【正文】 簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 單片機(jī)在水泥包裝上的應(yīng)用 摘要 隨著生產(chǎn)和流通的日益社會(huì)化合現(xiàn)代化，實(shí)用產(chǎn)品包裝的機(jī)械化和自動(dòng)化，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時(shí)也可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 利用自動(dòng)化裝置控制和管理包裝過程，使其按照預(yù)先規(guī)定的程序自動(dòng)進(jìn)行。在連續(xù)化、大型化的工業(yè)生產(chǎn)過程中，包裝是最后一道工序。由于工業(yè)產(chǎn)品千差萬別，用戶要求各不相同，很難形成統(tǒng)一的包裝模式和定型的包裝設(shè)備，因而包裝工序長(zhǎng)期以來成為 連續(xù)化生產(chǎn)過程中的薄弱環(huán)節(jié) 。此系統(tǒng)適用于各種粉狀或者小顆粒等物品的定量稱重包裝和配料系統(tǒng)。新的合金材料、高分子材料、復(fù)合材料、無機(jī)非金屬材料等新材料也得到了推廣應(yīng)用，食品水泥包裝機(jī)械的集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化將成為未來發(fā)展的主流。 實(shí)用產(chǎn) 品包裝的機(jī)械化和自動(dòng)化，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時(shí)也可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 利用自動(dòng)化裝置控制和管理包裝過程，使其按照預(yù)先規(guī)定的程序自動(dòng)進(jìn)行。目前各縣級(jí)的中、小型水泥廠的包裝多是人工的憑經(jīng)驗(yàn)的包 裝，常出現(xiàn)過重造成浪費(fèi)，日積月累，也是相當(dāng)可觀的，而過少又不達(dá)標(biāo)，產(chǎn)品不合格，影響工廠信譽(yù)。投資大、技改時(shí)間長(zhǎng)，很難在中小型水泥廠推廣。 水泥包裝機(jī)大都分為固定式和旋轉(zhuǎn)式 ,固定式水泥包裝機(jī)是指 14 嘴包裝機(jī) ,由人工移動(dòng)插袋來完成水泥的灌裝 ,旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī)是指 614嘴 ,人工不動(dòng) ,包裝機(jī)旋轉(zhuǎn)來完成插袋灌裝 . 旋轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī)的配套設(shè)備 : 振動(dòng)篩 ,螺旋閘門 .給料機(jī) ,溜槽 ,包裝機(jī)主機(jī) ,接包輸送機(jī) ,正包輸送機(jī) ,清包輸送機(jī) ,荷重傳感器 ,料位控制儀等 ,有時(shí)也根據(jù)水泥廠不同要求做為配套 。由于采用簡(jiǎn)便的鍵盤設(shè)定袋重方式，操作工人可方便的將袋重調(diào)整到所需要的重量，以保證袋重合格率。 3）包裝機(jī)在包裝過程中回灰量極小，同時(shí)采用了密閉順流的收塵方式使揚(yáng)塵減少，操作崗位空氣含塵濃度達(dá)到了環(huán)保和勞動(dòng)保護(hù)的要求，包裝機(jī)工作時(shí)噪聲低，在其它設(shè)備開動(dòng)時(shí)幾乎無法察覺包裝機(jī)是否在運(yùn)行，該設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)噪聲只有 7 分貝左右。 水泥包裝機(jī)的 工作原理： 當(dāng)包裝機(jī)工作時(shí)，人工將水泥紙袋插到料咀上，同時(shí)紙袋推動(dòng)了裝在料嘴上方擺桿， 使擺桿上的開關(guān)信號(hào)接通，向微機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，微電腦接到信號(hào)后，立即啟動(dòng)主電機(jī)， 控制電力液 壓推動(dòng)器打開三位出料閘門，使閘門全開。當(dāng)袋內(nèi)水泥裝到 45KG時(shí)，微電腦便關(guān)閉一位閘，使閘門處于半 開位置，水泥以細(xì)流狀灌裝，到 50KG時(shí)再使閘門全部關(guān)閉，此時(shí)推包電力液壓推動(dòng)器動(dòng) 作，從料架上推下水泥包，每裝完一袋水泥后，電腦內(nèi)的累加器自動(dòng)進(jìn)行加一計(jì)算，并實(shí) 現(xiàn)累加產(chǎn)量。 （ 2）插上紙袋時(shí)，插袋信號(hào)開關(guān)接通，電腦即自動(dòng)啟動(dòng)主電機(jī)，開啟大閘位電力液壓 推動(dòng)器和小閘位電壓液壓推動(dòng)器。 （ 4）灌裝時(shí)包重達(dá) 45KG 時(shí)，關(guān)閉大閘位電力液壓推動(dòng)器。 （ 6）啟動(dòng)推包電力液壓推動(dòng)器至托盤上，重量小于 50KG 時(shí)停推電力液壓推動(dòng)器，但另一嘴工作在細(xì)流灌裝過程時(shí)，推包電力液壓推動(dòng)器暫緩復(fù)位，以減少對(duì)機(jī)械的沖擊，以免 另一嘴的計(jì)量精度受到影響，造成重量不足，這全由電腦自動(dòng)完成。 （ 8）自動(dòng)回到運(yùn)行狀態(tài)，等待插袋信號(hào)的到來，完成下一包灌裝的全過程。方案確立原則是在滿足系統(tǒng)功能要求的前提下，力求投資少、性能高、效益好、方便易用等特點(diǎn)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路框圖如下： 技術(shù)要求： ? 誤差稱重 范圍： 1KG+1kg ? 電源電壓： 220V/50HZ ? 鍵盤： 4*4 矩陣 按鍵 ? 顯示輸出： 4 個(gè)七段顯示碼 ? 傳感器型號(hào)： HMD1003 型電阻應(yīng)變式稱重傳感器 第三章 系統(tǒng) 方案論證與選型 控制器部分 單片機(jī)的簡(jiǎn)介 目前單片機(jī)的品種很多，其中最具代表性的當(dāng)屬 Intel 公司的 MCS— 51單片機(jī)系統(tǒng)。 單片機(jī)就是在一塊半導(dǎo)體硅片上集成了微處理器（ CPU），存儲(chǔ)器（ RAM,ROM,EPROM） 和各種輸入、輸出接口（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，并行I/O 口，串行口， A/D 轉(zhuǎn)換器以及脈寬調(diào)制器 PWM 等），這樣一塊集成電路芯片具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性，因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，89C51 單片機(jī)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 1）主要特性： ? 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ? 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ? 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz ? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ? 128*8 位內(nèi)部 RAM ? 32 可編程 I/O 線 ? 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ? 5 個(gè)中斷源 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2）引腳圖： AT89C51 單片機(jī)引腳圖如下圖所示： 3）引腳說明： ① 電源引腳 ： Vcc（ 40 腳）：典型值＋ 5V。 ② 外部晶振 ： X X2 分別與晶體兩端相連接。 作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置 “ 1” 。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置 “ 1” 。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置 “ 1” 。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置 “ 1” 。 RST/Vpd（ 9腳）：復(fù)位信號(hào)輸入端（高電平有效）。 ALE/PROG(30 腳）：地址鎖存信號(hào)輸出端。 PSEN（ 29腳）：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 第二功能：編程電壓輸入端（ +21V）。作為輸出端口時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 輸入，對(duì)端口寫 1 時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。 P1 口 ： P1 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 端口。對(duì)端口寫 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可作輸入口。 P2 口 ： P2 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 端口。對(duì)端口寫 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高 電位，這時(shí)可作輸入口。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)和 16 位外部地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高 8 位地址。 P3 口 ： P3 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 端口。對(duì) 端口寫 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可作輸入口。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才 起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 傳感器的選擇 本設(shè)計(jì)采用了 HMD1003 型電阻應(yīng)變式稱重傳感器 。 其工作原理如下圖 321 所示： 321 稱重傳感器原理圖 HMD1003 型電阻應(yīng)變式稱重傳感器 主要技術(shù)指標(biāo)如下： 技術(shù)指標(biāo) 單位 參數(shù) 型號(hào) HMD1003 綜合誤差 輸出靈敏度 mV/V 177。 177。 177。 1 輸入電阻 Ω 400177。 3 絕緣電阻 MΩ ≥ 5000 推薦激勵(lì)電壓 V（ DC/AC） 5~12 工作溫度范圍 ℃ 30~+80 過載能力 %. 150 量程 10~200kg 防護(hù)等級(jí) IP66 表 321 HMD1003 型電阻應(yīng)變式稱重傳感器 主要技術(shù)指標(biāo) 主要特點(diǎn)如下： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便 綜合精度高 結(jié)構(gòu)緊湊 安裝高度低 長(zhǎng)期穩(wěn)定性好 適用于：機(jī)電結(jié)合秤、包裝秤、料斗秤 放大電路的選擇 稱重傳感器輸出電壓振幅范圍 0~20mV，而 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求為 0~2V，因此放大環(huán)節(jié)要有 100 倍左右的增益。你設(shè)計(jì)的放大電路如下圖 322 所示：