【正文】 .......................................... 5 晶振與復(fù)位電路 ............................................................................................. 5 傳感器 ............................................................................................................ 6 放大電路與 AD 轉(zhuǎn)換電路 ............................................................................. 7 配方存儲(chǔ)器件 ................................................................................................ 9 繼電器電路 .................................................................................................. 10 電源電 路 ...................................................................................................... 11 按鍵 .............................................................................................................. 11 顯示電路 ...................................................................................................... 12 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 14 系統(tǒng)主程序流程圖 ...................................................................................... 14 按鍵的掃描 .................................................................................................. 16 EEPROM 的操作 .......................................................................................... 16 A/D 轉(zhuǎn)換的處理 ............................................................................................ 18 顯示電路 ...................................................................................................... 19 總 結(jié) ................................................................................................................... 22 致 謝 ..................................................................................................................... 23 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 24 附錄 A 原理圖 .......................................................................................................... 25 附錄 B 程序 .............................................................................................................. 26 2 1 概述 配料控制系統(tǒng)在目前的工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了舉足輕重的位置， 由于 半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展配料控制系統(tǒng)由原來(lái)的純?nèi)斯げ僮靼l(fā)展到后來(lái)的通過(guò)機(jī)械以及人工進(jìn)行半自動(dòng)控制，隨著可編程電子邏輯器件的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的配料控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步采用以微控制器為核心的自動(dòng)化智能化控制系統(tǒng)，擁有良好的人機(jī)界面，便于操作和修改，可靠性能和生產(chǎn)效率大大提高。 任務(wù)要求 本課題是對(duì)物料稱重的研究，我們要在系統(tǒng)稱量誤差上，便于維護(hù)、效率上，改變物料配方的操作上，自動(dòng)化程度上，能耗上，造價(jià)上等兼顧。尤其是配方的可變性和可修改性。 本設(shè)計(jì)是一種物料稱重系統(tǒng)，在料倉(cāng)的下方有送料皮帶，控制送料的量，皮帶下方是稱量料斗，物料送入后由重力傳感器檢測(cè)出物料的重量信息并通過(guò)放大器， A/D 轉(zhuǎn)換后送入 MCU 中，當(dāng) MCU 檢測(cè)到物料達(dá)到配方要求時(shí)，控制停止送料皮帶電機(jī)，停止送料，并開(kāi)始下一物料的稱量，當(dāng)所有物料稱量完成后啟動(dòng)稱量料斗電機(jī)轉(zhuǎn)移物料至混合 料斗。 3 2 方案論證 本章先通過(guò)對(duì)總體方案，傳感器、電壓放大電路 ,信號(hào)處理方法，人機(jī)交互方法，軟件的編譯環(huán)境及其選用的語(yǔ)言等技術(shù)方面進(jìn)行了對(duì)比論證和選擇，然后提出配料控制系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)，最后確定了配料控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。因此這種方法現(xiàn)在已經(jīng)基本被各個(gè)廠家淘汰。配料控制也有人工控制轉(zhuǎn)向電子自動(dòng)控制，通過(guò)傳感器，放大電路，微控制器等電子設(shè)備組成自動(dòng)控制系統(tǒng)，大大提高了配料精確度和生產(chǎn)效率。 方案設(shè)計(jì) 配料控制系統(tǒng)實(shí)物圖如圖 21 所示： 圖 21 配料控制系統(tǒng)實(shí)物圖 4 上方三個(gè)料斗分別為不同物料的存放料斗，料斗下方有一個(gè)傳送帶，最下方的料斗為混合料斗，混合料斗下方的傳送帶上裝有壓力傳感器，開(kāi)始工作時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)存放料斗的物料傳送皮帶將物料下泄到下方的混合料斗中，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)物料重量并將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)設(shè)定好的配方比來(lái)確定是否停止送料，當(dāng)該物料達(dá)到配方要求值時(shí)控制皮帶電機(jī)停轉(zhuǎn)，停止送料，并啟動(dòng)下一物料皮帶電機(jī)開(kāi)始下一物料的送料，等所有物料按配方要求送到混合料斗時(shí)，單片機(jī)控制皮帶電機(jī)將混合料斗物料送給混合攪拌機(jī)；并開(kāi)始準(zhǔn)備下一輪送料過(guò)程， 整個(gè)送料過(guò)程的實(shí)時(shí)物料重量數(shù)據(jù)及其當(dāng)前的配方序號(hào)顯示在液晶上，物料配方可通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行更改。 鍵盤(pán)負(fù)責(zé)命令數(shù)據(jù)的輸入。結(jié)構(gòu)并不十分復(fù)雜，因此可選用 STC 公司的 8 位微處理器單元 89C52RC40IPDIP。 單片機(jī)復(fù)位電路如圖 31 所示： S0VCCREST10uF10KR15+ 圖 31 單片機(jī)復(fù)位電路 復(fù) 位電路的作用是對(duì)單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，確保單片機(jī)開(kāi)始正常工作前所有工作部件都保持在設(shè)置的默認(rèn)狀態(tài)下。 因?yàn)榭紤]到芯片剛剛上電時(shí)由于供電不穩(wěn)定而做出錯(cuò)誤的計(jì)算，所以增加一個(gè)上電復(fù)位以達(dá)到延時(shí)啟動(dòng) CPU 的目的，使芯片能夠正常工作。然后 10uF 電容開(kāi)始充電，充電完成后 REST 恢復(fù)為低電平，復(fù)位工作完成，單片機(jī)開(kāi)始正常運(yùn)行。 6 單片機(jī)晶振電路如圖 32 所示： 30pFC130pFC212Y2GNDX1X2 圖 32 單片機(jī)晶振電路 晶振電路用來(lái)給單片機(jī)提供精確的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率就如一首歌的節(jié)拍一樣，所有運(yùn)行在單片機(jī)里的指令要按照時(shí)鐘頻率來(lái)一步步執(zhí)行，否則就會(huì)出錯(cuò)。其作用是消除單片機(jī)外部晶振與單片機(jī)直接相連時(shí)產(chǎn)生偕波，保持晶振電路的可靠性和穩(wěn)定性的要求。但鑒于市場(chǎng)上高性能的完全符合要求壓力傳感器價(jià)格較為昂貴。 ,輸入電阻 1000177。同時(shí)為了提高量程，將四個(gè)傳感器組成電阻橋形式，將單片機(jī)電源 +5V 做激勵(lì)電壓，能實(shí)現(xiàn)基本功能。 放大電路與 AD轉(zhuǎn)換電路 傳感器選擇 T105,滿量程輸出 =激勵(lì)電壓（ 5V） *靈敏度（ ） =由于輸出電壓較小，不能直接驅(qū)動(dòng)單片機(jī) I/O 口，因此要對(duì)電壓進(jìn)行放大處理，放大過(guò)后的電壓要轉(zhuǎn)換為數(shù)字量才能輸送給單片機(jī)處理。HX711 芯片 內(nèi) 集成了包括穩(wěn)壓電源，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等外圍電路， 也可通過(guò)管腳控制選擇使用外部時(shí)鐘電路。20mv，177。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡(jiǎn)化了開(kāi)機(jī)初始化過(guò)程。 HX711BF 實(shí)物圖如圖 34 所示： 8 圖 34 HX711BF 實(shí)物圖 HX711BF 接 線原理圖如圖 35 所示： 1KR91KR10R1320KR121uFC81uFC7C4C5VSUP1BASE2AVDD3VFB4AGND5VBG6INA7INA+8INB9INB+10DOUT11PD_CSK12X013X114RATE15DVDD16U4HX711BF1234JC9SIP4123456JC8SIP6Q28550GND1uFC6VCCGNDVBGE+AA+ESCKDOUTGND 圖 35 HX711BF 接線原理 HX711 芯片內(nèi)的穩(wěn)壓電路可同時(shí)向 A/D 轉(zhuǎn)換器和外部傳感器提供模擬電源。將管腳 X1 接 GND， HX711 將自動(dòng)選擇使用片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器，并自動(dòng)關(guān)閉外部時(shí)鐘和晶振相關(guān)電路。信號(hào)通道有兩個(gè)即 A 通道和 B 通道（未標(biāo)出）， A 通道由 A+， A組成分別接到 HX711 的 INA+， INA端。 串口通訊由管腳 PD_SCK 和 DOUT 9 組成，用來(lái)輸入數(shù)據(jù)，選擇輸入通道和增益。 傳感器供電電壓計(jì)算：應(yīng)變片電阻橋的供電電壓（ E+,E）由 HX711BF 提供即 AVDD 和 AGND。 R1 選用阻值為 20K 的電阻； R2 選用阻值為 20K 的電阻。即傳感器供電電壓為 。 供電電壓下 200KG 的傳感器最大輸出電壓是 *。經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后輸出的 24bit 數(shù)字值最大為： *2^24/=2362232。 配方存儲(chǔ)器件 為了實(shí)現(xiàn)配方的保存，采用 掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲(chǔ)芯片 EEPROM，由于配方所占 的存儲(chǔ)空間并不大，我采用 ATMEL 公司的 EEPROM 產(chǎn)品 AT24C02A,工作電壓為 ～ ,具有 256*8（ 2K bits）的存儲(chǔ)空間，直流輸出 ,采用兩線串行接口，完全兼容 IIC 總線。 SDA,SCK 通過(guò)兩個(gè)阻值為 10KΩ的電阻與 VCC 相連，默認(rèn)保持為高電平。由于要對(duì) EEPROM 進(jìn)行讀寫(xiě)，為了方便起見(jiàn)將WP 直接接 GND。 由于繼電器吸合電壓為 18V，超出了 89C52 單片機(jī)直接的驅(qū)動(dòng)范圍，因此需要加一個(gè) ULN20xx 功率驅(qū)動(dòng)電路芯片來(lái)保證繼電器的正常工作。 繼電器接線圖如圖 38 所示： VCCRL323 1SWSPDTCOM10JC3RL3D3 圖 38 繼電器接線圖 繼電器線圈一端直接與 VCC 相連，另一端并聯(lián)一個(gè) 1K 的電阻與功率驅(qū)動(dòng)電路芯片 ULN20xx 輸出端相連。 電源電路 系統(tǒng)電源電路如圖 39 所示： OUT1GND2IN37805U0D1S171KR11104C0100uFC12VCCC13+ 圖 39 系統(tǒng)電源電