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| 料斗秤配料系統(tǒng)應(yīng)用 | 2020-02-16 |
| 摘要：稱重配料系統(tǒng)一種以微處理器Atmega128為核心，由CPU對三路重量信號采樣(A/D轉(zhuǎn)換)、計算重量、用中文顯示重量及狀態(tài)，根據(jù)重量對料斗秤起振、停振等進(jìn)行控制,同時輸出三路4~20mA電流控制信號,且狀態(tài)及重量通過RS-232(或RS-485)送PC機(jī),從而取代日本大和CFC100料斗秤控制器。 自動配料系統(tǒng)是適用于卸料機(jī)運(yùn)行過程中的料斗稱量給料、放料控制；料斗秤動態(tài)載重傾斜控制；振動給料器起振點(diǎn)設(shè)定控制；存余量停振點(diǎn)控制；料位裝載預(yù)警、報警點(diǎn)設(shè)定控制的裝置。該裝置在日本大和CFC100、CFW技術(shù)基礎(chǔ)上，配料系統(tǒng)以Atmega128CPU為核心，具有處理多路稱重信號能力，并針對多路輸入信號實(shí)時作出相應(yīng)的智能動態(tài)控制。 CASGOOD公司新推出的AT90系列AVR單片機(jī)是很引人注目的一款微處理器。這種芯片基于新的RISC（Reduced Instruction Set Computer）結(jié)構(gòu)，在設(shè)計上采用了流水線的結(jié)構(gòu)，在執(zhí)行前一條指令的時候，同時取出下一條指令，計量配料系統(tǒng)的FLASH以及強(qiáng)大的外圍接口能力使它成為目前的單片機(jī)之一。 稱重系統(tǒng)采用的高性能微處理器芯片Atmega128，利用結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計的思想，實(shí)時地對三路重量信號進(jìn)行采樣，計算并顯示出各路重量及狀態(tài),根據(jù)計算值及狀態(tài)作相應(yīng)的控制,以9600 bps的速率和上位PC機(jī)進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸。 1 硬件設(shè)計 1．1 微處理器及其特點(diǎn) 稱重系統(tǒng)Atmega128是ATMEL公司推出的高檔系列產(chǎn)品，配料系統(tǒng)是基于AVRRISC的低功耗CMOS8位單片機(jī)。在外部晶振為8MHz時，一條指令的執(zhí)行時間僅為125ns，這種AVR單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有利于用C語言編程，從而能高效地開發(fā)出目標(biāo)產(chǎn)品。為了對目標(biāo)代碼大小進(jìn)行優(yōu)化，AVR單片機(jī)采用了大型快速存取寄存器文件和快速單周期指令。配料系統(tǒng)通過在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令，Atmega128可以取得接近1MIPS／MHz的性能。稱量配料系統(tǒng)將32個工作寄存器和豐富的指令集聯(lián)結(jié)在一起，使所有的工作寄存器都和ALU（ArithmeticLogic Unit，計算機(jī)CPU中的算術(shù)邏輯單元）直接相連，允許在1個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行的單條指令同時訪問2個獨(dú)立的寄存器。Atmega128具有128K字節(jié)的Flash存儲器，4K字節(jié)在線可編程EEPROM，4K字節(jié)SRAM，外圍有2個全雙工UART串行通訊接口。 1．2 邏輯框圖簡解 1.2.1 DC輸入單元 稱重儀表把DC信號經(jīng)光偶隔離轉(zhuǎn)化為TTL電平，送主控單元。 1.2.2模擬輸入單元 A路、B路及CD路信號分別由稱重傳感器信號經(jīng)前置預(yù)處理、信號放大后送主控單元，由主控單元A/D轉(zhuǎn)換，得到三路采樣的重量信號。 1.2.3人機(jī)界面單元 稱重控制系統(tǒng)由8只按健和點(diǎn)陣式顯示屏組成，按健輸入控制的參數(shù)及調(diào)整量，顯示屏顯示重量信號狀態(tài)信息。 1.2.4 DC輸出單元 稱重控制系統(tǒng)由11只控制繼電器組成，分別控制A路偏載、預(yù)警、報警，B路偏載、預(yù)警、報警，CD路偏載，總量的起振、停振、預(yù)警和報警。 1.2.5模擬輸出單元 稱重顯示器由4路D/A輸出，經(jīng)電流放大，產(chǎn)生4~20mA的電流控制信號，分別代表A路、B路、CD路和總路的重量狀態(tài)。 1.2.6串行通信單元<／b> 稱重儀表串行通信單元由一個RS-485驅(qū)動器和一個RS-232驅(qū)動器組成，分別對應(yīng)主控單元的兩個獨(dú)立的UART接口。 1.2.7主控制單元 稱重系統(tǒng)由Atmega128CPU可編程邏輯控制器、實(shí)時時鐘電路、黑匣子存儲器和外部看門狗組成。 2 軟件設(shè)計 稱重系統(tǒng)軟件部分采用模塊化、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法，利用C語言編寫。 2．1 初始化 料斗秤設(shè)置SP初值；把程序用到的內(nèi)部RAM區(qū)清0；DC輸出繼電器賦初值；串行口0（RS-232）初始化（設(shè)置波特率為9600），串行口1（RS-485）初始化（設(shè)置波特率為9600，接收狀態(tài)）；讀EEROM指針（黑匣子數(shù)據(jù)存儲指針）；點(diǎn)陣液晶初始化，顯示初始幅面（顯示儀器型號，生產(chǎn)廠家，聯(lián)系電話）；實(shí)時時鐘（DS1302）初始化；看門狗（X5043）初始化，打開看門狗；中斷初始化，打開中斷。 2．2 輸入/輸出處理： 2.2.1模擬信號采樣（A/D）： 料斗秤分別對A路，B路和CD路采樣各64個信號點(diǎn)，根據(jù)大數(shù)定理，去掉奇異點(diǎn)，剩下的作平滑處理，得到A路采樣值，B路采樣值，CD路采樣值。 2.2.2計算A、B、CD路的重量： A路重量 = A路采樣值 * A路重量系數(shù) - A路皮重 B路重量 = B路采樣值 * B路重量系數(shù) - B路皮重 C路重量 = C路采樣值 * C路重量系數(shù) - C路皮重 總重量 = A路重量+ B路重量 + C路重量 2.2.3模擬輸出控制 A路D/A輸出值= 204*A路重量/ A路重量+51 B路D/A輸出值= 204*B路重量/ B路重量+51 CD路D/A輸出值= 204*CD路重量/ CD路重量+51 總路D/A輸出值= 204*總重量/ 總路重量+51 A路D/A輸出值送D/A通道0，B路D/A輸出值送D/A通道1,CD路D/A輸出值送D/A通道2，總路D/A輸出值送D/A通道3。 2.2.4 DC輸出控制 料斗秤根據(jù)A路重量判別是否偏載、安全、預(yù)警、報警，對相應(yīng)的繼電器作出控制，根據(jù)B路重量判別是否偏載、安全、預(yù)警、報警，對相應(yīng)的繼電器作出控制，根據(jù)CD路重量判別是否偏載、安全、預(yù)警、報警，對相應(yīng)的繼電器作出控制，根據(jù)總重量判別是否停振、起振、預(yù)警、報警，對相應(yīng)的繼電器作出控制。在報警狀態(tài)作黑匣子數(shù)據(jù)存儲。 2.2.5黑匣子數(shù)據(jù)存儲 黑匣子數(shù)據(jù)存儲在串口EEPROM（24C256）中，每組數(shù)據(jù)有12個字節(jié)組成 由上位機(jī)（PC機(jī)）串口發(fā)讀命令，則黑匣子數(shù)據(jù)通過串口送PC機(jī)，清除命令則清除所有黑匣子數(shù)據(jù)。 2．3 中文顯示 中文顯示由一組顯示驅(qū)動函數(shù)據(jù)組成： Printstr 8X16 以8*16點(diǎn)陣組成的字符顯示字符串(包括中文) （函數(shù)原碼見附錄） Printstr 16X16 以16*16點(diǎn)陣組成的字符顯示字符串(包括中文) Printlong8X16 以8*16點(diǎn)陣組成的字符顯示數(shù)字 Printlong16X16 以16*16點(diǎn)陣組成的字符顯示數(shù)字 程序中調(diào)用以上函數(shù)，很方便地把中文字符或數(shù)字顯示到顯示屏的任意位置。 2．4 鍵處理函數(shù) 2.4.1校0鍵： 對A路、B路、CD路重量信號A/D采樣，乘相應(yīng)的系數(shù)，作為皮重存儲在EEPROM中。 2.4.2設(shè)置鍵： 屏幕提示密碼輸入 1） 輸入密碼1 實(shí)時時鐘設(shè)置，顯示當(dāng)時時鐘，在光標(biāo)位置下，修改相應(yīng)數(shù)字，移動光標(biāo)，保存修正后的時鐘。 2） 輸入密碼2 輸入?yún)?shù)，每一屏顯示一個參數(shù)，修改后轉(zhuǎn)入下一屏顯示下一個參數(shù)或退出返回到正常工作狀態(tài)。修改的參數(shù)依次如下：A路偏載重量、A路預(yù)警重量、A路報警重量、B路偏載重量、B路預(yù)警重量、B路報警重量、C路偏載重量、總量起振重量、總量停振重量、總量預(yù)警重量、總量報警重量、A路重量系數(shù)、B路重量系數(shù)、CD路重量系數(shù)。 2．5串行通信處理 本系統(tǒng)采用被動式查詢通訊，串口接收采用中斷方式，發(fā)送采用查詢方式。 串口命令： 2.5.1讀當(dāng)前數(shù)據(jù)命令（3字節(jié)）見表2當(dāng)串口收到0AH、41H、0DH命令時，把當(dāng)前數(shù)據(jù)（由ASCII碼）傳送上位機(jī) 2.5.2讀黑匣子數(shù)據(jù)命令（3字節(jié)）見表4 當(dāng)串口收到0AH、42H、0DH命令時，把所存儲的黑匣子數(shù)據(jù)送上位機(jī)，傳送數(shù)據(jù)構(gòu)成見表5： 注：每組數(shù)據(jù)格式參數(shù)1命令（讀當(dāng)前數(shù)據(jù)） | |
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