定量给料皮带秤控制器软件毕业设计中英文翻译.doc

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1、河北联合大学轻工学院QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY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18 / 20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

2、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、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、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

3、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、提高产品质量以与加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍与到国民经济各领域，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与应用得到了新发展。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

4、与应用。通过分析近年来电子衡器产品的发展情况与国外市场的需求，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、检测电路与装置、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、皮带力自动调整装置、传动与减速装置、皮带、电机;检测电路与装置主要包括：称重传感器与其相应电路，速度传感器与其相应电路。控制器主要包括单片机以与单片机为实现某些

5、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。运算结果送到存贮器，需要显

6、示时，CPU发出指令，从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转换以与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

7、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

8、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IO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

9、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与功能的多样化方面，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,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，片存储器采用闪速存储器,使程序写入更

10、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8K8ROM、2568RAM、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与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

11、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、偏载与振动冲击等载荷，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-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

12、称为“闪烁式”ADC。它由电阻分压器、比较器、缓冲器与编码器四种分组成。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。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

13、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。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

14、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100300SPS。 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100300SPS。（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

15、步电动机的转速，这种调速方式可以获得很大的调速围，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

16、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

17、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）要能实现工频电压的正负过零检测；并在过零时产生脉冲信号。（2）过零脉冲信号必须受单片机输出控制信息控制。从而控制可控硅过零触发脉冲的个数。这两个问题的解决由软硬件协同完成程序设计是一件复杂的工作，为了把复杂的工作条理化，就要有相应的步骤和方法。其步骤可概括为以下三点： 1 分析系统控制要求，确定算法：对复杂的问题进行具体的分析，找出合理的计算是方法与适当的数据结构，从而确定编写程序的步骤。这是能否编制出高质量程序的关键。 2 根据算法画流程图：画程序框图可以把算法和解题步骤逐步具体化，以减少出

18、错的可能性。3 写程序：根据程序框图所表示的算法和步骤，选用适当的指令排列起来，构成一个有机的整体，即程序。程序数据的一种理想方法是结构化程序设计方法。结构化程序设计是对利用到的控制结构类程序做适当的限制，特别是限制转向语句(或指令)的使用，从而控制了程序的复杂性，力求程序的上、下文顺序与执行流程保持一致性，使程序易读易理解，减少逻辑错误和易于修改、调试。根据系统的控制任务，本系统的软件设计主要由主程序、初始化程序、显示子程序、数据采集子程序、中断子程序和延时程序等组成。为了能够实现上述功能，经过认真的分析和整理，以与对整体功能进行细化、分配，把系统的程序划分为以下几个主要模块:1、初始化模块

19、: 通过该模块来对堆栈、定时器、计数器、中断和特殊功能寄存器进行赋值，有关寄存器的清零，以与计数器/定时器的初值存放等。2、按键操作模块: 该模块能够在系统一上电后就开始对键盘进行扫描，一旦在相应时刻检测到有键按下，就会相应转去执行处理程序，处理完毕后能够返回主程序。3、A/D转换模块：MAX187的A/D转换子程序。4、显示模块 ：该模块应能够把显示码进行准确显示。 5、显示码转换模块：用来实现系统的二进制AD值转化为BCD码，BCD码再转换成分离BCD码，分离BCD码最后转换成数码管显示码，以便送出显示，它是显示处理程序的先遣队。6可控硅过零调功调速模块：用来实现单片机对电机转速的控制。除

20、了上述功能以外，该系统还具有看门狗功能以与工作状态显示功能等。动态显示和按键扫描处理,因对时间有较高的要求，故定时中断服务程序来处理。采用T1定时器0(T0),来实现二者功能。动态显示功能是在某一瞬间，只让某一位的字位线处于选通状态，即共阴极的为低电平，同时字段线上输出相应位要显示字符的字段码。而其他各位的字位线处于悬空状态，不显示。同样在下一瞬时，只显示下一位LED，如此循环每位LED。虽然这些字符是在不同的瞬时轮流显示出来的，但由于人眼的视觉残留效应，看到的是每位同时显示字符。1ms的初值要装入定时器，然后将程序计数器的容(断点地址)压入堆栈保护起来，然后将对应的定时器T0中断矢量装入程序

21、计数器PC，使程序转向T0中断矢量地址000BH，执行该中断服务程序。X5045芯片是集上电复位、电压监控、看门狗定时以与EEPROM数据存储四种功能一起的多用途芯片。1、读时序(1)把CS拉低以选择芯片；(2)发送8位的读(READ)指令；(3)送8位的字节地址；(4)将所选定地址的存储器中的数据移到期S0线上。继续提供时钟脉冲可连续读出接下的地址空间中的数据。每移出一个字节数据后，字节地址自动增到下一个较高地址、达到最高地址时，地址计数器翻转至00H，无限循环下去直到把CS置为高电平，可以终止操作2、写时序在写时序之前，必须先发出WREN 指令使“写使能”锁存器置位。具体置位“写使能”锁存

22、器操作为：(1)CS先被拉到低电平；(2)由时钟同步送入WREN 指令；(3)将CS变为高电平。写数据到E2PROM 操作为：(1)拉低CS并保持在低电平；(2)发送写指令(WRITE)；(3)写数据可以连续写多达4个字节的数据译文Quantitative feeding belt scale is widely used in mining, coal, chemical industry and port industries. It is a very important dynamic measurement system and mixing system. The use of M

23、CS-51 single-chip microcomputer in electronic belt scale characteristics, the original mechanical structure based on joined by singlechip weighing control automatic control system, realizes the automation of electronic belt scale regulation. Quantitative feeding belt scale belt conveyor for conveyin

24、g solid bulk material in the process of material continuous automatic weighing metering equipment, it can not interrupt the material flow in the case of measuring the conveyor belt through the material of instantaneous flow and cumulative flow, at the same time it can be operated according to the st

25、aff on the numeric keypad input the given value by changing the control of motor speed to achieve the corresponding change of belt transmission speed, which can fast and easy realization of industrial control in what people need belt speed.Weighing technology has been paid attention to by people, as

26、 a means of measurement, is widely used in industry and agriculture, scientific research, transportation, foreign trade and other fields, and peoples life is closely linked. Electronic belt scale electronic weighing weighing a, is a national legal metrological implement, is beneficial to the peoples

27、 livelihood, national defense construction, industrial and agricultural production, scientific research, domestic and foreign trade indispensable metering equipment, weighing instrument product technology level, will directly affect the level of modernization and society from all walks of life to im

28、prove economic benefits. The weighing device is not only to provide the weight data of single instrument, but also as the industrial control system and business management system is an integral part of, advanced industrial production automation and management modernization, it served to shorten oper

29、ating time, improve the operating conditions, reduce consumption of energy and raw materials, improve product quality and strengthening the management of enterprises, to improve management and other aspects of the role. Weighing device application has spread to various fields of national economy, ob

30、tained remarkable economic benefits. Therefore, weighing technology research and the development of weighing apparatus industry countries value it very much. 50 time metaphase electronic technology into promoting weighing apparatus manufacturing industry development. 60 time initial stage appears el

31、ectromechanical combination type electronic weighing instrument since, after 40 years of continuous improvement and perfection of Chinas electronic weighing instrument, from the initial mechanical and electrical combination type now to the development of the electronic and digital intelligent. The m

32、anufacture of electronic weighing instrument technology and application to get new development. Electronic weighing technology from static to dynamic weighing weighing metering method of development: from simulated measurement to digital measurement development; measurement characteristics from a si

33、ngle parameter measurement to multi parameters measurement development, especially to the fast weighing and the research and application of dynamic weighing. In recent years through the analysis of electronic weighing instrument product development and market demand at home and abroad, the trend of

34、the development of electronic weighing instrument is small, modular, integrated, intelligent; its technical performance trend is of high speed, high accuracy, high stability, high reliability; the functional trend is weighing control information and the control information and the intelligent functi

35、on; its application performance tends to be integrated and combination.Quantitative feeding belt is mainly composed of a mechanical scale body, motor, thyristor power control circuit, detecting circuit and device, controller ( containing the corresponding controller circuit, liquid crystal display u

36、nit ). The mechanical part includes: feeding feeding, weighing force transmission reduction system, belt tension automatic adjustment device, transmission and speed reducer, motor, belt; detection circuit and device mainly comprises: weighing sensor and its circuit, speed sensor and its circuit. The

37、 controller includes chip and MCU to realize some of the features needed auxiliary circuit, such as a A/D conversion circuit, the expansion of the circuit, the watchdog circuit.After the power is applied, the motor drives the belt begins to rotate, microprocessor according to current operating contr

38、ol motor speed, through a chain drive roller so that the belt running. Materials in the hopper fall on the blanking zone, through a belt delivery to the weighing zone, its weight through belt weigher body delivered to the weighing sensor, the sensor generates a force-electricity effect, the objects

39、weight is converted into known weight of objects with certain functional relationship between ( generally proportional to the relationship of signal ( voltage ) or current ). The signals are amplified by the amplifying circuit, the filter and then by a / D ( A/D ) for the conversion of digital signa

40、ls, and then sent to the microprocessor CPU, CPU constantly scan the keyboard and various function switch, according to the keyboard input and various functions of switch state the necessary judgment, analysis, instrumentation software to control various operations. Results of operations to the memo

41、ry storage device, display, CPU sends an instruction from memory, read to a display, or send the printer to print, at the same time it can according to the operator on the numeric keypad input given value by changing the control of motor speed to achieve the corresponding change of belt transmission

42、 speed, which can quickly and easily the realization of industrial control in what people need belt speed. General signal amplification, filtering, A/D conversion and signal processing in various instrument completed.The microcontroller technology and the development of sensor technology and the wid

43、e application of computer technology, electronic product updates speed to change rapidly. In the system design process, in addition to the realization of the basic functions of the system, but also increases the print and communication function, can be achieved and the other machines or equipment (

44、including the upper PC and a data storage device ) to exchange data. In addition, the system microcontroller section selects the compatibility better AT89Series MCU in the system, update time, requires only a little increase of hardware circuit, even just modify system control procedures can be achi

45、eved. In addition the, called can have on the practical application of volume overload, but not beyond the scope of the.To sum up, the systems main design idea is : the use of pressure sensors for pressure changes produced by the voltage signal, after the voltage amplifying circuit, and then after a

46、nalog to digital converter for converting the digital signal, the digital signal into the microcontroller. Single chip microcomputer after corresponding treatment, reach current referred to the weight of goods, and then displayed. At the same time, according to the operation personnel to the set val

47、ue, SCM through regulate the speed of the motor to the belt speed corresponding adjustment, in order to work when people want the belt speed.This system is composed of 5 parts: control, measurement, data display, the keyboard part part part part, and power supply circuit. Measuring portion is utiliz

48、ed for weighing sensors to detect the pressure signal, get weak electrical signals ( the design into a voltage signal ), and then through the processing circuit ( such as filter circuit, differential amplifier, ) after treatment, send A/D converter, analog quantities are converted into digital quant

49、ity output. The controller portion for receiving from the A/D converter output digital signal, through complex algorithms, the digital signal is converted to objects in the actual weight signal, and stores it in the storage unit. At the same time controller can also accept from the keyboard input of the digital spe