自動供料機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 自動供料機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書緒論隨著電子稱重技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,各種控制器件可靠性的提高和功能的不斷完善，使得有可能對工業(yè)生產(chǎn)中，多種物料配比制造某種產(chǎn)品的過程實(shí)現(xiàn)自動的稱重計(jì)量，這就是自動配料控制系統(tǒng)。自動配料系統(tǒng)在飼料加工、食品加工、化工、治煉、鑄造等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景，可以對這些行業(yè)提高勞動生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低消耗起到重要的作用。例如在飼料行業(yè)，通常飼料中包括十幾種原料，以前采用人工配料，勞動強(qiáng)度很大，生產(chǎn)效率低，配料的精度也不高，同時(shí)人工操作的損耗也較大。配出的飼料質(zhì)量不穩(wěn)定，成本也較高。采用自動計(jì)量配料系統(tǒng)后，各種原料的放料

2、、進(jìn)料、稱重計(jì)量、出料、拌料、卸料完全實(shí)現(xiàn)了自動化，上述問題都可以很好地解決。配料生產(chǎn)的質(zhì)量決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，決定著全廠的生產(chǎn)狀況，配料生產(chǎn)的自動控制對提高產(chǎn)品質(zhì)量起著舉足輕重的作用。自動配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本著“簡捷、安全、實(shí)用、可靠”的原則，及時(shí)掌握和了解配料生產(chǎn)工藝流程的運(yùn)行工況、工藝參數(shù)的變化，優(yōu)化生產(chǎn)，保證質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高管理水平，使生產(chǎn)長期穩(wěn)定地運(yùn)行，取得最佳效益。1河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1 總體方案設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)要求1、要求:(1)、8098 單片機(jī)及外圍電路組成 1、 8279 芯片擴(kuò)展 EPROM2、測量及外圍電路2、設(shè)計(jì)內(nèi)容:硬件設(shè)計(jì):(1)、電源部分

3、(3)、單片機(jī)外圍電路(5)、系統(tǒng)干擾軟件設(shè)計(jì): 1、放料機(jī)構(gòu)2、稱重計(jì)量系統(tǒng) 表。對于精度要求不高的場合，可選用 0.05 級傳感器，以降低成本;對于精度要求較高的場合，選用 0.02 級傳感器。由于物料送入計(jì)量斗對傳感器產(chǎn)生沖擊，因此傳感器的選擇要留有余量。一般傳感器容量要滿足下式要求。n1.67(F1+F2)?nn: 傳感器個(gè)數(shù)N: 傳感器額定載荷F1:計(jì)量斗自重F2:額定配料量4河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書這樣就可以保證傳感器的使用壽命。在粉塵較大和有腐蝕性物質(zhì)的場合，應(yīng)將傳感器用一些柔性材料罩起來，保護(hù)傳感器。計(jì)量斗的設(shè)計(jì)要注意物料的安息角和混合后的流動性，要保證放料時(shí)將計(jì)量斗

4、內(nèi)的全部物料迅速排放掉，不應(yīng)有物料殘留在側(cè)壁上。出料機(jī)構(gòu)應(yīng)與計(jì)量斗成為一個(gè)整體，不對計(jì)量精度產(chǎn)生影響。如有必要加裝破拱裝置，此裝置也要與計(jì)量斗形成一個(gè)整體或采用柔性連接。稱重儀表應(yīng)選擇內(nèi)分辨率高，A/D 轉(zhuǎn)換速度快，抗干擾性強(qiáng)的產(chǎn)品。3、中心控制系統(tǒng)中心控制系統(tǒng)是由單片機(jī)控制系統(tǒng)組成的。系統(tǒng)采用 8098 單片機(jī)，8098 是準(zhǔn)16 位嵌入式微控制器(內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為 16 位，外部數(shù)據(jù)總線為 8 位)，它與 MCS-96系列中的其他芯片相比，具有性能高、功能全、售價(jià)低廉、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。8098采用 48 引腳雙列直插式封裝，如圖 1-3 所示: 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書河南機(jī)電高等

5、?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 將傳感器測量的被測對象信號輸入到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的通道為前向通道。2.1.1 傳感器傳感器是把被測參數(shù)的信息作為輸入?yún)?shù)(如:溫度、壓力等)轉(zhuǎn)換為電信號輸出，稱為一次變換。傳感器輸出的電信號，一般能直接用儀器、儀表顯示或用作控制信號。但有時(shí)需對這種信號進(jìn)行再加工，稱為二次變換，也稱為調(diào)理、完成二次變換的電路稱為測量電路或調(diào)理電路。在該系統(tǒng)中我們選用稱重傳感器。稱重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕牧?電轉(zhuǎn)換裝置，是電子衡器的一個(gè)關(guān)鍵部件。能夠?qū)崿F(xiàn)力-電轉(zhuǎn)換的傳感器有多種，常見的有電阻應(yīng)變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用于電子天平，電容式用于部分電子吊秤，而絕大多數(shù)

6、衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應(yīng)變式稱重傳感器。電阻應(yīng)變式稱重傳感器結(jié)構(gòu)較簡單，準(zhǔn)確度高，適用面廣，且能夠在相對比較差的環(huán)境下使用。因此電阻應(yīng)變式稱重傳感器在衡器中得到了廣泛地運(yùn)用。稱重傳感器由敏感元件+傳感元件+測量電路組成，其中:敏感元件電阻應(yīng)變計(jì); 傳感元件彈性體; 測量電路惠斯通電橋。稱重傳感器被喻為電子衡器產(chǎn)品的心臟，它的性能在很大程度上決定7河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 了電子衡器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)電子衡器時(shí)，經(jīng)常要遇到如何選用稱重傳感器的問題。關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和安全性。環(huán)境給稱重傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面:(1)高溫

7、環(huán)境對稱重傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。 (2)粉塵、潮濕對稱重傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。(3)在腐蝕性較高的環(huán)境下，如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響，應(yīng)選用外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩，抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。(4)電磁場對稱重傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下，應(yīng)對傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查，看其是否具有良好的抗電磁能力。(5)易燃、易爆不僅對傳感器造成徹底性的損害，而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。其次是如何對稱重傳感器數(shù)量和量程作出選擇。傳感器數(shù)量的選用是根據(jù)電子衡器的用途、秤體

8、需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來說，秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只稱重傳感器，但是對于一些特殊的秤8河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器，一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。稱重傳感器量程的選用可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動載等因素綜合評價(jià)來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的

9、因素，保證稱重傳感器的安全和壽命，再次，要考慮各種類型傳感器的適用范圍。 傳感器型式的選擇主要取決于稱量的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱量安全可靠;另一方面，要考慮廠家的建議。廠家一般會根據(jù)傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)型式、彈性體的材質(zhì)等特點(diǎn)規(guī)定傳感器的適用范圍，譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計(jì)價(jià)秤、平臺秤、案秤等;鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等;鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡、天車秤等;柱式傳感器適用于汽車衡、動態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。1、傳感器信號的采樣/保持當(dāng)傳感器將非電物理量轉(zhuǎn)換成電量，并經(jīng)放大、濾波等一系列處理后，需經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能送入計(jì)

10、算機(jī)系統(tǒng)。在對模擬信號進(jìn)行模數(shù)變換時(shí)，從啟動變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出，9河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書需要一定的時(shí)間，即 A/D 轉(zhuǎn)換器的孔徑時(shí)間。當(dāng)輸入信號頻率提高時(shí)，由于孔徑時(shí)間的存在，會造成較大的轉(zhuǎn)換誤差。要防止這種誤差的產(chǎn)生，必須在 A/D 轉(zhuǎn)換開始時(shí)將信號電平保持住，而在 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能跟蹤輸入信號的變化，即對輸入信號處于采樣狀態(tài)。能完成這種功能的器件叫采樣/保持器，從上面分析也可知，采樣/保持器在保持階段相當(dāng)于一個(gè)“模擬信號存儲器”。在模擬量輸出通道，為使輸出得到一個(gè)平滑的模擬信號，或?qū)Χ嗤ǖ肋M(jìn)行分時(shí)控制時(shí)，也常使用采樣/保持器。(1)采樣/保持器原理采樣/保持器由存

11、儲電容 C，模擬開關(guān) S 等組成，如圖 2-1 所示。當(dāng) S 接通時(shí)，輸出信號跟蹤輸入信號，稱采樣階段。當(dāng) S 斷開時(shí)，電容 C 兩端一直保持?jǐn)嚅_的電壓，稱保持階段。由此構(gòu)成一個(gè)簡單的采樣/保持器，實(shí)際上為使采樣/保持器具有足夠的精度，一般在輸入級和輸出級均采用緩沖器，以減少信號源的輸出阻抗，增 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(2)集成采樣/保持器 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2、傳感器與微機(jī)的接口表 2-2 傳感器與微機(jī)的基本接口 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書圖 2-3 多通道同步型組成原理框圖 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書圖 2-5

12、 CF355/356/357 的引腳排列和應(yīng)用電路河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 果兩輸入端都加上比負(fù)共模電壓更低的電壓，集成運(yùn)放便輸出“高”，因此在具有正反饋的電路中，例如振蕩器和電壓比較器中應(yīng)該限制輸入端出現(xiàn)過大的電壓，以防止上述現(xiàn)象的發(fā)生，在反相端輸入的線性放大器中不會出現(xiàn)上述故障。由于這些運(yùn)放輸入電阻大，速度高，應(yīng)對供電加去耦電路。當(dāng)閉環(huán)增益大于 5 時(shí)，不要使用 CF357，否則會引起自激，因?yàn)榇藭r(shí)運(yùn)放內(nèi)部電路的補(bǔ)償電容已顯得太小了。這三種運(yùn)放的使用溫度范圍為 0 攝氏度,70 攝氏度，經(jīng)過比較在這里我們選用 CF356 作為該自動配料系統(tǒng)的集成運(yùn)放。2.1.3 A/D 轉(zhuǎn)換及其

13、與單片機(jī)接口,、A/D 轉(zhuǎn)換器的類型A/D 轉(zhuǎn)換器是把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件，簡寫為 ADC，ADC 的品種多。按工作原理分，ADC 有:(,)并行式和并,串式 ADC并行式 ADC 速度最高，但電路復(fù)雜，一般是 8 位以下，除要求轉(zhuǎn)換速度特別高的場合外，一般較少使用。并,串式 ADC 是并行與串行相結(jié)合的 ADC。它的速度也很高，但比并行慢一些，電路比并行式簡單些，價(jià)格也低一些，是速度與電路復(fù)雜程度16河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的一個(gè)較好的折衷，用得比較多。(,)逐次逼近式 ADC這種 ADC 轉(zhuǎn)換速度中等，精度高，但抗干擾能力不強(qiáng)，價(jià)格不高，是工業(yè)控制中用得最多的一種。(,)雙積

14、分式 ADC 這種 ADC 轉(zhuǎn)換速度慢，精度高，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格低，適用于要求抗干擾能力強(qiáng)對速度要求不高的場合，如數(shù)字電壓表或參數(shù)變化緩慢的控制系統(tǒng)和參數(shù)(比如熱電偶)。(,)計(jì)數(shù)比較式 ADC這種 ADC 也稱為反饋比較式、跟蹤比較式、隨動系統(tǒng)式或計(jì)數(shù)式 ADC。計(jì)數(shù)式 ADC 電路簡單，價(jià)格低廉，但它的速度慢(比雙積分式快一些)，精度不高，抗干擾能力差，因此很少使用。各種 ADC 中，以并行式速度最高，轉(zhuǎn)換時(shí)可小到數(shù)十毫微秒，以雙積分式最慢，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 200ms?？垢蓴_能力以雙積分式最強(qiáng)，共橫抑制比可達(dá) 140db?？垢蓴_能力最差的是計(jì)數(shù)式。成本以并行式最高，雙積分式較低。雙積分式和逼

15、近比較式達(dá)到較高的精度。總起來看，逐次逼近式較好地兼顧丁性能與成本，因此在自動配料控制系統(tǒng)中選用它。 ,、逐次逼近(逐次比較)型 ADC 的選用及其工作原理ADC 由比較器、D/A 轉(zhuǎn)換器(DAC)，逐次逼近寄存器(SAR)和控制邏輯組成。17河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書下表列出了幾種常用的八位 ADC 的性能指標(biāo)。這些單片集成芯片都是 CMOS 逐次逼近 ADC，功耗不大于 30mw。AD7574 和 AD570 是高速 ADC。這些器件的價(jià)格都不高，特別是前 3 種。表 2-3 常用 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) 型號 精度 轉(zhuǎn)換間 轉(zhuǎn)換時(shí)內(nèi)部時(shí)鐘模擬輸入啟動電源基準(zhǔn)(LSB)

16、(s) 間(s) KHZ (V) 信號 (V) 電壓(V) ADC0801 ?1/4 有 用內(nèi)部振單極性差動完整外接鎖 蕩器或外 0,+5 負(fù)脈 ADC0804/ ?1 +5V存 接 沖 0805 ADC0809 ?1 8路單電器 100, 16 路單極性 外接 10,單極性 完整源100 三 1460 ADC0816 ?1/2 0,+5 128 0,+5 正脈+5V 外接 態(tài)沖-10 ADC7574 ?1 15 0,-10 負(fù)脈沖 AD570 ?2 25 非三態(tài) 內(nèi)有 單 0,10 雙下跳內(nèi)部內(nèi)部極性 0,?5 沿啟有 有動AD570 內(nèi)部有高精度基準(zhǔn)，其余幾種 ADC 圴需外接基準(zhǔn)電壓。A

17、DC57018河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書雖然有 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存器，但它不是可控之態(tài)的，在與微處理器連接時(shí)應(yīng)注意到這一點(diǎn)。其余幾種 ADCR 的輸出鎖存器都是可控之態(tài)，即當(dāng)它不向外輸出數(shù)據(jù)時(shí)，對外提高阻抗的，不要注意到 ADC 對啟動信號的要求，AD570 是下跳治啟動，低電平轉(zhuǎn)換和輸出。其它幾種 ADC 要求脈沖信號作為啟動信號，只要在啟動端加一個(gè)表(1)所指出的脈沖信號，即可開始并進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。綜上，從表中和分析中可以看出選用 ADC0809 較好。在這里我們就選擇 ADC0809 的 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器以用作自動配料控制系統(tǒng)。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 河南

18、機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書圖 2-7 開關(guān)量的后向通道示意圖 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書圖 2-10 光電耦合輸出端口 圖 2-11 8279 光電耦合輸出端口 2.2.2 繼電器固態(tài)繼電器簡寫為 SSR，是一種全部由固態(tài)電子元件(如光電耦合器、晶體管、可控硅電阻、電容等)組成的無觸點(diǎn)開關(guān)器件。與普通繼電器一樣，它的輸入側(cè)與輸出側(cè)之間是電絕緣的。但是與普通電磁繼電器相比，SSR 體積小，開關(guān)速度快，無機(jī)械觸點(diǎn)，因而沒有機(jī)械磨損，不怕有害氣體腐蝕，沒有機(jī)械噪聲，耐振動、沖擊，使用壽命長。它在通斷時(shí)沒有火花和電弧，有利于防爆，干擾小(特別對微弱信號回

19、路)。另外,SSR 的驅(qū)動電壓低,電流小，易于與計(jì)算機(jī)接口。因此 SSR 作為自動控制的執(zhí)行部件得到越來越廣泛的應(yīng)用。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書陰極 K 的電位 UK(即電壓 UAK=UAUK0)的條件下當(dāng)控制極 G 的電壓 UG(相對于陰極電位)大于某值(觸發(fā)電壓)UGO 時(shí)才能觸發(fā)，使 A、K 導(dǎo)通短接。觸發(fā)之后用改變 UG 的大小或方向的方法不能阻斷，只有令 UAK?0,才會截止。若此時(shí)保持 UG?0，那么即使 UAK0，可控硅仍不導(dǎo)通?？傊?，單向可控硅單向?qū)?，單?UG0)觸發(fā)，雙零(UAK 過零，UG 保持 UG?0)阻斷。而雙向可

20、控硅相當(dāng)于兩個(gè)單向可控硅反向并聯(lián)，它們有三個(gè)極，如圖所示，即主極 P2 和 P1 以及控制極 G。對向可控硅進(jìn)行測試可知，雙向可控硅無論 Up0(Up=Up2Up1)或 Up0 且大于某數(shù)值后，4N25 的光敏三極管流過集電極電流。它在 R2 上產(chǎn)生壓降使三極管 T1 截止，從而使單向可控硅 SCR 的 G 極電位高于陽極 K 電位，觸發(fā) SCR。SCR 中的電流流過 R，在 R 上產(chǎn)生的壓降的絕對值大于觸發(fā)電壓 UGO，觸發(fā)了雙向可控硅 BCR，使?與?點(diǎn)短路。R 上壓降的極性因加于?、25河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ?間電壓極性而異，但這不影響觸發(fā) BCR。若 VIN=0，那么在?

21、、?間電壓過零之后，BCR 被阻斷。在圖 2-12 中，只要 VIN0 且足夠大，就可觸發(fā) SCR，因而觸發(fā) BCR，并不需要等到?、?間電壓接近于零才觸發(fā)，因而才稱為非零開關(guān) ACSSR。圖中，R1 和 C1 是防止電壓涌浪的吸收回路，也封裝在外殼內(nèi)。 2.2.3 D/A 轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)接口D/A 轉(zhuǎn)換器簡寫作 DAC。D/A 轉(zhuǎn)換器的種類很多，就工作原理而言，可分為機(jī)電阻型(電流輸出型)和 R-2R 電阻網(wǎng)絡(luò)型(電壓輸出型)。R-2R 電阻網(wǎng)型 DAC 也稱為 T型電阻 DAC。這是一種電壓輸出型 DAC。8 位 DAC 品種很多，表 2-4 列出了一些 8位 DAC 的性能指標(biāo)。表

22、2-4 常用 8 位 DAC 的參數(shù)26河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書型號 分辨率精度 非限性 建立時(shí)間基準(zhǔn)電供電輸入寄功耗說明(位) (ns) 壓(v) 電壓存器 (mW)(v)AD1408 8 250 +5 +5，15 無 33 均 為 0.1% ,權(quán)電 DAC0800 8 100 無 20 0.1% 1LSB ,阻 型 4.5,18AD7524 8 10, +15,單緩沖 20 均 0.1% ,+10 15 為T形電阻型 DAC0832 8 10 1000 10, +5,雙 20+10 15 緩沖 DAC82 8 內(nèi)有 15，無 權(quán)電阻 1LSB , 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明

23、書 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書沖作用。圖 2-14 DAC0832 與 8098 單片機(jī)的接口電路 XFERXFERCSCS 的端和在單片機(jī)執(zhí)行一條輸出指令時(shí)，立即在，出現(xiàn)一個(gè)負(fù)脈沖并把 8 位數(shù)據(jù)從 P3 口輸出，脈沖為低電平期間，把 8 位數(shù)據(jù)送到 DAC0832 的“8位輸入寄存器”和“8 位 DAC 寄存器”并到達(dá)“8 位 D/A 變29河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書換器”開始 D/A 變換。當(dāng)脈沖上升沿之后，數(shù)據(jù)被鎖存在“8 位輸入寄存器”和“8 位 DAC 寄存器”，因而輸出指令執(zhí)行完之后，P3 口上數(shù)據(jù)的變化不會改變D/A 變換結(jié)果。一般在此電路正式使用以前,先要進(jìn)行

24、調(diào)整，包括調(diào)試零點(diǎn)和增益。 2.3 8279鍵盤/顯示芯片及其接口電路設(shè)計(jì)2.3.1 8279 芯片簡介8279 芯片是一種專用于鍵盤顯示器的接口器件，它能對顯示器自動掃描，能識別鍵盤上閉合鍵的鍵號，提高 CPU 的工作效率。8279 內(nèi)部有鍵盤且 FIFO(先進(jìn)先出堆棧)傳感器，雙重功能的 88,64B RAM，鍵盤控制部分可控制 88,64 個(gè)按鍵或控制 88 陣列方式的傳感器。該芯片能自動消除鍵抖動并且具有雙鍵鎖定保護(hù)功能。顯示 RAM 的容量為 168，即顯示器最大配置可達(dá) 16 位 LED 數(shù)碼顯示，這里我們簡單介紹一下 8279 的引腳,工作方式，命令字及接口電路設(shè)計(jì)。1、8279

25、 引腳及功能8279 是具有 40 個(gè)引腳的雙列直插式封裝的芯片，其引腳及功能如圖 2-15 所示。30河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 圖 2-15 8279 引腳及功能(a) 管腳配置 (b) 引腳功能 ?顯示方式河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書3、8279 的命令字及其格式 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1、譯碼電路河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2、驅(qū)動電路(a)引腳排列圖 (b)每個(gè)單元結(jié)構(gòu)圖河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書圖 2-17 75491 引腳和結(jié)構(gòu)2.4.1 EPROM 的功能和參數(shù) 表 2-5 的 EPROM 都是 NMOS 型。與 NMOS 型 EPRO

26、M 相對應(yīng)的 CMOS 型 EPROM 分別為 27C16、27C32、27C64、27C128、27C256、27C512。NMOS 與 CMOS 型的輸入和輸出均與 TTL 兼容，區(qū)別主要是 CMOS 型 EPROM 的讀取時(shí)間更短，消耗功率更小。表 2-5 常用的 EPROM 芯片的主要技術(shù)特性型號 2716 2732 2764 27128 27256 27512容量(字節(jié)) 2k 4k 8k 16k 32k 64k引腳數(shù) 24 24 28 28 28 28讀出時(shí)間(ns) 35,450 200 200 200 200 200 最大工作電流(mA) 75 100 75100 100 12

27、5 最大維持電流(mA) 35 35 35 40 40 40注:EPROM 的讀出時(shí)間按型號而定，一般在 100,300ns 間，表中列出的為典型值。35河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書表 2-4 的讀取時(shí)間是典型值，實(shí)際上同一種型號的不同規(guī)格的器件的讀出時(shí)間也不相同。例如 Intel 公司的 2764 和 2764-25 的讀取時(shí)間為 250ns，2764-3、27C64A-3 和 2764-30 的讀出時(shí)間為 300ns 等。在這里我們選用 27256 作為微機(jī)系統(tǒng)的外部程序存儲器。圖 2-18 是 27256 外引腳排列和功能圖，各引腳的功能如下:A0,A14:地址輸入線0,0:三態(tài)數(shù)

28、據(jù)總線，讀或編程校驗(yàn)時(shí)為數(shù)據(jù)輸出線，編程時(shí)為數(shù) 07據(jù)輸入線。維持或編程禁止時(shí) 0,0 是高阻抗; 07CE:選片信號輸入線,“0”(即 TTL 低電平)有效;OE:讀選通信號輸入線，“0” 有效V:編程電源輸入線，V 的值芯片型號和制造廠商而異; PPPP 圖 2-18 27256 外引腳排列和功能圖河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 V 讀 V1L V1L 5v 數(shù)據(jù)輸出 ccV 禁止輸出 V1L V1H 5v 高阻 XXV 維持 V1H 任意 5v 高阻 cc編程 V1L V1L 注? 注? 數(shù)據(jù)輸入 編程校驗(yàn) V1H V1H 注? 注? 數(shù)據(jù)輸出 編程禁止 V1H V1H 注? 注?

29、高阻V 選 擇 編 V1L V1L 注? 數(shù)據(jù)輸出 cc程 校 驗(yàn)V 注?:智能編程 12.0V,13.0V 快速脈沖編程 12.5V,13.0V PP37河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書V?: 智能編程 5.75V,6.25V 快速脈沖編程 6.0V,6.5V CCEPROM 的各種工作方式如下:1、 讀方式:系統(tǒng)一般就工作于這種方式，工作于這種方式的條件是:片選控制線和輸出允許控制線同時(shí)為低電平。 CEOE2、 保持方式:芯片進(jìn)入保持方式的條件是:片選控制線為高電平。CE 此時(shí)輸出為高阻抗懸浮狀態(tài)，不占用數(shù)據(jù)總線。V3、 編程方式:EPROM 工作于這種方式的條件是:端施加規(guī)定的電 PP

30、壓，CE 和 OE 端施加合適的電平(不同芯片要求不同)，這樣就能將數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)固化到指定的地址空間。V4、 編程校驗(yàn)方式:端保持相應(yīng)的高壓按讀出方式操作，讀出已固 PP化的內(nèi)容，以校驗(yàn)寫入的內(nèi)容是否正確。5、 編程禁止方式:當(dāng)片選信號 CE 無效時(shí)輸出成高阻狀態(tài)。6、 禁止輸出:雖然 CE=0，芯片被選中，但由于 OE=1，使輸出三態(tài)門被封鎖，故輸出為高阻抗懸浮狀態(tài)，不占用數(shù)據(jù)總線。 2.4.2 27256 與 8098 的接口連接河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書電子系統(tǒng)為降低運(yùn)行成本一般都使用 220V/50HZ 工頻交流市電，而電子設(shè)備內(nèi)部使用的一般都是穩(wěn)恒直流電，因此需要把交流電轉(zhuǎn)

31、換成直流電。將交流電變換成穩(wěn)恒直流電的設(shè)備稱為穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓電源依據(jù)其工作原理的不同又可分為線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路，在這里我們選用線性穩(wěn)壓電路。線性穩(wěn)壓電路利用線性反饋和調(diào)節(jié)原理實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能，它的工作原理如圖 2-20所示: 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書3 軟件設(shè)計(jì)圖 3-1 輸出 TTL 電平的前向通道 根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)連接方式以及控制系統(tǒng)的要求，A/D 轉(zhuǎn)換采樣的方式主要有以下三種:中斷方式、程序查詢方式、定時(shí)采樣方式，這里選用程序查詢方式。如圖 2-6(ADC0809 與 8098 單片機(jī)的接口

32、電路)所示。0809 芯片為逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器。它有 8 個(gè)模擬輸入通道，其時(shí)鐘直接取自 8098 ALE 信號。因它的時(shí)鐘頻率范圍為 101200khz，典型值為 640khz。用 P2.7 來控制 A/D 轉(zhuǎn)換啟動與轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取。0809 的地址鎖存端(ALE)與啟動端(START)相連，利用 P2.7 和提供的信號將由 P0.0P0.3 提供的 4 位地址送入 0809 中進(jìn)行鎖存、譯碼。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí) 輸出高電平，可作為轉(zhuǎn)換結(jié)束的中斷或查詢信號。設(shè)在該接口電路中，要求在 P1.0 同步脈沖控制下，對 8 路模擬輸入量42河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書依次采樣。程序清單如下:

33、START : MOV R0, #00H ;RAM 緩沖區(qū)地址置初值MOV R2, #0AFMOV R7, #00H :循環(huán)計(jì)數(shù)器置初值MOV R5, #00HMOV R6, #10H :通道計(jì)數(shù)器置初值MOV DPTR,#7FF0H :通道地址寄存器置初值 WXT : JB P1.0 , WXT :等待選通脈沖(負(fù))出現(xiàn) MLO : MOVX DPTR,A :啟動 0809 轉(zhuǎn)換MOV 30H, #0AH :延遲DL : DJNZ 30H, DL WEND : JB P3.3, WEND ;等待 A/D 結(jié)束MOVX A,DPTR ;讀取結(jié)果INC R2 MOV P2, R2 ;指向數(shù)據(jù)緩沖

34、區(qū)地址MOVX R0, A ;送入 1300HINC DPTR ;指向下一通道 DJNZ R6, MLO ;判通道計(jì)數(shù)器減為“0”否, DJNZR7, ML1 ; 判循環(huán)計(jì)數(shù)器減為“0”否,43河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書ACALL PDATA ;調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序AJMP STARTML1 : INC R5 :返回通道緩沖區(qū)MOV R2, #0AFHMOV A, R5 ;8 個(gè)通道再循環(huán)一遍MOV R0, AMOV R6, #10HAJMP MLO 3.2 8279 鍵盤,顯示軟件設(shè)計(jì)8279 的基本程序有三大塊:一塊是 8279 初始化程序，一塊是顯示程序，另一塊為鍵盤處理程序。初始化

35、程序主要送入各種命令字，一般放在主程序中，顯示程序編為顯示子程序，鍵盤處理程序常放在中斷服務(wù)程序中。1、8279 初始化程序8279 初始化主要是給 8279 設(shè)定鍵盤顯示方式，送分頻系數(shù)，消除命令等等，初始化程序流程如圖 3-2 所示初始化程序,MOV DPTR，#7FFFH;命令/狀態(tài)口地址 DPTRMOVA，#OD1H;清顯示命令字 送A44 MOVA，#34H;送分頻系數(shù)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書MOVA，#90H;寫顯示 RAM 命令，地址自動加 1MOVRX，DPTR，A;寫顯示 RAM 命令送地址口, MOVRO，#30H;字段碼首地址 RO 3、鍵盤處理程序河南機(jī)電高等

36、?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 圖 3-5 鍵盤處理程序流程圖 圖 3-6 主程序流程圖程序如下:PUSH PSW; 保護(hù)現(xiàn)場MOVA，A #40H;設(shè)置讀鍵盤 FIFORAM 命令字,MOVDPTR，#TFFFH;命令狀態(tài)口地址 DPTR MOVXDPTR，A,MOVPPTR，#7EFFH;s 數(shù)據(jù)口地址 DPTR MOVXA，DPTR;鍵盤數(shù)據(jù)讀入 ALJMP KEY1;轉(zhuǎn)入 KEY1 鍵值處理程序47河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書POP PSW;恢復(fù)現(xiàn)場RETI;中斷返回48河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第4章 系統(tǒng)抗干擾措施工業(yè)現(xiàn)場中的各種干擾一般都是以脈沖的形式進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)，干擾穿

37、入系統(tǒng)的渠道主要有 3 條:過程通過干擾，干擾通過與主機(jī)相連的各種通道進(jìn)入;空間電磁干擾，通過電磁波輻射串入系統(tǒng);拱電系統(tǒng)干擾。對于過程渠道干擾，可以采用在前后向通道之間采用光電耦合器隔離，避免了外部設(shè)備的電源干擾，防止了被控對象電溶的強(qiáng)電反竄，有效的仰制瞬間尖峰及其他噪聲的干擾。對于空間電磁干擾，由于其強(qiáng)度小，而且電磁干擾可用良好的屏蔽與正確的接地，高頻濾波加以解決。對于拱電系統(tǒng)干擾，我們可以采用集成穩(wěn)定電路，可以有效地減少強(qiáng)電干擾隨機(jī)出現(xiàn)沖出脈沖進(jìn)入微機(jī)的機(jī)屏。故單片機(jī)應(yīng)重點(diǎn)防止過程通過和拱電系統(tǒng)干擾。系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)主要從軟件和硬件兩個(gè)方面考慮。在單片機(jī)軟件上，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在進(jìn)行數(shù)

38、據(jù)處理之前，先對采樣值進(jìn)行數(shù)字濾波處理。在硬件方面的 抗干擾措施包括:選用帶有高頻濾波穩(wěn)壓，隔離 UPS，以確得系統(tǒng)在電網(wǎng)事故發(fā)生后系統(tǒng)仍能及時(shí)地將數(shù)據(jù)存盤;采用具有自保護(hù)的開關(guān)電源，在電源輸出發(fā)生短路時(shí)，能自動斷開，提高系統(tǒng)可靠性;系統(tǒng)中開關(guān)信號和脈沖信號通過光電隔離后再辦理入單片機(jī)系統(tǒng);系統(tǒng)采用合理的電路布局，考慮的印刷電路線和電源去耦。軟件措施和硬件措施同時(shí)使用，極大地提高了系統(tǒng)的干擾能力。49河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書結(jié)束語隨著電子科技的發(fā)展，對于傳統(tǒng)的配料系統(tǒng)已不能滿足人們對于質(zhì)量、效益的需求，自動配料控制系統(tǒng)是社會生產(chǎn)力發(fā)展的方向，它具有質(zhì)量高、速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。研究本課題具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。本設(shè)計(jì)主要介紹了自動配料控制系統(tǒng)的核心部分，以 8098 單片機(jī)為控制中心的配料系統(tǒng)，對于其機(jī)械部分在這里沒有作過多的介紹。經(jīng)過分析和論證，本設(shè)計(jì)達(dá)到了應(yīng)有的要求。但由于本次設(shè)計(jì)時(shí)間倉促，有些地方可能存在著缺陷和不足，有待于提高和完善，我們真誠的希望能夠接受老師的批評和指導(dǎo)，使我們更好地進(jìn)步和提高50河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書致謝光陰似箭，畢業(yè)設(shè)計(jì)也圓滿完成，三年的大學(xué)學(xué)習(xí)也將畫上圓滿的句號。首先，向三年來辛勤培養(yǎng)、教育和關(guān)心支持過我的恩師們表示最誠摯的敬意和感謝。同時(shí)也非常感謝母校給了我這次知識匯報(bào)的機(jī)會，因?yàn)樵?/p>