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文中詳細(xì)介紹了一種根據(jù)片式微控制器PIC16F877研制了六嘴管式電子稱顆粒包裝機(jī)的智能化控制器，得出自動控制系統(tǒng)的硬件配置電源電路和手機(jī)軟件的設(shè)計方案觀念，并論述了控制器的原理。該控制器設(shè)計方案的高精密是本系統(tǒng)軟件的關(guān)鍵特性。中斷嵌入是制圖軟件中的難題。本自動控制系統(tǒng)還取得成功完成了與上位機(jī)軟件的通信。
顆粒包裝機(jī)系統(tǒng)軟件可用以粉末狀或顆粒原材料（如混凝土、有機(jī)肥、谷物等）的定時執(zhí)行定量包裝，自動化技術(shù)水平、計量檢定精密度規(guī)定愈來愈高。對于客戶的規(guī)定，本控制系統(tǒng)設(shè)計了一種根據(jù)PIC16F877單片機(jī)設(shè)計操縱的電子稱混凝土包裝機(jī)自動控制系統(tǒng)。
全自動包裝自動控制系統(tǒng)包含調(diào)零、調(diào)滿、設(shè)置大小流閥值、插袋、上料、壓袋、推包、破袋解決等操縱作用。此外，對檢驗(yàn)的品質(zhì)開展數(shù)碼顯示，
對情況選用LED指示。另外還完成了與上位機(jī)軟件的通訊，能夠即時觀察品質(zhì)轉(zhuǎn)變及操縱情況的狀況，并在硬件配置和手機(jī)軟件上各自選用了抗干擾性對策和系統(tǒng)軟件保障措施。本系統(tǒng)軟件硬件配置構(gòu)造簡易，運(yùn)作平穩(wěn)靠譜，硬軟兼具，具備健全的操縱作用和抗干擾性。
1包裝機(jī)控制器原理
電子稱是顆粒包裝機(jī)的一個單獨(dú)的控制系統(tǒng)，安裝在包裝機(jī)電氣控制柜內(nèi)，從包裝箱視窗能夠見到電子稱的品質(zhì)表明和情況LED標(biāo)示。其自動控制系統(tǒng)由檢驗(yàn)電源電路、控制回路、設(shè)置表明電源電路及與上位機(jī)軟件的通訊電源電路等幾一部分組成?？刂破骰驹砜蚣軋D如圖所示1所顯示。
系統(tǒng)軟件歷經(jīng)調(diào)零調(diào)滿后，傳出插袋數(shù)據(jù)信號。當(dāng)檢驗(yàn)到包準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)信號時逐漸上料，這時大小閾一起開啟，CPU依據(jù)由荷重傳感器檢驗(yàn)的品質(zhì)數(shù)據(jù)信號，與由功能鍵設(shè)置鍵入的大小閾流值開展較為分辨，依次操縱關(guān)掉大小閾。再由檢驗(yàn)的推包部位到和傳動帶單脈沖到數(shù)據(jù)信號，傳出推包操縱信號。此外，閥值設(shè)置和與上位機(jī)軟件的通訊在手機(jī)軟件中根據(jù)中斷來操縱完成。顆粒原材料的品質(zhì)由數(shù)碼顯示管即時顯示。
2硬件配置電路原理
依據(jù)系統(tǒng)軟件的操縱作用，并融合進(jìn)口顆粒包裝機(jī)機(jī)械設(shè)備預(yù)制構(gòu)件的原理，在軟件開發(fā)全過程中，應(yīng)務(wù)求硬件配置構(gòu)造簡易，操縱靠譜。硬軟融洽，相輔相成。下列將對自動控制系統(tǒng)的CPU挑選及檢驗(yàn)一部分、操縱一部分、表明與閥值設(shè)置一部分及串口通信一部分的設(shè)計方案開展詳細(xì)介紹。
2.1CPU的挑選
客戶規(guī)定包裝品質(zhì)精密度較為高，即規(guī)定漏水品質(zhì)的精確測量具備很高的精密度，這就規(guī)定系統(tǒng)軟件的A/D變換精密度較為高。此外，在上料全過程中選用粗流細(xì)流二種方法，CPU需對粗流細(xì)流閾的預(yù)設(shè)值有斷電維護(hù)功效。英國Microship企業(yè)的PIC16F877單片機(jī)設(shè)計能考慮系統(tǒng)軟件的這種規(guī)定。PIC16F877含有10位的A/D轉(zhuǎn)化器，價格低，外場通信接口簡易，變換高精度，對本系統(tǒng)軟件來講線性度達(dá)到0.05kg。這含有256字節(jié)數(shù)的電何可讀寫的EEPROM儲存器。每一次工作中粗流細(xì)流閥值的預(yù)設(shè)值能夠從EEPROM中讀取之前載入的預(yù)設(shè)值，或再次功能鍵設(shè)置并載入EEPROM以便下一次應(yīng)用。此外PIC16F877有8K×14bit的FLASH儲存器，386×9ait的數(shù)據(jù)信息SRAM及同步串行通信控制模塊。充裕的資源可供之后開發(fā)設(shè)計改善?？撮T狗1能夠?qū)κ謾C(jī)軟件運(yùn)作出差錯提供維護(hù)作用。RISC（精簡指令集電子計算機(jī)）命令易懂實(shí)用。
2.2檢驗(yàn)電源電路
檢驗(yàn)一部分關(guān)鍵詳細(xì)介紹仿真模擬鍵入電源電路和情況檢驗(yàn)電源電路兩部分。
2.2檢驗(yàn)電源電路
CPU的RA0、RA1、RA5為內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)化器的鍵入，各自外接調(diào)零、調(diào)滿、質(zhì)量檢驗(yàn)電源電路，RA2、RA3連接外界參照工作電壓。電阻器RW1、RW2用以電子稱的校準(zhǔn)，定時執(zhí)行查驗(yàn)校準(zhǔn)，以防危害精密度。此外，品質(zhì)的精確測量關(guān)鍵從測量精度考慮，荷重傳感器輸出電壓（0～5mV）經(jīng)運(yùn)算放大器造成0～9V工作電壓，運(yùn)算放大器的求微分階段是為了更好地保證動態(tài)性垢全過程中品質(zhì)精確測量的精密度，作為動態(tài)性校準(zhǔn)。電阻器RW5能夠調(diào)整值滿。
顆粒包裝機(jī)系統(tǒng)軟件的工作中是個次序的全過程，必須檢驗(yàn)一系列的情況信號。單片機(jī)設(shè)計的RE0、RE1、RE2口作為由電子稱外界造成的包準(zhǔn)備好、推包部位、傳動帶單脈沖到情況數(shù)據(jù)信號的檢驗(yàn)口。各種各樣檢驗(yàn)控制回路中連有發(fā)交二極管，標(biāo)示情況檢驗(yàn)狀況。
2.3表明與閥值設(shè)置電源電路
包裝機(jī)表明電源電路在上料時用以表明顆粒原材料品質(zhì)，在閾值設(shè)置時用以表明預(yù)設(shè)值。閥值設(shè)置由功能鍵設(shè)置來完成。
顆粒原材料品質(zhì)是持續(xù)轉(zhuǎn)變的，規(guī)定能夠時刻觀察品質(zhì)的值，且精密度可做到0.05kg。選用4個數(shù)碼顯示管表明，單片機(jī)設(shè)計的D口輸出8位二進(jìn)制表明值經(jīng)電阻器送至數(shù)碼顯示管手機(jī)充電線。此外RB口的RB1、RB2、RB3、RB4經(jīng)反相控制器ULN2003各自驅(qū)動器4個數(shù)碼顯示管，作為片選數(shù)據(jù)信號。表明時充分考慮視覺效果儲存狀況，每一次表明根據(jù)手機(jī)軟件廷時200ms，使表明得到一切正常工作中。
功能鍵設(shè)置電源電路中，功能鍵S3按住時，粗流設(shè)置逐漸，再按住時，細(xì)流設(shè)置逐漸，再按住就設(shè)置撤出；功能鍵S2、S1開展預(yù)設(shè)值加減法，而且每一次功能鍵按住都是有相匹配的預(yù)設(shè)值根據(jù)數(shù)碼顯示管顯示。如此工作中進(jìn)行對大小流閥值的設(shè)置工作中。
2.4控制回路
本系統(tǒng)軟件進(jìn)行的操縱有壓袋、推包、上料、粗流下來料等，各自由單片機(jī)設(shè)計雙重I/O端口號的RC0、RC1、RC2和RC3輸出操縱。單片機(jī)設(shè)計輸出的操縱數(shù)據(jù)信號歷經(jīng)三極管放大、光耦隔離、又一級三極管放大，各自驅(qū)動器控制繼電器K1、K2、K3和K4，使其依照操縱的規(guī)定插電或關(guān)閉電源，進(jìn)而造成壓袋、粗流下來料、上料、推包等相對的操縱姿勢；另外，在汽車?yán)^電器電源開關(guān)控制回路中，接有發(fā)光二極管，用于表明操縱情況。此控制回路中的光耦隔離，提升了系統(tǒng)軟件的抗干擾能力，也具有了維護(hù)功效。
2.5串口通信電源電路
本系統(tǒng)軟件也要進(jìn)行與上位機(jī)軟件串口通信的作用。上位機(jī)軟件為工控電腦，用于檢測各種各樣情況。設(shè)定單片機(jī)設(shè)計的串口通信插口SC1為能夠與工控電腦開展通訊的雙工多線程系統(tǒng)軟件。SCI是一種運(yùn)用RC6、RC72個腳位作為通信電纜的二進(jìn)制串口通信插口。把RC6和RC7各自設(shè)成串口通信插口的推送/數(shù)字時鐘（TX/CK）線和接受/數(shù)據(jù)信息（RX/DT）線，并把單片機(jī)設(shè)計的串口通信插口設(shè)定為從動方式，由上臺操縱推送、接受。單片機(jī)設(shè)計根據(jù)回應(yīng)中斷來完成與上位機(jī)軟件的通訊。
串口通信插口（SCI）多線程工作方式由下列關(guān)鍵構(gòu)件構(gòu)成：串口波特率產(chǎn)生器（BRG）、取樣電源電路、多線程信號接收器、多線程發(fā)送器。8位的BRG用于驅(qū)動器來源于震蕩器的數(shù)字時鐘造成規(guī)范的串口波特率頻率。接受線RX（RC7）上的數(shù)據(jù)信息根據(jù)一個三中取二檢驗(yàn)電源電路對其取樣3次，以決策RX（RC7）腳位上的脈沖信號是上拉電阻還是低電頻。SCI的發(fā)送器和信號接收器在作用上是單獨(dú)的，但他們常用的數(shù)據(jù)類型和串口波特率是同樣的。串口通信插口選用規(guī)范的不歸零（NRZ）文件格式，即1位起止位、8位數(shù)據(jù)位和1位終止位。SCI接受和推送次序是以最少位（LSB）開始的。
3軟件開發(fā)
在軟件開發(fā)中，既綜合性了系統(tǒng)軟件的作用、特性規(guī)定及硬件配置電源電路，又考慮到了手機(jī)軟件的易維護(hù)性。選用模塊化設(shè)計構(gòu)造，并盡可能保證控制模塊的自覺性，降低控制模塊中間的相疊。全部軟件開發(fā)由源程序、每個作用匯編程序、中斷系統(tǒng)服務(wù)構(gòu)成。下邊詳細(xì)介紹源程序的設(shè)計方案及中斷系統(tǒng)服務(wù)的設(shè)計方案。

3.1主程序設(shè)計
根據(jù)自動包裝機(jī)系統(tǒng)的工作原理，主程序由初始化、數(shù)據(jù)采集和處理、調(diào)零、調(diào)滿、讀設(shè)定值、顯示及檢測各種狀態(tài)位和控制各種狀態(tài)等幾部分組成。程序執(zhí)行行中不循環(huán)檢測各種狀態(tài)位，并執(zhí)行各種相關(guān)的子程序，完成控制任務(wù)。
3.2中斷服務(wù)程序設(shè)計
在顆粒包裝機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計中，中斷程序的設(shè)計是個難點(diǎn)。其中按鍵設(shè)定閾值產(chǎn)生外部中斷，另外與上位機(jī)的通信也采用中方式實(shí)現(xiàn)，還有同部的定時中斷?？紤]到多種中斷，存在中斷優(yōu)先級的問題，選用的PIC16F877單片機(jī)的中斷功能有其獨(dú)立特性，即它只有一個中斷入口地址0004h。每種中斷都要由此進(jìn)入中斷程序，因此中斷程序開始現(xiàn)場保存垢，要進(jìn)行各種中斷村污位的順序檢測和判斷。當(dāng)判斷到中斷標(biāo)志位時，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序中。根據(jù)檢測標(biāo)志位的順序，可以人為地定義中斷優(yōu)先級。先判斷的優(yōu)先級就高。本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況，定義串行通信中斷優(yōu)先級最高，其次為定時中斷，然后是按鍵設(shè)定外部中斷。
另外，中斷存在嵌套問題。由于中斷入口地址只有一個，因此，當(dāng)出現(xiàn)中斷嵌套時，各級中斷返回的地址正確與否是很關(guān)鍵的。由調(diào)試過程，總結(jié)出要處理好每次中斷的現(xiàn)場保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場是很重要的，并要注意其中的換頁位置。
該顆粒包裝機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，定量控制精度高，具有完善的保護(hù)功能；可繼承性好，并為以后的技術(shù)改進(jìn)留有一定的資源；成本低廉，經(jīng)用戶試用和反應(yīng)情況不錯。

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