输煤系统设计

概述本设计提出了电子称重式给煤机控制器的一种称重计量的技术方案，介绍了新型 A/D 转换芯片 AD7719 的原理及其与微控制器的硬件接口，用于给煤机计量和控制装置中，实现给煤量的高精度计量，适合各种电子称重给煤机使用。目录一、 总体方案设计1.1 皮带秤称重原理1.2 称重传感器原理及其连接1.3 基于单片机的称重系统工作原理二、选择硬件三、电路设计3.1、主机板详细电路设计3.2、模拟量输出输入通道电路设计3.3、显示接口电路设计四、硬件设计及程序编写4.1、AD574 芯片简介4.2、用 AD574 实现称重测量的原理4.3、压力和测速传感器的原理4.4、AD574 转换程序4.5、显示 LED 的采集程序4.6、打印的采集系统4.7、键盘的采集系统4.8、报警的采集系统五、课程设计体会六、致谢参考文献附录一、总体方案设计1.1 皮带秤称重原理1 称重原理：利用物料通过计量段时，重量作用于称重传感器上，产生一个正比于皮带载荷的毫伏信号，同时速度传感器提供正比于皮带速度信号，两信号同时进入微机称重系统进行放大滤波转换后送入 CPU 积分运算，然后将物料的瞬时流量和累计量在显示器上显示。2 称量过程微机皮带秤主要由四部分组成：全悬浮式称重桥架;皮带秤专用测速传感器;（60-12c）微机外扩设备微机控制系统（选配）。（51 单片机）装有载荷传感器的称重桥架、安装于输送机的纵梁上，称重桥架支承的称重托辊，检测皮带上的物料重量，产生一个正比于皮带载何电压输出信号。 速度传感器联在从动皮带上，提供一系列脉冲，每个脉冲表示一个皮带运动单元，脉冲的频率正比于皮带速度，称重仪表从载荷传感器和速度传感器接收输出信号，用电子方法把皮带运动和皮带载荷相 乘，并进一步处理通过输送机的物料总重量，将其转换成选定的工程单位，通过对时间的计算，同时产生一个瞬时流量值。累计总量与瞬时流量分别在显示器显示出来，得到物料的累计量及瞬时流量1.22.3二、选择硬件CPU：80C51 单片机，ROM ：2764，RAM ：6264 ，应变式称重传感器，60-12C 测速传感器， 6 段 LED 显示器，打印机，报警系统，AD574 称重测量模块，8255A 端口扩展， 74LS373 地址锁存器三、电路设计3.1、主机板详细电路设计如主机板电路详细电路图（见附录）所示。其中包含单片机 89C51（U1） 、扩展外部数据存储器 6264（U2） 、工作状态指示单元、复位电路及晶振等。为了降低功耗，晶振的频率选得较低，为便于通信波特率的计算，晶振频率选为3.686 411 MHz。片外数据存储器 6264 为 8 KB 的随机存储器，用于存放采集的数据。3.2、模拟量输出输入通道电路设计如图（见附录）是 AD574 与 8051 单片机接口电路，因为 51 系列单片机是 8 位机，如果 AD574 启动为 12 位转换方式，这对转换结果只能按双字节分时读入，所以引脚 接地；AD574 的高 8 位数据线接单片机的数据线，低 4 位数据线接单片机的低 4 位数据线；AD574 的 CE 信号要求无论是单片机对其启动控制，还是对转换结果的读入都应为高电平有效，所以 和 通过“与非”逻辑接 CE 信号；AD574 的 STS 信号接单片机的一根 I/O 接口线，单片机对转换结果的读入采用查询方式。3.3、键盘、显示器组合接口电路设计如下图（见附录）所示的是一个采用 8255 并行扩展口构成的键盘、显示器组合接口电路。图中设置了 32 个键。如果多使用 PC 接口线，可以增加按键，最多可达 88=64 个键，可根据需要进行设置。LED 显示器采用共阴极。段选码由8255 PB 接口提供，位选码由 PA 接口提供。键盘的列输入由 PB 接口提供，与显示器的位选输入公用，行输入由 PC0PC3 提供。显然，因为键盘与显示器公用了 PB 接口，比单独接口节省了一个 I/O 接口。8255 的 A、B、C 端口和控制字的地址分别是 7F00H、7F01H、7F02H、7F03H(或7FFCH、7FFDH、7FFEH、7FFFH)。四、硬件设计及程序编写4.1、AD574 芯片简介AD574A 是 一 种 高 性 能 的 12 位 逐 次 逼 进 式 A/D 转 换 器 ， 它 同 ADC0809一 样 是 常 用 的 A/D 转 换 器 。 转 换 时 间 为 25 s， 线 性 误 差 为 1/2LSB， 内WR12/8 D部 有 时 钟 脉 冲 源 和 基 准 电 压 源 ， 单 通 道 单 极 性 或 双 极 性 电 压 输 入 ， 采 用 28脚 双 立 直 插 式 封 装 。 AD574A 由 12 位 A/D 转 换 器 ， 控 制 逻 辑 ， 三 态 输 出 锁 存 缓 冲 器 ， 10V 基准 电 压 源 四 部 分 构 成 。 12 位 A/D 转 换 器 可 以 单 极 性 也 可 以 双 极 性 的 。 单 极 性 应 用 时 ， BIPOFF 接 0V， 双 极 性 时接 10V。 量 程 可 以 是 10V 也 可 以 是 20V。 输 入 信 号 在 10V 范 围 内 变 化 时 ， 将 输 入 信 号 接 至 10V(IN);输 入 信 号 在20V 范 围 内 变 化 时 ， 将 输 入 信 号 接 至 20V(IN); 所 以 量 化 单 位 相 应 的 就 是 10V/（ 212） 和 20V/（ 212） 三 态 输 出 锁 存 缓 冲 器 用 于 存 放 12 位 转 换 结 果 D（ D=0 212-1） 。 D 的 输 出 方 式 有 两 种 ， 引 脚 12/8=1 时 （ 8 的 上 面 有 一 横 杠 ） ， D 的 D(11)D(0)并 行 输 出 ； 引 脚 12/8=0 时 （ 8 的 上 面 有 一 横 杠 ） ， D 的 高 8 位 与 低 4 位 分 时 输 出 。 逻 辑 控 制 任 务 包 括 ： 启 动 转 换 ， 控 制 转 换 过 程 和 控 制 转 换 结 果 D 的 输 出 。4.2、用 AD574 实现称重测量的原理：称重测量模块由应变式称重传感器、AD574 模数转换器组成。称重计量输入为重力传感器（电阻应变电桥）输入。重力传感器将皮带上的煤重转变成较弱的电压信号，直接经具有完整模拟前端的AD574 调理、放大和 A/D 转换，转换成数字信号送往单片机进行运算处理。可以通过单片机软件编程，方便地确定输入通道、放大器增益和数据输入更新率，还可根据信号的特性对信号极性，数字滤波器有效频率等做出设置。称重传感器实际上是一种将重量信号转变为可测量的电压信号输出的装置，它的性能在很大程度上决定了计量的准确性和稳定性。应变片式压力传感器具有结构简单、输出精度较高、线性和稳定性好等优点，其输出电压一般为毫伏级。传统的电路设计方法在 A/D转换前增加一级高精度测量放大器，这样就增加了成本，电路也较复杂。AD574 具有完整的模拟前端，能将从传感器接收到的很弱的输入信号经信号调理、滤波放大和 A/D 转换，直接转换成串行数字信号输出，无需外部仪表放大器，且 AD574 的两个全差分输入通道正好能满足两路传感器输入的需要。用 AD574 作为输入毫伏级信号的调理、放大和 A/D 转换电路。4.3.压力和测速传感器的原理微机皮带称重原理：是利用物料通过计量段时，重量作用于称重传感器上，产生一个正比于皮带载荷的毫伏信号，同时速度传感器提供正比于皮带速度信号，两信号同时进入微机称重系统进行放大滤波转换后送入 CPU 积分运算，然后将物料的瞬时流量和累计量在显示器上显示。 测速传感器安装在尾部滚筒，测速滚筒或测速滚轮上，测速滚筒/ 滚轮安装在回程皮带的上表面，消除了皮带打滑造成的影响。该测速传感器为数字式无炭刷脉冲发生器，皮带运行时，速度传感器发出一系列速度脉冲，每一个脉冲代表皮带行程的一个单位长度，脉冲频率和皮带速度成正比。4.4.AD574 转换程序ADTRANS： MOV R0,#7CH MOV R1,#51H MOVX R0,AMOV A,P1 WAIT： ANL A,#01H JNZ WAIT I NC R0 MOVX A,R0 MOV R1,A DEC R1 INC R0INC R0 MOVX A,R0 ANL A,#0FH MOV R1,A RET 4.5.显示 LED 的采集程序ORG 0600HDISPLY: MOV A,#06HMOV DPTR,#8000HMOVX DPTR,ADISPLY1:MOV R0,#70HMOV R3,#0FEHMOV A,R3LD0:MOV DPTR,#8003HMOVX DPTR,AMOV DPTR,#8002HMOV A,R0ADD A,#13MOVC A,A+PCMOVX DPTR,AACALL DELAYINC R0MOV A,R3JNB ACC.5,LD1RL AMOV R3,AAJMP LD0LD1:RETDATB:DB 0C0H, 0F9H,0A4H,0B0H,99HDB 92H, 82H, 0F8H, 80H,90HDB 88H, 83H, 0C6H,0A1H,86HDB 8EH,0FFH,0CH,89H, 7FHDB 0BFHDELAY: MOV R7,#02HDELAY1:MOV R6,#0FFHDELAY2:DJNZ R6,DELAY2DJNZ R7,DELAY1RETEND4.6.打印的采集系统1 主程序ORG 1000HSETB EASETB EX0SETB PX0SETB IT0MOV R0,#03HMOV A,#0A8HMOVX R0,AMOV R1,#20HMOV R2 #31HMOV R0,#00HMOV A,R1MOVX R0,AMOV A,#00HMOVX R0,ALOOP:SJMP $2 中断服务程序ORG 0030HLJMP PINT0ORG 2000HPINT0:MOV R0,#00HINC R1 MOV A,R1MOVX R0,AMOV R0,#02HMOV A,#01HMOVX R0,AMOV A,#00HMOVX R0,ADJNZ R2,NEXTCLR EX0SJMP DONENEXT:SETB EX0DONE:RET1END6.7.键盘的采集系统ORG 0400HSTART: MOV SP,#60HMOV DPTR,#0FE20HMOV A,#03HMOVX DPTR,ADSP:ACALL DISPLAYACALL SCANCJNE A,#0FFH,NEXTSJMP DSPNEXT: CJNE A,#10H,CONTCONT: JC NUMMOV DPTR,#JTABSUBB A,#10HRL AJMP A+DPTRJTAB: AJMP MEMAJMP REGAJMP MONNUM:SJMP DSPMEM:SJMP DSPREG:SJMP DSPMON: SJMPDSPD4.8.报警的采集系统START:MOV A,#0FE LOOP:MOV P1,A MOV R1,#10 ；延时DEL1:MOV R2,#00 DEL2:MOV R3,#126 DEL3:DJNZ R3,DEL3 DJNZ R2,DEL2 DJNZ R1,DEL1 RL A LJMP LOOP END五、课程设计体会两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。六、致谢感谢跟自己一起合作讨论的同组同学周晓明和戴玮，让我明白了团队之间互帮互助的重要性，这次他们真的有辛苦许多非常的感谢。非常感谢谢老师对我们的开放式自主式教学，他一再强调我们动手，让我们自己能够从中得到锻炼，让我们自发的去查找，解决问题。谢老师那认真负责的态度让我钦佩，还有对教学的严谨，是值得我永远去学习