1、I液体原料自动称重配料系统(硬件设计)摘 要本论文在分析了国内外称重技术发展的基础上，着重对一个用于工业控制且功能较齐全的自动称重系统进行设计。随着自动化和管理现代化的进展，自动在线称重在整个称重系统中有了很大的发展。因此，进一步采用新技术，开发各种自动称重系统和提高称重的准确度已经成为了多数国家科技发展的重中之重。自动配料控制系统主要由单片机控制器、电机驱动电路等组成，主要工作原理是用压力传感器进行物料的重量测量，传感器把物料的重量转换成电信号，经AD 转换芯片把信号送入单片机进行处理，再由单片机发出物料已秤足重量的信号去控制步进电机的工作。本论文所设计的自动称重系统是应用于工业上的液体原料
2、自动称重中的，它的实现有两个过程，第一阶段由步进电机带动水泵抽水给料，这一阶段可看成为粗调过程，给料重量一定要小于额定重量。第二阶段由步进电机带动水泵抽水进料，可看成是细调过程，使实际重量等于要求的额定重量。本称重系统采用单片机 STC89C54 为控制核心，实现称重仪的基本控制功能。本系统通过应用传感器，各种芯片及单片机使得该称重系统的实际操作性更强，便于应用于工业上。关 键 词：STC89C54 单片机；步进电机；传感器；额定重量IITHE AUTOMATIC WEIGHIMG SYSTEM FOR LIQUID MATERIAL（HARDWARE DESIGN）ABSTRACTBasis
3、 on the researching of the progress of the weighing technology, this paper introduces the development of automatic weighing system which has a complete function.With the progress of automation in industry and modernization in management, there is much progress in weighing online, dynamic weighing an
4、d system of weighing.Adopting newer technology, developing diversified automatic weighing system, improving accuracy and enhancing network function are emphasized in every country nowadays. .It was consisted of a single-microcomputer control center，and circuits for driving motors. Its principle was
5、used sensors to measure the weight of materials. Then sensors converted the weight to electrical signal. Passing the transfer the signal processed by the sing-microcomputer controlled the stepper motors working.The article introduced the automatic named weighing system which is applied in the indust
6、ry, its realization has two processes, the first stage is the pump by the stepper motor to afford the material, this age which is worthy of looking at is because of the coarse adjustment process,certainly it must be smaller than the schedule weight for the material weight. The second stage is impetu
7、s which is much more precise than the first pump feeding, it may be regarded as the special process. This system has been applied in the sensor, each kind of chips and monolithic integrated circuits. This system is based on single chip AT89C51, it can make electronic scales basic control function co
8、me true. The system would be stronger by using different elements,and it would have better performance in application of the industry.KEY WORDS: STC89C514 single ship; stepper motor; sensor;rated weightIII目 录前 言 .1第 1 章 系统整体方案设计 .3IV1.1 配料称重系统的构成及原理 .31.2 配料控制器总体框图 .41.3 配料系统硬件系统整体设计 .41.4 本章小结 .5第
9、2 章 系统硬件设计 .62.1 单片机系统的设计 .62.1.1 单片机的选择及其介绍 .62.1.2 单片机的性能参数 .72.2 键盘模块的设计 .82.2.1 矩阵键盘的结构及其工作原理 .82.2.2 矩阵式键盘的按键识别方法 .92.3 显示模块的设计 .102.3.1 数码管的结构及其原理 .102.3.2 数码管的接口电路的设计 .112.4 AD 转换电路的设计 .132.4.1 传感器及 AD 转换芯片的选择 .132.4.2 AD 转换工作原理 .132.5 电机电路的设计 .142.5.1 步进电机的原理 .142.5.2 步进电机的设计 .162. 6 报警电路的设计
10、 .172.6.1 LED 灯的工作原理 .172.6.2 蜂鸣器的工作原理 .182. 7 本章小结 .19第 3 章 PROTEL 软件的介绍 .203.1 protel 简介 .203.2 protel 99SE 绘制电气原理图 .213.2.1 概述 .213.2.2 常用操作 .21结 论 .23参考文献 .24V致 谢 .25附 录 .26附录 1 原理图 .26附录 2 PCB.271前 言目前，随着自动化控制程度的提高，在冶金、建材、化工、食品加工、饲料加工等行业广泛地需要配料控制器来进行物料配比自动控制。比如在建筑业，混凝土的配置就是很重要的环节，它不仅关系到工程质量而且还关
11、系到人身安全，在最早的混凝土配置中完全依靠大量的人力来完成，劳动强度大而且由于水泥粉尘的污染损坏了工人的身体健康和周围的环境。现在许多建筑工程和筑路，建桥、房屋建筑、工厂大规模的建设等都要求，承建建设任务的建筑公司必须使用皮带配料秤单片机控制器来控制物料的自动配比，利用皮带配料秤单片机控制器进行配料，只需一人或几人就可以在现场或远离物料配料场控制配料的完成，不仅节省了人力物力，也减少了环境污染，大大提高了生产效率，为企业降低了生产成本。物料必须实现科学的配比，如建筑业中的混凝土并非是水泥越多越好。为了提高产品质量，物料必须实现科学的配比，在食品加工、冶金、化工、饲料加工等行业也越来越注重物料配
12、比的精度和配料的控制速度，也就需要高精度高速度的配料控制系统单片机控制器来进行自动控制。我们设计的液体配料系统单片机控制器也正是为了此目的。在国际上，特别是在大型建筑工程建设中，要高质量高水平地完成建设任务，能否迅速进行混凝土配制是建设的关键。同时，混凝土的质量也是不能忽视的关键问题。因此，用户在选择承建公司时往往要看他们的建筑机械是否先进、是否能既快又好的保证混凝土的配制。这是用户选择建设公司的条件之一。先进的设备是建设公司进行招投标参与竞争不可缺少的资本。随着半导体技术的发展，单片机的应用越来越广泛。目前利用单片机和微机组成的皮带配料秤单片机控制器已广泛地应用在冶金、化工、建材、饲料加工等
13、诸多行业，自动配料控制系统不仅具有自动化程度高，配料连续性好，操作人员劳动强度低，而且配料精度高，产品质量容易控制，还能实现动态物料的配比，自动和手动相结合，实现自动跟踪误差调整、自动称重、自动混合、自动显示。因此使用液体配料单片机控制器能明显地提高工作效2率，增加经济效益，提高管理的现代化水平。随着工业自动化和管理现代化的进展，自动在线称重、快速在线称重和配料系统有了很大发展。进一步采用新技术，开发各种自动称重系统，提高动态称重的准确度，加强网络功能是当今各国发展的重点。本课题正是从这一方面出发进行设计的，使得本课题设计的自动称重系统既能获取称重信息，又能实现对称重信息的管理实行配料系统，而
14、且其稳定性好，称量速度快、精度高，可连续自动称重，显示称量结果，自动配料，实现了称重数据的存储，配料的自动化，并且该自动称重系统还实现了可视化，从而杜绝不真实计量现象，维护企业和客户的利益。另外，其界面直观，便于使用。而且本设计电路简单，成本低，抗工频干扰强，具有很好的推广价值。3第 1 章 系统整体方案设计1.1 配料称重系统的构成及原理配料控制器是一种广泛应用于建材、化工、治金、医药、饲料等行业中的配料称重仪器。对配料控制器的主要要求是具有高速、高精度、高可靠以及高稳定性,而且在整个生产过程中需要动态连续或间歇性动态连续运行。配料控制器大都以标准51单片机为核心,通过扩展较多的外围功能部件
15、,来满足生产需要。因此该配料控制系统采用STC89C52RC单片机，可实现人或者上位机和称重仪表的通讯。系统结构分为电气和机械2部分:其中电气部分包含3个模块: 单片机控制模块、称重传感器和A/D 转换模块;机械部分步进电机和抽水机部件组成。工作原理是:由操作人员或上位机根据实际配料需要，向配料控制器发流量控制命令,配料控制器就会将检测到的流量与给定流量进行比较。根据比较结果,通过PID算法调节减速电机的速度,达到调节电动机带动抽水机给料速度的目的,使其实际的流量与设定的流量相等,从而保证配料精度。具体来说：系统开始控制操作之前，通过按键和显示模块组成的人机作界面将相应的参数值输入到单片机控制
16、部分，使系统处于正常工作状态。按下启动按钮系统开始工作，当检测到料斗重量并自动去皮后，步进电机匀加速到最高转速值驱动抽水机快速下料，当所下料到快加提前量时，步进电机在匀低速运转，从而驱动抽水机慢速下料，当所下料到慢加提前量时，单片机控制步进电机以极低的脉冲前进，驱动抽水机点动式下料，直到料到设定值，卸料后开始第二次自动称重及分份控制。由于配料控制器具有检测功能,所以它还能输出物料的瞬时流量和总累计量等。通过控制器自身键盘可设定配料流量,因而控制器也可以不通过上位机而独立的工作。41.2 配料控制器总体框图系统总体框图如下：称重传感器A / D 传感器 S T C 8 9 C 5 2 R C键盘显示显示器步进电机图1-1.配料控制器总体框图1.3 配料系统硬件系统整体设计硬件设计部分的设计分为以下几部分：单片机系统的设计，4*4 矩阵键盘的设计，数码管显示接口的扩展，AD 转换 PCF8591 转换芯片电路的设计，报警电路的设计。51.4 本章小结本章首先给出了本系统的总体组成。详细的阐述了本系统的基本功能和工作原理，并建立了自动配料控制系统基本控制模型，为系统的进一步研究提供了理论基础。
