定量给料皮带秤控制器软件设计学士学位论文Word下载.docx

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2012年05月20日

摘要

随着微电子技术的应用，市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求。

为了改变传统称重工具在使用上存在的问题，在本设计中将智能化、自动化、人性化用在了电子秤重控制系统中。

本系统主要由单片机来控制，感知物体重量部分由称重传感器及A/D转换器组成，控制部分由单片和电机等组成，加上显示单元，此电子皮带秤具备了功能多、性能价格比高、功耗低、系统设计简单、使用方便直观、速度快、测量准确、自动化程度高等特点。

本系统以89C51单片机为主控芯片，外围附以测重电路、显示电路、键盘电路、可控硅过零调功调速电路等构成智能称重控制系统电路板，从而实现自动称重系统的各种控制功能。

可以说,此设计所完成的电子皮带秤很大程度上满足了工业应用需求。

当被测物料均匀落置在秤体的称重区上时，其重量便通过皮带秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力－电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系（一般成正比关系）的电信号（电压或电流等）。

此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数（A/D）器进行转换，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由相应的软件来控制各种运算。

运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印；

当需要对皮带秤的速度作出相应的调整时，通过数字键盘向89C51单片机输入相应的数值，通过I\O口接收到该信号的CPU对该数值信号进行再处理并转换成命令信号，该命令信号送至可控硅过零调功调速电路，可控硅调功调速电路根据该命令信号去调节电机的速度，因为皮带的传输速度直接取决于电机的速度，电机速度的改变使得皮带的传输速度也随之发生变化。

一般地信号的放大、滤波、A/D转换以及信号各种运算处理都在各自仪表或电路中完成。

关键词：

89C51单片机;

称重传感器;

LED显示器;

软件

ABSTRACT

Withtheapplicationofmicro-electronicstechnology,traditionponderationinstrumentusedinmarkethasbeennotsatisfactionwithhumanrequirementsalready.Inordertomakeupforthetraditionalapparatusshortcoming,weimprovetheapparatus'

scontrolsystemwithintelligenceandautomation.Thissystemismainlycontrolledbymicrocontroller,thesectionofheightmeasurementaccomplishbysupersonicsensor,thesectionofweightmeasurementaccomplishbyweightsensorandA/Dtransformer,thisapparatushavemanycharacteristicsuchashavingmorefunction,consumelessenergy,smallandmoveeasily,lowprice,measureprecisely,thespeedisquick,automaticworkwithoutpeopleandsoon.

Thesystemismainlycontrolledbythemicrocontroller89C51,theperipheryisconsistofthecircuitofclockandcalendar,thecircuitofmeasureheightandweight,thecircuitofdisplayandprint,allofthesecomprisethecircuitboardoftheintelligentapparatusofheightandweight.Itcanachieveallfunctionoftheapparatus.

Whenhewascalledintheobjectsplacedonthescale,theweightandbeltscalesbodythroughtoweighingtransducer,sensorgenerateselectricityeffect-theweightoftheobject,willbeconvertedtoacertainweightcalledobjects（generalfunctionrelationisproportionaltotherelationshipbetweensignal（the）voltageorcurrent,etc.）.Thissignalbyamplifyingcircuit,theamplificationbyfilter/（A/D）device,digitalsignalsintotinyplaceofCPU,CPUscanningswitch,allsortsoffunctionsandkeyboardaccordingtovariousfunctionsandkeyboardinputswitchtojudge,analysis,bythesoftwaretocontrolallkindsofinstruments.ComputationalresultsshowedthatneedtoCunZhuQiinsidewhentheCPU,frominsideCunZhuQiinstructioninreadingtodisplay,orsendtheprinter.Generally,thesignalfilter,A/Dconversionandsignalprocessingvariousoperationsininstrumentation.

Keywords:

89C51singlechip;

ponderation–sensor;

LEDdisplay;

software

第1章前言

1.1定量给料皮带秤与称重技术简介

定量给料皮带秤被广泛地应用于矿山、煤炭、化学工业和码头等行业．它是一种非常重要的动态测量系统和配料系统。

利用MCS-51单片机特点，在电子皮带秤原有机械结构的基础上加入了由单片机称重控制的自动控制系统，实现了电子皮带秤调节的自动化。

定量给料皮带秤是皮带输送机输送固体散状物料过程中对物料进行连续自动称重的一种计量设备，它可以在不中断物料流的情况下测量出皮带输送机上通过物料的瞬时流量和累积流量，同时它可以根据操作人员在数字键盘上所输入的给定值通过改变控制电机的速度达到相应的改变皮带的传输速度，从而能快速简便的实现工业控制中人们所需要的皮带速度。

称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。

电子皮带秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、工农业生产、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。

称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。

称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。

因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。

50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。

60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。

现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展。

电子称重技术从静态称重向动态称重发展：

计量方法从模拟测量向数字测量发展；

测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。

通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；

其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；

其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；

其应用性能趋向于综合性和组合性[1]。

定量给料皮带秤也是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、工农业生产、科学研究、内外贸易、生产建设不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高，所以对该课题的研究是对社会发展很有推动效应的一件事情。

1.2定量给料皮带秤的组成

1.2.1定量给料皮带秤的结构

定量给料皮带秤主要由机械秤体、电机、可控硅调功调速电路、检测电路及装置、控制器（包含相应的控制器辅助电路）、液晶显示器组成。

机械部分主要包括：

供料溜子、称重传力复位系统装置、皮带张力自动调整装置、传动及减速装置、皮带、电机;

检测电路及装置主要包括：

称重传感器及其相应电路，速度传感器及其相应电路。

控制器主要包括单片机以及单片机为实现某些功能所需要的辅助电路，如A/D转换电路，扩展电路,看门狗电路等。

其工艺结构图如图1所示：

料斗

称重区

图1定量给料皮带秤工艺结构图

（1）料斗

用来盛放各种物料，通常为块、粒、粉体物料，并向皮带供应各种物料。

（2）皮带

在电机带动滚轮作用下，获得相应的速度（它的速度只决定于电机），完成传送物料的功能

（3）称重、传力复位系统

它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子皮带秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。

（4）电机

受单片机控制的一个执行装置，为皮带提供动力，带动皮带的转动，使皮带的传送功能得以实现，控制皮带的速度，是单片机相应的速度控制功能得以实现

（5）可控硅调功调速电路

它是一种较新型交流电机调速电路，电路中采用了过零双向可控硅型光耦MOC3041，它集光电隔离、过零检测、过零触发等功能于一身，避免了输入输出通道同时控制双向可控硅触发的缺陷，大大简化了输出通道隔离-驱动电路的结构。

（6）称重传感器

即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。

按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。

对称重传感器的基本要求是：

输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；

有较高的灵敏度；

对被称