学位论文定量给料皮带秤控制器软件设计中英文翻译.docx
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学位论文定量给料皮带秤控制器软件设计中英文翻译
河北联合大学轻工学院
QINGGONGCOLLEGE,HEBEIUNITEDUNIVERSITY
中英文翻译
设计（论文）题目：
定量给料皮带秤控制器的软件设计
2012年05月20日
目录
原文1
译文8
原文
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。
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。
加电后，电机驱动皮带开始旋转，微处理机根据当前操作控制电机转速，通过链传动辊筒使皮带进行运转。
料斗中的物料落在落料区，经皮带运送到达称重区，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、由仪表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，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。
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仪表中完成。
微控制器技术传感器技术的发展和计算机技术的广泛应用,电子产品的更新速度达到了日新月异的地步。
本系统在设计过程中,除了能实现系统的基本功能外,还增加了打印和通讯功能,可以实现和其他机器或设备（包括上位PC机和数据存储设备）交换数据.除此之外,系统的微控制器部分选择了兼容性比较好的AT89系列单片机,在系统更新换代的时候,只需要增加很少的硬件电路,甚至仅仅删改系统控制程序就能够实现。
另外由当中，称可以有一定于实际应用量的过载，但不能超出要求的范围。
综上所述,本系统的主要设计思路是：
利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，然后再经过模数转换器转换为数字信号，最后把数字信号送入单片机。
单片机经过相应的处理后，得出当前所称物品的重量，然后再显示出来。
同时依据操作人员所给的设定值，单片机通过调节电机的转速达到对皮带的速度相应的调节，以此达到工作时人们所想要的皮带速度。
本系统由5个部分组成:
控制部分、测量部分、数据显示部分、键盘部分、和电路电源部分。
测量部分是利用称重传感器检测压力信号，得到微弱的电信号（本设计为电压信号），而后经处理电路（如滤波电路，差动放大电路，）处理后，送A/D转换器，将模拟量转化为数字量输出。
控制器部分接受来自A/D转换器输出的数字信号，经过复杂的运算，将数字信号转换为物体的实际重量信号，并将其存储到存储单元中。
同时控制器还可以接受来自键盘输入的数字速度数值命令，经过控制器相应的软件处理，指令信号通过I\O口送入可控硅调功调速电路，可控硅调功调速电路依据指令调节电机的转速，而受电机转速控制的皮带的传输速度也发生相应的改变。
控制器还可以通过对扩展I/O的控制，对键盘进行扫描，而后通过键盘散转程序，对整个系统进行控制数据显示部分根据需要实现显示功能。
本系统由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器,而且以单片机为主控制器的设计，可以容易地将计算机技术和测量控制技术结合在一起，组成新型的只需要改变软件程序就可以更新换代的“智能化测量控制系统”。
这种新型的智能仪表在测量过程自动化、测量结果的数据处理、控制过程的便捷性以及功能的多样化方面，都取得了巨大的进展。
根据总体方案设计的分析,可以选用带EEPROM的单片机,由于应用程序不大,应用程序直接存储在片内,不用在外部扩展存储器，这样电路也可简化。
intel公司的8051和8751都可使用，在这里选用ATMENL生产的AT89CXX系列单片机。
AT89CXX有两大优势:
第一，片内存储器采用闪速存储器,使程序写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片,使整个硬件电路体积更小,此外价格低廉性能比较稳定的MCPU,具有8K×8ROM、256×8RAM、2个16位定时计数器、4个8位I/O接口,这些配置能够很好地实现本仪器的测量和控制要求。
最后方案确定选择AT89C51这个比较常用的单片机来实现系统的功能要求。
传感器是一个十分重要的元件,因此对传感器的选择也显的特别的重要,不仅要注意其量程和参数,还有考虑到与其相配置的各种电路的设计的难以程度和设计性价比等等。
传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。
一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。
但在实际使用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。
传感器量程的计算公式是在充分考虑到影响秤体的各个因素后，经过大量的实验而确定的。
世界上有多种类型的ADC，有传统的并行、逐次逼近型、积分型ADC，也有近年来新发展起来的∑-Δ型和流水线型ADC，多种类型的ADC各有其优缺点并能满足不同的具体应用要求。
1、ADC集成电路类型介绍
⑴并行比较A/D转换器：
如ADC0808、ADC0809等。
并行比较ADC是现今速度最快的模/数转换器，采样速率在1GSPS以上，通常称为“闪烁式”ADC。
它由电阻分压器、比较器、缓冲器及编码器四种分组成。
这种结构的ADC所有位的转换同时完成，其转换时间主取决于比较器的开关速度、编码器的传输时间延迟等。
缺点是：
并行比较式A/D转换的抗干扰能力差，由于工艺限制，其分辨率一般不高于8位，因此并行比较式A/D只适合于数字示波器等转换速度较快的仪器中，不适合本系统。
⑵逐次逼近型A/D转换器：
如：
ADS7805、ADS7804等。
逐次逼近型ADC是应用非常广泛的模/数转换方法，这一类型ADC的优点：
高速，采样速率可达1MSPS；与其它ADC相比，功耗相当低；在分辨率低于12位时，价格较低。
缺点：
在高于14位分辨率情况下，价格较高；传感器产生的信号在进行模/数转换之前需要进行调理，包括增益级和滤波，这样会明显增加成本。
⑶积分型A/D转换器：
如：
ICL7135、ICL7109、ICL1549、MC14433等。
积分型ADC又称为双斜率或多斜率ADC，是应用比较广泛的一类转换器。
它的基本原理是通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。
与此同时，在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现A/D转换。
积分型ADC两次积分的时间都是利用同一个时钟发生器和计数器来确定，因此所得到的表达式与时钟频率无关，其转换精度只取决于参考电压VR。
此外，由于输入端采用了积分器，所以对交流噪声的干扰有很强的抑制能力。
若把积分器定时积分的时间取为工频信号的整数倍，可把由工频噪声引起的误差减小到最小，从而有效地抑制电网的工频干扰。
这类ADC主要应用于低速、精密测量等领域，如数字电压表。
其优点是：
分辨率高，可达22位；功耗低、成本低。
缺点是：
转换速率低，转换速率在12位时为100～300SPS。
⑷压频变换型ADC：
其优点是：
精度高、价格较低、功耗较低。
缺点是：
类似于积分型ADC，其转换速率受到限制，12位时为100～300SPS。
（1）交流电机的调速主要分为三类:
第一类：
串级调速，这种调速系统复杂，而且不容易控制。
第二类：
变频器调速，随着晶闸管研制成功，交流电机调速技术迅速发展，出现了变频器，通过改变供电电源的频率来调节异步电动机的转速，这种调速方式可以获得很大的调速范围，很好的调速平滑性和足够的机械特性硬度，但成本高，控制系统复杂。
第三类:
可控硅移相调压调速,由能量守恒原理U×I=F×V，在外部阻力不变的情况下，改变电压U的值，速度V也跟着改变，因此只要控制可控硅导通角调节输出电压就可以达到调速目的，但这种方法要求触发电路发生相位可变且具有一定幅值的脉冲，而且还要解决触发脉冲与主回路电压之间的同步问题。
同时由于工作波形是正弦波，转速与导通角的关系比较复杂，利用汇编语言计算编程时有比较大的难度。
另外，移相触发可控硅调压装置，在可控硅导通瞬间会产生高次谐波，造成电网电压波形畸变，将影响其他用电设备和通讯系统的正常工作。
（2）本次设计是在第三类可控硅移相调压调速电路的基础上选择了它的升级版可控硅过零调功调速电路装置。
可控硅过零调压调速控制电路的原理：
理论分析：
P=F×V，在外部情况不变即F保持不变时，在规定时间内电功率P的变化将使速度V跟着改变。
因此调电功P就可达到调速的目的。
过零调功通过的工作电压是完整的正弦波形，过零导通且过零截止。
过零调功方式就是通过在给定的时间内改变加进负载的交流正弦波个数来调节负载功率的一种控制方法。
由于可控硅是在电压（电流）过零时触发导通的，导通时的波形是完整的正弦波或半波，所以不存在可控硅移相调压方式所存在的一切缺点。
同时也由于可控硅是在电压过零时导通，其负载浪涌电流和电流变化率都很小，有利于可控硅的安全工作。
实现可控硅的过零控制，需要解决两个问题：
（1）要能实现工频
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