定量給料皮帶秤控制器軟件設計-開題報告

1、本科生畢業(yè)設計開題報告題目： 定量給料皮帶秤控制器軟件設計 學 部： *專 業(yè)： 自動化 班 級： * 姓 名： * 學 號： * 指導教師： *老師 2012 年 03 月 25 日一題目來源背景對物能夠具體精確方便的量化是人類不斷追求的目標，這使得幾千年來人們所使用最普遍最普及的機械杠桿秤的性能得以不斷改進。雖然其性能有所改進，但隨著幾次大工業(yè)革命的發(fā)生，人類生產(chǎn)生活方式發(fā)生了翻天覆地的變化，我們需要更高精度，更快速度，更大稱重量，更加直觀的計量設備來滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的計量要求，顯然機械杠桿秤還不能達到。20世紀60年代電子秤應時而生了，它滿足了上述基本要求，即便初期其還不能動態(tài)稱量和其工

2、作效率仍然很低。隨著力傳感器在技術上的突破和微處理器的出現(xiàn)發(fā)展，電子秤的價格大幅度較低，體積大大大縮小，可以完成在運動中連續(xù)稱重，遠距離傳送、顯示、記錄及設定信號，與微處理器連用實現(xiàn)在線測量和控制，可以根據(jù)預先編制好的程序對稱重過程進行監(jiān)控，完成對稱重儀表的自動校準，自動零點跟蹤，自動切換量程，自動邏輯判斷，自動存取更新調(diào)節(jié)值或系數(shù)，自動完成重量測試。除此以外，還可以對采集的重量數(shù)據(jù)進行計算，并對測量結果進行各種參數(shù)分析和校正，自動求得和顯示諸如重量、皮重、凈重、單價等。特別是應用微處理器可以實現(xiàn)動態(tài)稱重過程中的實時分析和數(shù)據(jù)處理及過程控制，解決了稱重過程的準確、快速、連續(xù)及自動化問題，使電子

3、秤的稱重技術和設備的應用前景更加廣闊。電子秤的種類和形式很多，根據(jù)工作特點及用途可分為六種，一皮帶秤（主要用于散體物料在傳輸過程中進行稱重）二容積秤（主要用于各種液體、粉體及顆粒狀物料的稱重和配料），三吊秤（主要用于對大型構件、集裝箱在裝卸過程中進行稱重，四平臺秤（主要用于商業(yè)、工業(yè)及運輸工程中的稱重，包括各種地中衡、汽車衡、平臺秤等）五電子軌道衡（主要用于對鐵路車輛的稱重）六其它。定量給料皮帶秤是一種自動測量和控制傳遞的物料流量的稱料裝置，廣泛應用于顆粒或粉狀的物料配料系統(tǒng)中，現(xiàn)在冶金，建材，化工，煤炭，交通運輸?shù)缺姸嘈袠I(yè)都需用它來進行計量。電子皮帶秤由于具有速度快、投資少、安裝方便等特點，

4、因而得到廣泛應用。隨著顯示控制器和稱重傳感器技術日趨成熟，逐步發(fā)展，皮帶秤經(jīng)歷了機械皮帶秤、電子皮帶秤和智能皮帶秤的幾代變化，皮帶秤的準確度和穩(wěn)定性有了很大程度的提高。 皮帶秤的應用已有幾十年的歷史了，最早是機械皮帶秤，其結構為懸臂式、杠桿式，傳力為刀子、刀承、十字簧片，傳感器為剪切梁式，顯示控制器為分立元件，其故障率較高，誤差較大。后來經(jīng)過不斷的開發(fā)應用，特別是八十年代、九十年代，隨著微電子技術的飛速發(fā)展，使得皮帶秤的制造技術也有了很大的發(fā)展?，F(xiàn)在的皮帶秤具有合理的秤架力學系統(tǒng)，結構從單杠桿到多杠桿，從懸臂到全懸浮，從單托輥到雙托輥、四托輥、八托輥。 傳感器作為皮帶秤的核心，無論是在量程、精

5、度、性能上，都具有優(yōu)良的品質(zhì)。尤其是數(shù)字傳感器技術的成熟和發(fā)展，使得一機多秤的遠程控制，以及超長距離傳輸?shù)倪h程計量成為可能。 皮帶秤的二次儀表技術經(jīng)過多年發(fā)展，已從分立元件向大規(guī)模高集成化發(fā)展。操作人員可利用屏幕實現(xiàn)方便快捷的人機對話，進行自動調(diào)零、自動間隔校準、故障診斷、報警及線性補償?shù)绕С酉嚓P參數(shù)的輸入，通過鍵盤對皮帶秤進行監(jiān)測、調(diào)零、標定、維護，極大地提高了皮帶秤的準確度，以及穩(wěn)定性和可靠性。并具備了特殊的通訊功能，與PC機以及打印機、網(wǎng)絡系統(tǒng)等外圍設備連接，使皮帶秤更具有先進性、實用性。二、主要設計內(nèi)容、結構原理功能2.1設計內(nèi)容 本次主要研究的內(nèi)容是定量給料皮帶秤，并側重于定量給料

6、皮帶秤控制器的軟件設計2.2定量給料皮帶秤結構功能原理速度傳感器稱重傳感器稱重區(qū)料斗2.2.1結構：定量給料皮帶秤主要由機械秤體、檢測電路及裝置、電機和控制器（包含相應的控制器輔助電路）組成。機械部分主要包括：供料溜子、皮帶張力自動調(diào)整裝置、傳動及減速裝置;檢測電路及裝置主要包括：稱重傳感器及其相應電路?？刂破髦饕▎纹瑱C以及單片機為實現(xiàn)某些功能所需要的輔助電路，如A/D轉換電路，擴展電路,看門狗電路等。其工藝結構圖如圖1所示：皮帶料斗電子秤稱重區(qū)電機稱重傳感器重量信號單片機 圖1 定量給料皮帶秤工藝結構圖2.2.2硬件電路各部分功能：料斗：用來盛放各種物料，通常為塊、粒、粉體物料，并向皮帶

7、供應各種物料。皮帶：在電機帶動滾輪作用下，獲得相應的速度（它的速度只決定于電機），完成傳送物料的功能。電機：受單片機控制的一個執(zhí)行裝置，為皮帶提供動力，帶動皮帶的轉動，使皮帶的傳送功能得以實現(xiàn)，控制皮帶的速度，是單片機相應的控制功能得以實現(xiàn)。稱重傳感器：感知皮帶上物料的重量變化，將物料的重量變化線性的轉化為電信號，電信號經(jīng)過其他裝置的進一步處理，送入單片機。單片機：它是定量給料皮帶秤控制系統(tǒng)的核心，它接收經(jīng)過處理的來自稱重傳感器速度傳感器上的信號，再經(jīng)過單片機內(nèi)部程序的處理，得出一個相應的控制信號，并作用于電機，使人們想要的相應的控制功能得以實現(xiàn)。輔助電路：如AD轉換電路，它作用是將模擬信號轉

8、化為單片機能夠識別的數(shù)字信號；如看門狗電路,如果單片機程序失控進入死循環(huán)，看門狗可以及時對系統(tǒng)進行復位，使程序從程序儲存器的的起始位置開始執(zhí)行，從而實現(xiàn)了單片機的自動復位。2.2.3工作原理：當被測物料均勻落置在秤體的稱重區(qū)上時，其重量便通過皮帶秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力電效應，將物體的重量轉換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關系(一般成正比關系)的電信號(電壓或電流等)。此信號由放大電路進行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進行轉換，數(shù)字信號再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關的狀態(tài)進行必要的判斷、分析、由相應的軟件來控制各種運算

9、。運算結果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機打??；當需要對皮帶秤的速度作出相應的調(diào)整時，通過數(shù)字鍵盤向89C51單片機輸入相應的數(shù)值，通過IO口接收到該信號的CPU對該數(shù)值信號進行再處理并轉換成命令信號，該命令信號通過IO口送至可控硅過零調(diào)功調(diào)速電路，可控硅調(diào)功調(diào)速電路根據(jù)該命令信號去調(diào)節(jié)電機的速度，因為皮帶的傳輸速度直接取決于電機的速度，電機速度的改變使得皮帶的傳輸速度也隨之發(fā)生變化。一般地信號的放大、濾波、A/D轉換以及信號各種運算處理都在各自儀表或電路中完成。2.3定量給料皮帶秤控制器的軟件2.3.1控制器的主控制框圖，如圖2所示LCD皮

10、帶機可控硅過零調(diào)功調(diào)速電路電機單片機放大器稱重傳感器AD轉換鍵盤 圖2 控制器的主控制框圖2.3.2定量給料皮帶秤的軟件設計是用匯編語言根據(jù)硬件電路的需要來設計的，根據(jù)功能它也分為了幾大模塊：初始化模塊、按鍵操作模塊、A/D轉換、模塊顯示模塊、顯示碼轉換模塊、可控硅過零調(diào)功調(diào)速模塊。2.3.3主程序：完成系統(tǒng)的初始化，調(diào)用各種子程序，完成相應的控制功能。各模塊功能：1、初始化模塊: 通過該模塊來對堆棧、定時器、計數(shù)器、中斷和特殊功能寄存器進行賦值，有關寄存器的清零，以及計數(shù)器/定時器的初值存放等。2、按鍵操作模塊: 該模塊能夠在系統(tǒng)一上電后就開始對鍵盤進行掃描，一旦在相應時刻檢測到有鍵按下，就

11、會相應轉去執(zhí)行處理程序，處理完畢后能夠返回主程序。3、A/D轉換模塊：MAX187的A/D轉換子程序。4、顯示模塊 ：該模塊應能夠把顯示碼進行準確顯示。 5、顯示碼轉換模塊：用來實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的二進制AD值轉化為BCD碼，BCD碼再轉換成分離BCD碼，分離BCD碼最后轉換成數(shù)碼管顯示碼，以便送出顯示，它是顯示處理程序的先遣隊。6可控硅過零調(diào)功調(diào)速模塊：用來實現(xiàn)單片機對電機轉速的控制。除了上述功能以外，該系統(tǒng)還具有看門狗功能以及工作狀態(tài)顯示功能等 主程序流程圖如圖3所示初始化顯示處理喂看門狗按鍵處理子程序AD轉換子程序標度交換數(shù)據(jù) 判斷 控制 圖3 主程序流程圖三 設計方案3.1明確系統(tǒng)的功能要求，

12、設計系統(tǒng)的總體方案。3. 2.綜合分析系統(tǒng)的各個功能，匹配最佳硬件電路33選擇稱重傳感器、測速傳感器、單片機3 .4 控制器的軟件設計 3.4.1采用模塊化程序設計技術編寫控制器的軟件。根據(jù)系統(tǒng)功能, 將軟件劃分為若干個功能相對獨立的模塊，為每一個模塊設計算法和程序流程, 再根據(jù)流程圖編制程序。每個模塊程序調(diào)試成功后, 最后連接在一起進行總調(diào)3.4.2軟件程序模塊主要包括初始化模塊、按鍵操作模塊、A/D轉換、模塊顯示模塊、顯示碼轉換模塊、可控硅過零調(diào)功調(diào)速模塊。 3.4.3根據(jù)系統(tǒng)實際需要，明確按鍵個數(shù)和鍵位功能四、進度安排第1 3周 了解設計內(nèi)容，撰寫開題報告。第4 5周 詳細了解定量給料皮

13、帶秤的工作原理以及它的各個功能模塊第6 7周 設計方案的確定。第8 11周 各個程序的設計調(diào)試第 12 周 中期檢查。第1314周 程序的總調(diào)試第1516周 設計說明書。 第17周 準備答辯。五、主要參考文獻（外文參考文獻不少于2篇） 1 王毅.單片機器件及應用J, 陜西電子, 19922 何立民.單片機應用系統(tǒng)的功能接口技術M.北京: 北京航天大學出版社, 1992 3 曹竟華.應用單片機的定量給料電子皮帶秤.自動化儀表.19924 李廣弟，朱月秀，王秀山. 單片機基礎. 第2版. 北京：北京航空航天大學出版社.2001年7月 7781 5童詩白，華成英.模擬電子技術.第三版.北京高等教育出版社.2001年1月 6 孫希.基于單片機控制的電子秤設計.網(wǎng)絡財富.2010年19期7周航慈.單片機應用程序設計技術.北京：北京航空航天大學出版社，2002.118于元杰.單片微機原理及應用. 北京：機械工業(yè)出版社，1999.89C. J. R. Sheppard, M. Gu. The significance of 32Dt ransfer funct ions in confocal scanning m icro scopy. J.M icro s