隨著工農業的快速發展，對連續累計自動衡器的需求也愈來愈大，稱量的準確與否已成為影響人們生產生活的一個重要因素，這對配料秤的性能和質量提出了更高的要求。以往的配料秤都采用8位5l係類的單片機進行控製，而且在數據采集模塊采用的芯片轉換位數小，傳統的配料秤由於存在計量精度低、穩定性差、控製有滯後等缺點，論文采用AT91SAM7X256單片機設計了配料秤控製器，提高了測量精度和穩定性，並能實時控製。首先主要介紹了配料秤的基本組成結構、稱重原理，設計了硬件電路，介紹了各個模塊的硬件功能，包括芯片選擇、器件大小的選擇等。在此基礎上，設計了配料秤控製器的軟件部分。

1.配料皮帶秤的組成結構

先對被稱量的幾種物料給定一個質量比例，對這幾種物料進行累計計量並定量配比的衡器稱為配料秤。配料秤大體上可分為兩部分：機械秤體和變頻控製，變頻控製主要是變頻器和電機，機械秤體包括運輸皮帶、秤架、平行托輥、大皮帶、稱重托輥、前後滾筒等。由於該配料秤采用雙通道設計，因而有兩個速度通道和重量通道llJ，當一個通道出現故時，另一通道仍能正常工作，提高了配料效率。在配料皮帶秤的運行過程中，首先由給料機進行加料，物料落到運輸皮帶的落料段後，經由運輸皮帶傳輸到達有效稱量段，同時，裝在稱量段的四個稱重傳感器分別感受到重量信號，並將重量信號轉換為電信號，送人單片機。單片機采用累加法來計算物料重量。配料秤控製器將通過儀表盤顯示瞬時K8凯发登录入口值，並將瞬時值與給定值不斷進行比較，得到瞬時偏差。對偏差進行PID控製後，單片機發出控製命令控製執行結構——電機發出動作，通過不斷的調整電機轉速來改變配料秤的瞬時K8凯发登录入口，不斷減小偏差，使控製效果達到最優，提高了配料秤稱量的精確度。

2.配料秤控製器的硬件電路設計

配料秤控製器的硬件電路部分主要包括AT91SAM7X256單片機最小係統電路、3．3V電源電路、鍵盤與顯示接口電路、速度通道電路、重量通道電路(兩路)、通信電路等基本電路。由於采用了無測速傳感器技術，有時可省去速度通道電路。

2.1AT9lSAM7X256單片機最小係統電路配料皮帶秤控製器的主控芯片采用美國AT—MEL公司生產的AT91SAM7X256單片機。該單片機集成了ARM7TDMIARMThumb處理器，有高性能的32位RISC架構，高密度的16位指令集，具有低成本、低功耗、穩定性強等優點，能夠滿足設計指標要求。AT91SAM7X256單片機最小係統的電路如圖3所示。該電路中，電源電壓：VDDIN一3．3V，VDDIO一3．3V．VDDOUT一1．8V，VDDCORE一1．8V，VDDFLASH一3．3V單片機外接18．432MHz的晶振。PA11和PAi0這兩個引腳被配置為Ic模塊的引腳，單片機與鐵電存儲器FM24C16通過這兩個引腳相連。

2.2鍵盤、顯示接口電路

鍵盤與顯示接口電路通過SPI接口和單片機進行通信。采用BC728l作為該電路的控製芯片，BC7281是8位／16位LED數碼管顯示及鍵盤接口專用控製芯片，它的驅動輸出極性及輸出時序均為軟件可控。顯示電路用於4位K8凯发登录入口、8位累計量以及控製器的工作狀態等的顯示。鍵盤電路上安有2O個鍵，分別是上下移動鍵、6個功能鍵(主要用於控製調零、掛碼、實物標定、數字輸入等)、10個數字鍵、鎖鍵、結束鍵。

2.3 3．3V電源電路設計

電源電路為整個配料秤控製器提供能量，提供的電壓是否穩定、保護電路是否合理、對芯片是否有損壞、輸入／出電壓電流是否合理穩定、能否降低紋波噪聲，這些都是設計電源電路需要考慮的問題。

2．4重量通道電路

由於采用雙通道設計，因而重量通道電路有兩路，分別為前向通道和後向通道。前後兩向通道之間的距離為0．6m，皮帶的寬度為1In。采用中原電測公司生產的的CZL6F型號的壓力傳感器來實現重量數據的采集。當有重物通過配料秤有效稱量段時，傳感器的橫粱受壓，根據壓力傳感器的原理，貼在上麵的電阻應變片產生形變，該形變直接導致阻值變化，電橋電路將電阻變化轉換為電壓變化，實現了重量信號到電信號的轉變。設計采用CS5532芯片進行A／D轉換，該芯片為16／24位ADC芯片。由現場的實測數據可得，在外接晶振為4．096MHz，字速率wR3-WR0位為1000的前提下，CS5532ADC轉換器的采樣頻率為3200Hz。

2．5通信電路

設計采用RS一232C和RS一485串行通信電路。RS一232C是目前最常用的一種串行通信接口，主要用於短距離的通信，如配料秤和上位機的通信。配料秤控製器采用8P3232芯片實現RS一232C通信。RS一485主要用於長距離的通信，如與現場的其他設備進行通信。

3.配料秤控製器的軟件設計

由於整個配料秤控製器軟件龐大、複雜，因此設計將FreeRTOS操作係統移植到AT91SAM7X256單片機上，將複雜的係統分成各個任務，分模塊進行執行，合理而有效的利用了CPU資源，使應用軟件的設計更為簡化，而且該係統具有多任務處理能力，便於其進行實時、同步、可靠的處理數據。配料秤控製器的主程序是將Fre—eRTOS操作係統移植到AT91SAM7X256單片機上，首先配置各處理器，初始化係統。接著開啟各個任務，分別為秒任務、皮帶速度和重量檢測任務、電機轉速控製任務，通信任務，各個任務輪流執行。FreeRTOS操作係統主要負責協調各模塊任務之問的工作，給各子程序合理的分配空間。通過程序設定任務執行的優先級，優先級高的任務先執行。控製算法的軟件流程主要為：開始一一給定設定值一計算偏差、偏差變化一PID控製一輸出一結束。

4討論

由於配料秤的工作現場環境惡劣，傳統的51係列的單片機控製精度低，不足以滿足現場的需求。采用32位的ARM係列單片機後，經過實驗測量，其精度可達到l。

5結論

該配料秤控製器基於AT91SAM7X256單片機設計，實現了對配料秤K8凯发登录入口及時、準確控製，從而可實現各物料K8凯发登录入口的準確配比。經砝碼標定可得，將0．1t的標準砝碼放到秤架上，顯示器顯示0．099t，稱量精確度達到1%，並具有抗幹擾性強、控製實時性強，但其對現場的隨機變化缺乏控製的靈活性。

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