国产欧美日韩精品a在线观看-国产欧美日韩精品一区二区三区-国产欧美日韩精品综合-国产欧美中文字幕-一区二区三区精品国产-一区二区三区精品国产欧美

　　1. 引言

　　在化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)中,產(chǎn)品的稱量分裝是一道重要的工序。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、普及,自動(dòng)稱量系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。但由于價(jià)格昂貴,使其主中小企業(yè)的普及受到限制。為此,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種以89C51單片機(jī)為核心的自動(dòng)稱量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)己在自動(dòng)分裝機(jī)上成功運(yùn)行,并取得了令人滿意的效果。實(shí)踐證明,系統(tǒng)具有高精度、低成本及快速分裝等特點(diǎn)。

　　2. 系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)

　　該系統(tǒng)由傳感器、電振器、接近開關(guān)、控制器等組成。控制器設(shè)計(jì)采用AT89C51為核心的單片機(jī)系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)的原則是采用集成電路技術(shù)的最新成果和低功耗設(shè)計(jì)。其核心芯片為低功耗CMOS微處理器AT89C51。AT89C51內(nèi)含完整的多通道定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和響應(yīng)迅速的中斷系統(tǒng)，并具有4K字節(jié)的電可擦寫程序存儲(chǔ)器，減少了外部存儲(chǔ)器及接口芯片，使用方便，可靠性好。

　　本系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是采用可以大大簡(jiǎn)化電路復(fù)雜程序的串行外圍芯片。如AD轉(zhuǎn)換、watchdog、鍵盤顯示管理等與單片機(jī)的聯(lián)系均采用串行方式，每個(gè)芯片只需片選、CLOCK、DATA三根線與主機(jī)相連，且除了片選線外其它線可以共用，大大化簡(jiǎn)了線路，使系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化，提高了系統(tǒng)的集成度。當(dāng)然，隨之而來的代價(jià)是系統(tǒng)運(yùn)行速度的下降，原因是涉及外圍芯片的操作均為串行操作。但因采用的芯片本身速度較高,兼之經(jīng)過精心設(shè)計(jì),這并不是大問題。

　　為簡(jiǎn)化系統(tǒng),模擬電路用到的負(fù)電源采用電源轉(zhuǎn)換器MAX660將+5V轉(zhuǎn)換為-5V,系統(tǒng)供電只需一個(gè)+5V即可。

　　2.1模數(shù)轉(zhuǎn)換

　　A/D轉(zhuǎn)換選用高精度的14位串行轉(zhuǎn)換芯片MAX194,并輔以高精度參考電源,有效地保證了系統(tǒng)的精度要求,節(jié)約了系統(tǒng)資源。該芯片工作時(shí),于下一個(gè)周期的轉(zhuǎn)換同時(shí)輸出上一個(gè)周期的轉(zhuǎn)換結(jié)果,故較同樣分辨率的并行AD芯片,速度并未降低多少。唯一要注意的是該芯片工作頻率雖然可在一定范圍內(nèi)變化,但須注意時(shí)鐘的穩(wěn)定性,尤其在系統(tǒng)存在中斷源時(shí),由于MAX194的時(shí)鐘由單片機(jī)端口通過軟件給出,在進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換中途響應(yīng)其它中斷時(shí)可能造成時(shí)鐘短時(shí)停止,這會(huì)極大地影響轉(zhuǎn)換精度。故在AD轉(zhuǎn)換子程序中須關(guān)閉所有中斷,子程序結(jié)束時(shí)再允許之。由于轉(zhuǎn)換時(shí)間較短,一般不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。

　　2.2非易失存儲(chǔ)器E2PROM

　　采用E2PROM(25045)有效地解決了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)非易失存儲(chǔ)問題,實(shí)現(xiàn)了零點(diǎn)跟蹤及智能式自身校正功能。

　　系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),各種設(shè)定參數(shù)及運(yùn)行時(shí)的重要數(shù)據(jù)均保留在E2PROM中。當(dāng)系統(tǒng)重新啟動(dòng)后會(huì)自動(dòng)從E2PROW中讀出預(yù)先設(shè)定的(或上次設(shè)定的)有關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了掉電數(shù)據(jù)自動(dòng)保護(hù)。25045尚有watchdog及低壓鑒別復(fù)位功能,與單片機(jī)連接方式為串行。簡(jiǎn)單的連接和多重功能，使系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化。

　　2.3 鍵盤輸入和數(shù)碼顯示

　　采取串行方式。系統(tǒng)設(shè)有14位LED顯示,分別顯示設(shè)定稱重值、實(shí)時(shí)稱重值、設(shè)定分裝次數(shù)、實(shí)時(shí)分裝次數(shù)。為方便操作，系統(tǒng)中設(shè)有20個(gè)功能鍵及數(shù)字鍵。鍵盤輸入和數(shù)碼顯示選用HD7279A,它是一片具有串行接口，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管(或64只獨(dú)立LED)的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片。無需外圍驅(qū)動(dòng)元件,單片即可完成LED顯示、鍵盤接口的全部功能。

　　2.4振動(dòng)強(qiáng)度控制電路

　　控制粗、精兩級(jí)振動(dòng)上料器,其振動(dòng)強(qiáng)度可根據(jù)控制精度和分裝速度任意調(diào)整。采用固態(tài)繼電器作為隔離控制手段,具有反應(yīng)迅速、無觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

　　3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法,根據(jù)系統(tǒng)的功能要求,主要由以下模塊構(gòu)成:主程序模塊、稱量模塊、A/D采集轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、E2PROM讀寫模塊、顯示子程序模塊、鍵盤中斷服務(wù)子程序模塊、時(shí)鐘中斷服務(wù)子程序模塊、同步脈沖中斷服務(wù)子程序模塊、移相角中斷服務(wù)子程序模塊等。

　　3.1主程序模塊

　　主程序模塊首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化工作,然后循環(huán)檢測(cè)是否有鍵按下,若有則根據(jù)鍵值決定散轉(zhuǎn)方向,執(zhí)行相應(yīng)子程序。當(dāng)按下參數(shù)設(shè)置鍵,可分別顯示各參數(shù)數(shù)值,并根據(jù)輸入的新數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)修改并顯示,同時(shí)將新數(shù)據(jù)送入E2PROM保存。當(dāng)校正鍵按下,系統(tǒng)可自動(dòng)進(jìn)行秤基準(zhǔn)值檢驗(yàn),以保證稱量的準(zhǔn)確性。當(dāng)運(yùn)行鍵按下,系統(tǒng)按照設(shè)定值要求連續(xù)工作,完成預(yù)定分裝任務(wù),直至按下復(fù)位鍵。在稱量過程中,系統(tǒng)沒有超差報(bào)警功能,可自動(dòng)根據(jù)稱量范圍確定允許誤差值,并對(duì)誤差進(jìn)行相應(yīng)處理。

　　3.2稱量模塊

　　為解決分裝速度和稱量精度間的矛盾,該系統(tǒng)采用兩級(jí)振動(dòng)給料方式,由粗給料器保證分裝速度,細(xì)給料器保證稱量精度。操作者根據(jù)稱量精度和分裝速度的要求設(shè)置前置重量。稱重開始時(shí)粗給料器和細(xì)給料器同時(shí)工作,當(dāng)達(dá)到前置重量值后,粗給料器停止送料,細(xì)給料器繼續(xù)工作,直至達(dá)到預(yù)定稱重值停止供料。

　　3.3數(shù)據(jù)處理模塊

　　數(shù)據(jù)處理模塊主要進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波及非線性處理,由于現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾,影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,因此采用軟件濾波方法,消除可能產(chǎn)生的脈沖干擾。具體濾波方法是采集若干數(shù)據(jù)(如8個(gè))為一組,去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值,其余數(shù)據(jù)取均值,作為一個(gè)有效測(cè)量數(shù)據(jù)。對(duì)于系統(tǒng)的非線性誤差?采用分段擬舍的方法。系統(tǒng)根據(jù)測(cè)量值的大小,自動(dòng)的取出對(duì)應(yīng)的擬合系數(shù),計(jì)算出校正后的測(cè)量值。分段的數(shù)量依據(jù)測(cè)量精度而定。該模塊所需要的數(shù)據(jù),同時(shí)保存在E2>PROM和數(shù)據(jù)緩沖存區(qū)。

　　4. 單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾

　　由于系統(tǒng)轉(zhuǎn)換精度極高(14位,最小量化單位為1/16384。據(jù)計(jì)算,測(cè)量橋路產(chǎn)生1μV的電壓變化即可使顯示變化一個(gè)數(shù)字),因此干擾成為影響系統(tǒng)工作的大問題。本系統(tǒng)主要采用了下述抗干擾措施:

　　(1)模數(shù)分開模擬電路與數(shù)字電路電源線路及地均分別布設(shè),以免數(shù)字電路產(chǎn)生的大量射頻信號(hào)進(jìn)入模擬輸入信號(hào)端,另外可以避免數(shù)字電路頻繁變化的信號(hào)造成的電源電壓變化對(duì)模擬電路的影響。
 
　　(2)電源濾波加強(qiáng)電源回路的濾波。除每個(gè)芯片電源端加電解電容外,還并之以小容量獨(dú)石電容以克服電解電容存在電感故對(duì)高頻干擾濾波不良的缺點(diǎn)。
 
　　(3)數(shù)字濾波AD轉(zhuǎn)換時(shí)采用數(shù)字濾波,具體方法已在第3.3節(jié)中闡述。
 
　　(4)物理屏蔽對(duì)易受干擾的敏感部位采取接地的薄鐵皮進(jìn)行電磁屏蔽。
 
　　(5)電源隔離橋路與主電路、主電路與交流電報(bào)之間均以開關(guān)電源隔離,克服了以往使用的鐵芯變壓器初、次級(jí)間寄生電容引進(jìn)干擾的問題。
 
　　(6)光電隔離系統(tǒng)使用晶閘管控制電磁振動(dòng)器振動(dòng)強(qiáng)度,晶閘管的觸發(fā)脈沖則由單片機(jī)采用數(shù)字方法發(fā)生。電源同步脈沖經(jīng)過光電隔離進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng),產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖經(jīng)過光電隔離后,通過放大及脈沖變壓器觸發(fā)晶閘管。如此,系統(tǒng)與外界電路的寄生電容成一低到最小。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行,證明外界的較強(qiáng)干擾如電磁鐵的運(yùn)行、電焊、大功率電機(jī)的啟停等對(duì)系統(tǒng)幾無影響。
 
　　(7)交流電源高頻濾波 在交流電源進(jìn)線端采用高頻濾波器。

　　5. 結(jié)束語

　　本文介紹的以89C51單片機(jī)為核心的自動(dòng)稱量控制系統(tǒng)，已在石家莊偉龍機(jī)電有限公司生產(chǎn)的自動(dòng)計(jì)量分裝機(jī)上使用，在量程10kg時(shí)分辨率為1g，整機(jī)批量生產(chǎn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)一年多使用證明，本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性好、故障率低，且具有低成本、高精度、高分裝速度等特點(diǎn)，適合各類中小企業(yè)，具有較大的推廣價(jià)值。