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目前利用單片機(jī)和微機(jī)組成的皮帶配料秤單片機(jī)控制器已廣泛地應(yīng)用 在冶金、化工、建材、飼料加工等諸多行業(yè)，皮帶配料秤控制系統(tǒng)不僅具有自 動(dòng)化程度高，配料連續(xù)性好,操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度低，而且配料精度高,產(chǎn)品質(zhì) 量容易控制,還能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)物料的配比，自動(dòng)和手動(dòng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤 誤差調(diào)整、自動(dòng)稱重、自動(dòng)混合、自動(dòng)顯示。因此使用皮帶配料秤單片機(jī)控制 器能明顯地提高工作效率,增加經(jīng)濟(jì)效益，提高管理的現(xiàn)代化水平。
本設(shè)計(jì)是一個(gè)以AT89S52單片機(jī)為核心的皮帶配料秤控制系統(tǒng)。
一、硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)選用AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，構(gòu)成皮帶秤控制器。 皮帶輸送機(jī)投入運(yùn)行前,輸送皮帶上物料流量的設(shè)定值由操作人員在鍵盤 上設(shè)定。系統(tǒng)投入正常運(yùn)行后，單片機(jī)采樣皮帶荷重信號(hào)(通過(guò)ADC0832) 和走速信號(hào)(T法測(cè)速)，將皮帶走速信號(hào)V(t)與皮帶單位長(zhǎng)度上的瞬時(shí)重量 P(t)相乘即可計(jì)算出皮帶上物料的瞬間流量F(t)o瞬間流量可通過(guò)6個(gè)七段 數(shù)碼管顯示出來(lái)，為操作人員提供工藝數(shù)據(jù)參考。AT89S52系統(tǒng)再將流量 實(shí)際值與其設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)增量PID調(diào)節(jié)運(yùn)算后計(jì)算出控制量Vi,通 過(guò)DAC0832轉(zhuǎn)換為電流輸出信號(hào)(4~20 mA),而后經(jīng)LM339放大去控制可 控硅的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)滑差電機(jī)電磁離合器勵(lì)磁電流的功能，從而調(diào)節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使輸送皮帶上的物料流量盡可能穩(wěn)定在設(shè)定值 附近，并具有良好的靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)性能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.稱重信號(hào)輸入通道設(shè)計(jì)。
本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，稱重信號(hào)輸入通道是由傳感器，放大器以及A/D芯 片組成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中分別選用的是荷重傳感器,LM339放大器以及AD0832 轉(zhuǎn)換芯片,并且將最后轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)的P3.4 口。
本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各個(gè)硬件模塊的合理選擇,從而釆集到單位長(zhǎng)度皮帶上 的瞬時(shí)重量(皮帶荷重信號(hào))，具體電路原理過(guò)程說(shuō)明如下：
(1)由荷重傳感器測(cè)出瞬時(shí)變化的應(yīng)變情況,并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)以0~ 10 mV輸出。
⑵ 經(jīng)過(guò)放大器LM339變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電壓0~5V,送入串行A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0832的單輸入通道CH0。
⑶經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入AT89S52的P3.4 口。
(4)在芯片AT89S52中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以得到單位長(zhǎng)度上皮帶的瞬時(shí)重 — 里。
2.速度信號(hào)輸入通道設(shè)計(jì)。
速度信號(hào)輸入通道的設(shè)計(jì)包含以下幾個(gè)硬件組成模塊：測(cè)速傳感器, 比較器，光耦隔離等，同時(shí)涉及到門控方式。系統(tǒng)中分別選用的是光電測(cè)速 傳感器，比較器LM339,且運(yùn)用T法測(cè)速。
3.鍵盤顯示接口電路設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)使用的是擴(kuò)展鍵盤接法，這種接法用的是mxn矩陣鍵盤，可以 節(jié)省部分管腳，但編程較復(fù)雜。同時(shí)本文中由于單片機(jī)的管腳有限,實(shí)現(xiàn)的 系統(tǒng)功能復(fù)雜，為了節(jié)省單片機(jī)的引腳，又在外部擴(kuò)展接了一個(gè)芯片 74LS164,此芯片是8位并入串出轉(zhuǎn)換器，可以用于實(shí)現(xiàn)鍵盤輸入功能。它 與AT89S52的串行口按方式0連接,74LS164接受RXD端串行輸出的待 顯示數(shù)據(jù)，每輸出一個(gè)字節(jié),AT89S52內(nèi)部的硬件自動(dòng)使SCON寄存器的 中斷標(biāo)志TI置位,通過(guò)對(duì)TI的測(cè)試，即可確定一個(gè)字節(jié)是否發(fā)送完畢。這 種方式在程序設(shè)計(jì)時(shí)與并行動(dòng)態(tài)掃描編程方法類似。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需 要，采用2x8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RUNo
顯示系統(tǒng)是幾乎所有的儀表的必不可少的重要組成部分。本系統(tǒng)配有 6位共陽(yáng)極LED顯示器，運(yùn)行時(shí)可實(shí)時(shí)顯示瞬時(shí)流量,LED顯示器有靜態(tài) 和動(dòng)態(tài)顯示兩種方法，在微機(jī)控制系統(tǒng)中，若控制系統(tǒng)時(shí)間允許，常釆用動(dòng) 態(tài)掃描顯示,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。而且對(duì)顯示器要求不 是太高的場(chǎng)合，可直接選用串行數(shù)據(jù)輸出方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描，這種方式利 用AT89S52內(nèi)部的串行口和某個(gè)并行口(如P1 口)組成了控制電路。
7407是集電極開(kāi)路高壓輸岀的六緩沖器/驅(qū)動(dòng)器，其功能是對(duì)74LS164 輸出的段碼信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)LED顯示,需通過(guò)上拉電阻接高電平。LED 的位選由AT89S52的P0.2-P0.7發(fā)出，經(jīng)過(guò)7404反向驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4.輸出通道設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的輸出通道包括D/A轉(zhuǎn)換芯片，觸發(fā)電路以及滑差電機(jī)。本系統(tǒng) 選用DACO832作為的D/A轉(zhuǎn)換的芯片，觸發(fā)控制芯片選用TC787,滑差電 機(jī)選用SGETA-70的交流調(diào)速電機(jī)。
在本系統(tǒng)中,執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可由經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換芯片輸岀的控制電 流來(lái)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶上物料的流量控制。本系統(tǒng)選用的轉(zhuǎn)換芯片是 DAC0832。
D/A轉(zhuǎn)換是進(jìn)行調(diào)節(jié)滑差電機(jī)轉(zhuǎn)速的核心部分，當(dāng)數(shù)據(jù)采集后送入 CPU進(jìn)行處理，計(jì)算出瞬時(shí)流量，并與設(shè)定值作比較，通過(guò)PID調(diào)節(jié)送出控 制變量Vi后,CPU對(duì)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(guò)D/A轉(zhuǎn)換，輸出模擬量。其中DAC0832的兩個(gè)輸出端 hrntl和Iout2為電流輸出形式，為了提供4~20 mA的控制電流，輸出加上 一級(jí)功率放大，而后電流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。
5.報(bào)警電路的設(shè)計(jì)
當(dāng)系統(tǒng)配:料出現(xiàn)問(wèn)題三次以上時(shí)，需要給工作人員提醒，本系統(tǒng)設(shè)計(jì) 報(bào)警電路由AT89S52的P2.7觸發(fā)，振蕩器以555定時(shí)器芯片為核心。當(dāng)系 統(tǒng)工作正常時(shí),P2.7輸出為1,禁止振蕩脈沖在與非門輸出，揚(yáng)聲器關(guān)閉。 當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí),PZ7清零，使揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
二、軟件設(shè)計(jì)
軟件部分的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)鍵的掃描，對(duì)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?？煞譃橐韵聨讉€(gè)模塊：
(1)主程序的設(shè)計(jì)。
(2)鍵掃描及顯示程序。
(3)A/D轉(zhuǎn)換程序。
⑷D/A轉(zhuǎn)換程序。
(5) PID運(yùn)算程序。
通過(guò)對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使本系統(tǒng)能比較完善的自動(dòng)處理異常工作狀 況，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了漏料、缺料、原料不足等異常情況的自動(dòng)報(bào)警，此系統(tǒng)操作 非常簡(jiǎn)單，使用性能好，抗干擾能力強(qiáng),而且不容易出現(xiàn)故障，非常適合工 作人員的操作，現(xiàn)今在中國(guó)中、小型企業(yè)應(yīng)用最為廣泛。

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