自动加料机控制系统设计论文[1].doc

自动加料机控制系统设计论文[1].doc

《自动加料机控制系统设计论文[1].doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动加料机控制系统设计论文[1].doc（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

滨江学院

毕业论文

题目自动加料机控制系统设计

院系电子工程系

专业电子信息工程

学生姓名祖增增

学号20092305940

指导教师吴阳春张银胜

职称高级工程师

二Ｏ一三年五月十日

目录

1引言 1

1.1课题选择背景 1

1.2研究的目的 2

1.3课题研究的意义 2

1.4设计的主要完成的任务 2

2总体方案及比较 2

2.1系统方案 3

2.2设计方案 3

2.2.1人工加料和自动加料的比较 3

2.2.2程序设计语言的选择 4

3系统的硬件电路设计 4

3.1LCD1602显示模块 5

3.2系统传感器模块 7

3.21系统AD转换芯片选择 8

3.3系统电源模块 9

3.4.1系统单片机最小系统 10

3.5复位电路 10

4主要元器件介绍 12

4.1压力传感器 12

4.2AT24C02芯片介绍 12

4.3MAX232EPE芯片介绍 13

4.4STC89C52功能特性概述 13

4.5STC89C52RC单片机的引脚 14

5软件设计 16

5.1系统软件编程环境介绍 16

5.2系统主程序流程图 16

5.3系统的调试 17

6结束语 18

参考文献 18

致谢 19

附录 21

自动加料机控制系统设计

祖增增

南京信息工程大学滨江学院，南京210044

摘要：

本文设计的自动加料机控制系统是由STC89C52RC单片机和LCD1602显示器、压力传感器等组成的，其工作原理是：

当加物料时压力传感器感测物料压力，24位AD转换芯片HX711对传感器采集到的模拟量进行AD转换，转换后的数据送到单片机进行处理从而液晶显示屏显示当前压力值，单片机显示当前压力与单片机设定的物料压力大小范围进行比较，从而实现自动控制物料在设定范围，实现智能控制物料大大节约成本提高了效率。

关键词：

STC89C52RC单片机；自动加料机；控制系统

1引言

随着人们生活水平的日益提高，人们对对生产生活的要求也趋增高，人们日益增长的物质文化迫切要求提高技术，但由于生产生活中人工控制生产，加料需要花费巨大的人力且误差较大响应比较差，因此，为了满足生产生活的需要，开发自动加料机控系统就变得尤为重要。

自动加料机控制系统可以对物料的重量的测量、分析、控制，使物料在合理的范围之中。

从而大大节约了成本、生产效率得到了巨大的提高。

在自动加料机系统中，首当其冲，选择合适的压力传感器是决定性因素，本文以STC89C52RC单片机为核心，设计了一个能达到测量准确、调试方便，通过单片机模块、传感器模块及显示模块、使用发光二极管来模拟自动加料机控制系统。

1.1课题选择背景

工厂及日常生产生活中所有者希望他们的设备能以最低的成本生产最多的产品，而在生产及石油、天然气和石化等多个行业，能源成本占总生产成本的30-50%。

因此，通过过程自动化技术增效节能是降低生产成本的有效途径。

对于过程自动化技术而言，自动控制程序不仅能够监测和显示生产过程中的运行状况，还能模拟不同的运行模式，找到最佳策略以提高能效。

这些程序的独特优势是能够“学习”和预测趋势，提高了对外界条件变化的响应速度[1]。

在目前提高自动控制过程数量，从而大大降低能耗，以及节省人力资源可以减少因工人疏忽产生的后果，给工业化生产带来了巨大的经济效益同时大大提高了人民的生活水平。

1.2研究的目的

随着生产技术已经人民生活水平的提高，自动化控制也渐渐成为了当代社会的主流，自动控制水平的提高也代表着工业化水平提高是工业化发展的标志之一，自动加料机的设计可以大大节省人力资源控制加料过程完成了自动控制提高了生产效率以及生产的质量，同时家庭使用自动加料机进行生产养殖也是可以节省人力资源可以创造更大的利益，给人民的生产生活带来方便，给工业化大生产带来巨大的利益效益及工作效率等。

1.3课题研究的意义

在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术起这愈来愈重要的作用，并且，随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。

自动控制利用控制装置使被控对象的某个参数自动的按照预定的规律运行。

本设计的自动加料机控制系统就是采用自动控制技术来实现功能的，这样就大大提高了工作的效率，整个过程又快又稳。

1.4设计的主要完成的任务

本论文设计是由单片机做为控制模块和LCD1602液晶显示屏做为显示模块、压力传感器是测量模块。

原理是高低电平来控制红灯和绿灯从而实现自动加料机的模拟，首先应该选择制定好元器件清单，单片机我选择STC89C52RC单片机进行主程序控制，元器件的选择及各种传感器的选择制定自己设置的单个模块，例如存储器扩展电路的选择模块、显示模块、控制模块等。

根据自己设定的单片机程序进行选择单片机的引脚连接以及单片机最小系统的焊接，进行各个模块组合后烧录单片机程序检测硬件电路板的焊接以及连线等进行加电测试、调试、分析、最终将设计好的硬件电路及实物组合好后基本完成自动加料机的模拟操作等，最终实现的效果是物料压力范围小于设定值时绿灯亮表示正在加料，物料充足达到设定值上限时绿灯灭红灯亮表示物流充值停止加料。

2总体方案及比较

本系统在大规模生产物料控制的监测、控制方面有着非常大的作用。

如果要是用在控制其他场合，可以通过改变一些参数来达到此目的。

在日常生活中，人们主要是通过自动加料机的压力传感器检测当前物料范围LCD1602显示，然后通过单片机控制加料或者停止加料，使得它保持在一个稳定的值内。

这样不仅节省了巨大的成本，而且还可以准确的控制物料多少。

效果是非常理想的。

本系统主要以单片机为核心，通过24位AD转换芯片HX711对传感器采集到的模拟量进行AD转换，转换后的数据送到单片机进行处理显示，数据显示由LCD1602液晶实现，液晶显示效果稳定无闪烁。

2.1系统方案

主电路采用STC89C52RC，由于STC89C52RC内含4KB容量，因此在设计中不需要外扩ROM。

硬件电路主要有传感器模块、LED显示电路、继电器控制电路，下图是自动加料机控制系统硬件框图。

图1自动加料机控制系统硬件框图

LED显示器

单

片

机

电机

按键

绿灯

继电器控制

红灯

预定值

电磁阀

A/D转换

传感器

D/A转换

图1自动加料机控制系统硬件框图

2.2设计方案

2.2.1人工加料和自动加料的比较

方案一：

人工加料主要是以往生产条件比较落后的前提使用的，这个方式是节省了机器购买的成本但是大大提高了人力的使用，当进行工业化大生产的时候需要进行雇佣专门的人员进行观察和及时填补物料已达到工业正常的生产，生活中进行养殖等操作进行人工加料这样的操作使得效率降低，生产周期变成、生产企业效益低下、工人薪资降低、严重会导致工厂无法运行以致倒闭等。

方案二：

随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。

自动控制利用控制装置使被控对象的某个参数自动的按照预定的规律运行。

本设计的自动加料机控制系统就是采用自动控制技术来实现功能的，这样就大大提高了工作的效率，整个过程又快又稳、自动加料机的设计可以大大节省人力资源控制加料过程完成了自动控制提高了生产效率以及生产的质量，同时家庭使用自动加料机进行生产养殖也是可以节省人力资源可以创造更大的利益，给人民的生产生活带来方便，给工业化大生产带来巨大的利益效益及工作效率等。

2.2.2程序设计语言的选择

方案一：

采用汇编语言进行程序设计。

我们在学习单片机的时候虽然都是从汇编语言入手。

但是我掌握的比较差。

所以不会优先选择汇编语言。

虽说汇编语言是低级语言，但其也是有自身优势的。

就是在延时方面，它略高于C语言。

当然作为低级语言的它，在设计比较大型的系统时很容易暴露出其不足，其程序描述能力远远比不上C语言。

方案二：

采用C语言进行程序设计。

C语言，是目前最为流行的一种语言之一。

它有着非常多的优点，在编写程序时，它总能用简短的语言就可以编写出稍微复杂的系统，描述能力也非常的强。

所以，在编写程序时，人们往往优先采用它。

当然，C语言也存在一些不足，但与汇编语言向比较，C语言唯一的不足就是在精确时间延时上没有汇编语言精确。

综合两种方案，自动加料机控制系统优势巨大的，汇编语言占据了一些优势。

但是，综合全局及自己自身考虑，本课题的自动加料机控制系统也是一个较为复杂的电子系统，如果想通过汇编语言来实现，其工作量也是极其巨大的。

经过慎重的考虑后，最后决定采用C语言进行整个电子系统的程序设计语言。

3系统的硬件电路设计

本文设计的自动加料机控制系统是由STC89C52RC单片机和LCD1602显示器、二极管、压力传感器等组成的，其工作原理是压力传感器感测物料压力传递给单片机、液晶显示屏显示当前压力值，同时单片机显示当前压力与单片机设定的物料压力大小范围进行比较，单片机的程序中可以设定两个限定值,一个下限制一个上限值,传感器通过A/D转换器送入单片机从而控制两个指示灯,当物料低于设定值时单片机控制绿灯亮红灯灭表示正在进行加料,当物料达到设定的上限值时这时红灯亮绿灯灭表示物料已满,从而进行模拟自动加料机进行简单的工作[11]。

图2为自动加料机模拟硬件原理图。

图2系统硬件原理图

3.1LCD1602显示模块

本系统采用了LCD1602液晶显示屏，LCD1602液晶是显示电路最常用到的一款显示屏。

尤其在显示字符上，更为普遍。

它的屏幕大小可以显示2行字符，每行可以显示16个字符。

它的屏幕颜色清晰可调，背光以黄绿色为底，在显示字符或者数字的同时，可以通过调节来改变它的对比度。

使得符号和数字容易被观察。

与单片机的连接电路如图3所示。

图3LCD1602显示器模块原理图

1602液晶显示器是一种点阵型液晶模块，在显示形式上面是有一定的要求的，一些不规范的图形它都不能显示出来，只能显示一些字母、数字和符号。

这是因为它的点阵字符排位决定。

我们常见的点阵字符主要有由若干个5×7结构形式，或者也有5×11的结构形式。

这些点阵字符位只能显示出一个字符，并且每个字符之间还有一个点阵字符的距离，行与行之间也有一个点阵字符的距离。

使得屏幕能够达到字符之间和行距之间都有空位。

所以不能构成一个连体的图像。

LCD1602是一种最常用到的显示器。

16表示它的显示屏幕每行能显示16位字符或者数字，02表示它可以表示两行。

LCD1602有16个管脚，每一个管脚都有其固定的作用，管脚如图4所示。

显示屏幕

图4LCD1602管脚图

1脚VSS为电源地；

2脚VDD为+5V逻辑电源；

3脚V0为对比控制端，可以通过1K阻值的电阻接地；

4脚RS为寄存器选择端，当引脚为高电平1时，表示其为数据寄存器；当引脚为低电平0时，表示其为指令寄存器。

5脚R/W为读写信号线，当引脚为高电平1时，表示其为读操作，当引脚为低电平0时，表示其为写操作；

6脚E（或EN）端为使能信号端，当其为高电平或者是下降沿的时候有效；

7～14脚D0～D7为8位数据总线；

15脚LEDA为背光+5V；

16脚LEDK为背光地线。

3.2系统传感器模块

本系统主要应用压电传感器