本文介紹了應用MCS251設計一個多功能、多用途的自動配料稱重顯示儀表。以Atmel公司生產的AT89C52Flash單片機為核心,采用了22$結構分辨率高達24位的AD7710芯片完成模數轉換,通過8279芯片完成鍵盤及顯示部分的控製,實現了RS2232接口與PC機之間的通訊,構成了可以完成自動配料的多功能儀表。通過軟件設計,加強了自動配料精度的控製,實現了故障自動報警、信息自動保存、多種配料控製方式等功能。該自動配料稱重儀表能實現4種原料的累加計量功能。
1　引　　言
隨著現代建築業對混凝土質量的要求不斷提高,老式攪拌站已經無法滿足工程要求,所以在國內市場上出現很多混凝土攪拌站生產廠家,攪拌站的種類也各種各樣。在混凝土生產過程中,物料的計量精度是保證混凝土質量的關鍵,在各種計量方式中,采用儀表作為獨立的計量設備是廣為采用的辦法。由於混凝土的生產環境比較惡劣,所以在設計混凝土配料儀表時必須針對環境的特殊性,才能使儀表有實用價值。另外,儀表和大功率的動力設備直接使用相同的電源,電源的幹擾很大,所以儀表應能有較強的抗幹擾能力。為了提高配料精度,采用高精度的A/D轉換芯片是必須的。多功能稱重配料顯示儀表內部主要包含以下6大部分:單片機控製電路、RS232通訊電路、模數轉換電路、輸入輸出電路、電源電路和鍵盤顯示電路。
多功能自動配料稱重儀表以微機作為控製係統的核心,可以保證係統在高效、快速的情況下工作,精度高,穩定性好,由於其內部含有可編程的信號放大器AD7710,所以可以直接和重量傳感器連接,簡化外圍電路,成本低。配料稱重儀表在混凝土攪拌站中將發揮重要作用,應用前景廣泛。
2　自動配料稱重儀表的構成及功能
211　配料稱重儀表的功能
該儀表的功能是用來實現對混凝土進行自動配料。通過程序控製相應閥門使一種物料落入稱重盤,傳感器將相應的壓力信號送至AD7710芯片,經模數轉換後,由8279芯片控製顯示電路顯示相應數值,當該種物料的重量與程序預設的值相符時(要考慮空中落差),開始下一種物料的配比。在計量配料過程中采用累加計量稱重的方法,當4種物料配比達到要求後就可以放入攪拌機進行攪拌。
212　主要技術指標
(1)電源:220VAC50Hz;(2)濕度:90%濕度(無凝結);(3)顯示範圍:12位(6位重量、6位配方);
(4)工作溫度:-10℃～40℃;(5)靈敏度:0～30mV;
(6)顯示分度:1,2,5,10,20,50,100,200;(7)采樣速度:200次/s;(8)接口:輸入電壓小於24V,開關量輸出電流小於500mA;(9)最大量程:60000;(10)傳感器輸出為20mV。
3　自動配料稱重儀表的硬件電路設計
應用MCS251設計一個多功能、多用途的稱重配料顯示儀表。在單片機控製電路中,通過AT89C52完成對各部分的實時控製,X5045芯片用於實現對係統電源監視同時提供看門狗定時器功能,其外部複位電路為整個係統提供上電複位操作;通過控製8279的相應引腳,完成鍵盤掃描、信息顯示;同時為了提升係統的存儲空間,擴展了外部RAM和ROM。在模數轉換電路中,由電阻應變式傳感器傳來的信號經AD7710芯片完成模數轉換,在硬件設計過程中要注意該部分使用獨立的+5V電源,相應引腳連接要注意去耦問題。在通訊電路中,利用MAX232完成單片機與外設的通訊連接,該芯片使用單一+5V電源供電,完成RS232電平與TTL電平的轉換,這是整個通訊部分的核心,同時要采用光電隔離裝置實現對幹擾信號的隔離。在電源電路中,根據係統設計需要,將有效值220V,50Hz交流電經變壓器降壓以及整流、濾波和穩壓操作提供3個獨立的直流電源,實現對各電路的驅動。設計中利用74HC574和74HC245芯片控製ULN2003和TLP521完成輸入輸出操作,鍵盤部分采用2×3鍵盤矩陣,顯示部分采用共陽極接法,配合8279實現按鍵功能及信息顯示。
4　配料稱重儀表的軟件電路設計
本係統軟件主要完成模數轉換、鍵盤操作、自動配料、LED顯示等功能。係統軟件主要由主程序、鍵盤控製子程序、模數轉換子程序、自動配料子程序、標定(比例關係)子程序(在按鍵分析子程序中)、參數設置子程序(在按鍵分析子程序中)等組成。其中,1號任務為8279顯示區數據刷新;2號任務為對AD7710寫控製字;3號任務為顯示電壓信號值;4號任務為讀AD7710子程序;5號任務為A/D數值處理;6號任務為按鍵分析子程序。
5　結　　論
通過對所設計的多功能、多用途的配料稱重顯示儀表進行試驗測試和實際應用分析,得到如下幾點結論:
(1)采用AD公司的24位A/D轉換芯片,轉換速度快,精度高,穩定性好,由於其內部含有可編程的信號放大器,所以可以直接和重量傳感器連接,簡化外圍電路。
(2)實現了RS232接口與PC機之間的通訊,構成了可以完成自動配料功能的配料儀表。
(3)通過軟件設計,加強了配料精度的控製,實現了故障自動報警、信息自動保存、多種配料控製方式等功能。
(4)該配料稱重儀表能實現4種原料(根據需要可調節)的累加計量功能。

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