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摘要：針對粉狀物料定量下料的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種基于STC89單片機(jī)的定量稱重控制器，是一個(gè)機(jī)電一體化的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。采用 STC89單片機(jī)配以必要的控制接口和控制軟件，實(shí)現(xiàn)定量下料的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測和定量控制。設(shè)計(jì)的控制器具有可控性強(qiáng)、定量計(jì)量精度高、性能 穩(wěn)定、操作簡便等特點(diǎn)。

前言

粉狀物料重量是食品、化工、醫(yī)藥、飼料等行業(yè)的重要工藝參數(shù)，重量計(jì)量的準(zhǔn)確與否直接影響到企業(yè)的信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益。目前，隨著我國 食品、化工、醫(yī)藥、飼料等行業(yè)的迅猛發(fā)展，定量稱重控制器已在成品包裝行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。采用定量稱重控制器的包裝機(jī)可大大提高自動(dòng) 化程度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對 定量稱重控制器的可靠性、穩(wěn)定性及功能健全方面的要求也越來越高。本文所設(shè)計(jì)的控制器首要解決定量計(jì)量精度、ＡＤＣ轉(zhuǎn)換速率和可靠性 ，其次完善控制器的功能，使之更具有通用性和實(shí)用性。

稱重包裝控制器系統(tǒng)的工作流程

粉狀物料由供料機(jī)構(gòu)送至備料斗，由備料斗向計(jì)量斗裝料采取三料速方式，即大、中、小投，粉狀物料在 計(jì)量斗完成定量稱量后，卸料至包裝袋中，整個(gè)定量過程由定量稱重控制器進(jìn)行控制，同時(shí)該控制器還提供夾袋、松袋控制。

本控制器通過對定時(shí)器的編程，實(shí)現(xiàn)了過 程時(shí)間控制。只需要進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入就可以完成 標(biāo)定、工作參數(shù)設(shè)置、配方參數(shù)設(shè)置、日期時(shí) 鐘 輸入等操作。進(jìn)行包裝前，從面板按鍵上輸 入運(yùn)行參數(shù)（包裝袋數(shù)、總重量、額定袋數(shù)等） 和配方，或在計(jì)算機(jī)上操作通過通訊口輸入。 進(jìn) 行包裝時(shí)，控制器根據(jù)運(yùn)行參數(shù)和配方通過 Ｉ／Ｏ口信號的輸出控制喂料電磁閥和夾袋電磁閥 及其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為了保證喂料和卸料的速度 ， 又要保證稱重的精度，計(jì)量過程分為大投、中投和小投階段。在一次稱重包裝過程結(jié)束后，控制器將自動(dòng)把“包裝袋數(shù)”加１， 然后把總袋數(shù)與額定袋數(shù)比較，若二者相等則停止下一次稱重包裝過程，返回至停止?fàn)顟B(tài)。反之，則繼續(xù)進(jìn)行下一次稱重包裝過程控制。包裝 結(jié)束后，控制器進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)界面。

稱重包裝控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本定量稱重控制器是一個(gè)機(jī)電一體化的計(jì) 算機(jī)控制系統(tǒng)。采用STC89單片計(jì)算機(jī)配以必 要的控制接口和控制軟件，實(shí)現(xiàn)定量下料的實(shí) 時(shí)動(dòng) 態(tài)檢測和定量控制。

２．１系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

定量稱重控制器是以STC89單片機(jī)為核心部件的智能化儀器。系統(tǒng)由STC89單片機(jī)、稱重傳感器、信號的采集部分、Ａ／Ｄ及轉(zhuǎn) 換控制信號的輸出等組成。由于采用單片計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路技術(shù)、模塊化電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、功能強(qiáng)、性能穩(wěn)定 、控制精度高、操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

２．２信號檢測及控制

定量稱重控制器中單片機(jī)需要對Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號、按鍵信號、串口通訊信號等進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理部分是通過處理其輸入的數(shù)字信 號來獲取測得值以及與測量有關(guān)的必需值。定量稱重控制器的應(yīng)用場合一般還會(huì)有靜電、輻射和振動(dòng)等干擾，根據(jù)這些設(shè)計(jì)需要，我們選用了 STC89系列中的STC89Ｃ５８ＲＤ＋單片機(jī)。其內(nèi)部電源供電系統(tǒng)、Ｉ／Ｏ口、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、看門狗電路均經(jīng)過特殊處理，所以具有超 強(qiáng)抗干擾、抗靜電功能。信號采集是將傳感器輸出的信號變成適用于數(shù)據(jù)處理的信號。本控制器信號采集是由電阻應(yīng)變橋式稱重傳感器將受力 時(shí)產(chǎn)生形變的電壓信號經(jīng)過直流運(yùn)算放大器進(jìn)行放大，有源濾波電路對其進(jìn)行濾波后由Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后送入單片機(jī)。直流 運(yùn)算放大器選用的是具有低功耗通用的高精度放夫器ＩＮＡ１２８。有源濾波電路中選用了兩個(gè)ＣＡ３１４０。定量稱重控制器的性能除主要 取決于單片機(jī)外，很大程度上還取決于Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計(jì)選用的是高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ＡＤＳｌ２１１，具有２４位精度并內(nèi)含自校正 ∑一△轉(zhuǎn)換器、二階∑一△調(diào)制器、可編程數(shù)字濾波器和微處理器。芯片內(nèi)有半自動(dòng)校準(zhǔn)功能，與ＳＰＩ兼容，并可提包裝與食品機(jī)械 ２００８年第２６卷第１期供雙線控制模式。由于定量稱重控制器對信號的精確度要求較高，所以為了提高測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定度、消除干擾，Ａ ／Ｄ轉(zhuǎn)換部分的基準(zhǔn)電壓和傳感器供電電源及ＡＤＣ供電電源均采用獨(dú)立供電?？刂菩盘栞敵鲭娐肥怯糜趥鬏斕幚砗玫臏y量結(jié)果 。主要由液晶顯示電路、開關(guān)量輸入輸出電路、串口通訊電路等構(gòu)成。本控制器的液晶顯示器主要用于監(jiān)控稱重?cái)?shù)據(jù)、顯示工作狀態(tài)、查看有 關(guān)參數(shù)、輸入數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)時(shí)間等。液晶稱重顯示器選用的是ＯＣＭＪ（奧可拉中文集成模塊）Ｂ系列液晶顯示器ＯＣＭＪ４Ｘ１２Ｂ，用戶輸入ＧＢ２３１２區(qū)位碼或ＡＳＣＩＩ 碼即可實(shí)現(xiàn)文本顯示。

開關(guān)量輸入輸出部分：開關(guān)量實(shí)現(xiàn)的是按鈕操作信號的輸入和單片機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號的輸出。串口通訊部分：串口通訊芯片選用的是ＭＡ Ｘ２３２Ａ，外圍電容為無極性的１０４電容。由單片機(jī)STC89Ｃ５８ＲＤ＋的ＴＸＤ、ＲＸＤ引腳和ＭＡＸ２３２Ａ芯片的Ｔ１ＩＮ、Ｔ２Ｉ Ｎ引腳連接形成通用的ＲＳ－２３２接口。這樣，控制器就可以方便地與計(jì)算機(jī)、打印機(jī)進(jìn)行通訊了。

３控制軟件

軟件設(shè)計(jì)采用調(diào)試方便、結(jié)構(gòu)清晰的模塊化結(jié)構(gòu)。程序用ＫｅｉｌＣｘ５ｌ語言編寫。軟件部分主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，控制器外設(shè)（按鍵）控 制，基于STC89單片機(jī)的粉狀物料定量稱重控制器設(shè)計(jì)—江慶功能菜單顯示以及與串口的數(shù)據(jù)通訊等。程序包含了Ａ／Ｄ采集、按鍵／開 關(guān)量輸入、液晶顯示、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、串口通訊等內(nèi)容。程序執(zhí)行時(shí)由主程序根據(jù)單片機(jī)接收到的信號對各個(gè)子程序進(jìn)行調(diào)用，從而達(dá) 到控制器對各種外部信號進(jìn)行處理和控制的目的。

結(jié)束語

本定量稱重控制器主要用于定量裝袋秤測量與控制。此定量稱重控制器與傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合后可構(gòu)成各種自動(dòng)包裝機(jī)，用于各類加工和 生產(chǎn)，控制器的可靠性，穩(wěn)定性好，功能齊全，顯示器菜單以中文的形式顯示出來，全中文菜單形式最大程度地便捷了中國用戶的操作，界面 友好，操作方便，具有較高的性能價(jià)格比，非常適合粉狀物料的定量稱重控制。

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