術(shù)要求，本次設(shè)計采用以8051單片機(jī)為控制核心構(gòu)成皮帶配料秤控制器BWF。 單片機(jī)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(jī)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(jìn)行設(shè)定。瞬間流量可通過6個八段數(shù)碼管顯示出來，為操作人員提供數(shù)據(jù)參考。根據(jù)現(xiàn)場控制和操作的實(shí)際需要，對皮帶配料稱控制器有以下要求：。——20mA的滑差電機(jī)速度調(diào)節(jié)信號。%。第3章 硬件結(jié)構(gòu)及原理電路 MCS51單片機(jī)單片機(jī)是一種集成的電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。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。MCS51單片機(jī)內(nèi)包含下列幾個部件：（1）一個8位CPU； （2）一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路； （3）4K字節(jié)ROM程序存儲器；（4）128字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器；（5）兩個16位定時器/計數(shù)器；（6）可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲器和64K外部 圖31：8051引腳排列圖程序存儲器空間的控制電路； （7）32條可編程的I/O線（四個8位并行I/O端口）；（8）一個可編程全雙工串行口；（9）具有五個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)。 （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。（2）XTAL2為內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接振蕩源。（2）ALE/正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的六分之一）周期性的發(fā)出正脈沖信號。值得注意的是每當(dāng)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。（3）為外部程序存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲讀取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。（4）/Vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器的選擇端。 、 、 （1） P0口（ ）是一個8位漏極開路型雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它是分時傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動八個LSTTL負(fù)載；（2）P1口（ ）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P2口可以驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負(fù)載；（4）P3口（ ）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。圖32:單片機(jī)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(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。所以，電源是必不可少的，單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40管腳，負(fù)極（地）接20管腳。晶振用一種能把電能和機(jī)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。單片機(jī)是一種時序電路，必須供給脈沖信號才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，可以使用晶體振蕩器接119腳。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個機(jī)器周期以上時復(fù)位有效。具體數(shù)值可以由RC電路計算出時間常數(shù)。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。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。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。本次設(shè)計是將重量信號通過傳感器轉(zhuǎn)化為電信號，然后通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對物體重量的自動檢測，并顯示出來。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。電磁力式主要用于電子天平，電容式用于部分電子吊秤，而絕大多數(shù)衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應(yīng)變式稱重傳感器。因此電阻應(yīng)變式稱重傳感器在衡器中得到了廣泛地運(yùn)用。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。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。電容式傳感器存在的不足之處是輸出阻抗高、負(fù)載能力差、寄生電容影響大。電感式傳感器的特點(diǎn)有結(jié)構(gòu)簡單、傳感器無活動電觸點(diǎn)、靈敏度和分辨力高、傳感器的輸出信號強(qiáng)、線性度和重復(fù)性都比較好。本次設(shè)計的荷重電路采用橋式測量電路，用的是電阻應(yīng)變式傳感器半橋式測量電圖33：荷重傳感器輸出全橋電路路。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(shí)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。它的兩只應(yīng)變片和兩只電阻貼在彈性梁上，測量電阻隨重力變化導(dǎo)致彈性梁應(yīng)變而產(chǎn)生的變化，電阻的變化使橋式測量電路的輸出電壓發(fā)生變化，即輸出電壓的變化反映出重力的變化。當(dāng)忽略電源的內(nèi)阻時，由分壓原理有： （31）當(dāng)滿足條件時，即 （32），即電橋平衡，式（32）為平衡條件。若差動工作，即,，,按式（31），則電橋輸出為： （33） 重量信號采集電路ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。目前在單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中較為常見。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。下面說明各引腳功能