皮帶配料稱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ）SVHC(高度關(guān)注物質(zhì)):No SVHC (18Jun2010)；（3）工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：2～ 36V，雙電源：177。1～177。18V；（4）消耗電流小，ICC=；（5）輸入失調(diào)電壓小，VIO=177。2mV；（6）共模輸入電壓范圍寬，VIC=0～；（7）輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；（8）輸出可以用開(kāi)路集電極連接“或”門；（9）表面安裝器件:表面安裝。LM393是高增益,寬頻帶器件，像大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí)，輸出電壓過(guò)渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號(hào)，而且增加甚至很小的正反饋量(~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入IC(集成電路板integrated circuit，縮寫：IC) 并在引腳上加上電阻將引起輸入—輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號(hào)是脈沖波形，并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快，則滯回將不需要。比較器的所有沒(méi)有用的引腳必須接地，其偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V無(wú)關(guān)，通常電源也不需要加旁路電容。差分輸入電壓可以大于Vcc并不會(huì)損壞器件。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí),輸出晶體管的低失調(diào)電壓()允許輸出箝位在零電平。皮帶走速信號(hào)測(cè)量電路如圖35。由圖可知皮帶走速的測(cè)量步驟如下：（1）由測(cè)速傳感器輸出的信號(hào)，其頻率為皮帶走速的線性函數(shù)，該頻率由光碼盤檢測(cè)回路獲得；（2）該輸出信號(hào)通過(guò)衰減送給比較器整形為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，輸入到74LS74進(jìn)行分頻，74LS74的Q輸出方波接到8051的；（3）由8051的定時(shí)器測(cè)出方波的周期，然后選用門控方式定時(shí)計(jì)數(shù)，當(dāng)Q輸出高電平時(shí)T1計(jì)數(shù)，當(dāng)Q輸出低電平時(shí)T1停止計(jì)數(shù)，最后讀出的計(jì)數(shù)值m；圖35：皮帶走速信號(hào)測(cè)量電路（4）由公式計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后查表得到轉(zhuǎn)換系數(shù)，計(jì)算出皮帶走速大小。鍵盤輸入是人機(jī)交互界面中非常重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用戶指令的直接途徑。操作者需要通過(guò)鍵盤向系統(tǒng)發(fā)出各種指令或者置入必要的數(shù)據(jù)信息。對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)鍵盤接口信號(hào)是輸入信號(hào)，因此鍵盤模塊設(shè)計(jì)的成功與否直接關(guān)系到系統(tǒng)整體的可靠性和穩(wěn)定性。鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開(kāi)關(guān)組，當(dāng)沒(méi)有一個(gè)鍵按下時(shí)，所有行線輸出為1；當(dāng)某個(gè)鍵按下時(shí)，該鍵所在的行線和列線短接，行線的輸出由列線的輸入電平來(lái)決定，74LS164可以為鍵盤提供列掃描信號(hào)。本次設(shè)計(jì)采用的是非編碼式鍵盤，采用軟件方法來(lái)判斷是那一個(gè)鍵按下。其判斷識(shí)別過(guò)程如下：（1）先進(jìn)行整體掃描，當(dāng)為0時(shí)則表示有鍵被按下；（2）當(dāng)有鍵被按下時(shí)，進(jìn)行逐列掃描找出這個(gè)鍵所在的行值，此時(shí)74LS164逐次輸出所對(duì)應(yīng)的列值，分別為01H、02H、04H、08H、10H、20H、40H、80H；（3）由鍵值所在的行值和列值即可計(jì)算出按鍵的所在位置。因本系統(tǒng)鍵盤只有兩行，所以行值加列值就可以得到鍵值。其中，第一行的行值是00H，第二行的行值是08H。機(jī)械按鍵在閉合時(shí)不會(huì)立刻穩(wěn)定的接通，在斷開(kāi)時(shí)也不可能立馬斷開(kāi)，而是伴隨著一連串的抖動(dòng)。為了保證CPU對(duì)按鍵的一次閉合只進(jìn)行一次處理，所以對(duì)抖動(dòng)信號(hào)必須進(jìn)行消抖處理。本系統(tǒng)采用軟件消抖，調(diào)用子程序來(lái)延時(shí)10ms，待鍵閉合穩(wěn)定后再一次接受鍵入的信號(hào)，此時(shí)抖動(dòng)已經(jīng)停止，鍵盤狀態(tài)是有效的，達(dá)到消抖的目的。數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示數(shù)字0~字符A~F、H、L、P、R、U、Y、符號(hào)“”及小數(shù)點(diǎn)“.”。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。數(shù)碼管工作原理如下：（1）共陽(yáng)極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起。通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。（2）共陰極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。表31：八段LED顯示器段碼表顯示符0123456789.段碼3FH06H5BH4FH66H6DH07H7DH7EH6FH80H本次設(shè)計(jì)中的顯示器采用八段數(shù)碼管，需要由驅(qū)動(dòng)電路（反向器）來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并采用共陽(yáng)極接法。十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的段碼見(jiàn)表31：LED的一種顯示字符就對(duì)應(yīng)一個(gè)段碼，CPU送出這個(gè)段碼，LED則顯示這個(gè)段碼所對(duì)應(yīng)的字符。在該系統(tǒng)中由移位寄存器74LS164來(lái)提供需要顯示的段碼。當(dāng)我們需要同時(shí)顯示多個(gè)字符時(shí)，可以逐次把需要的字符顯示在規(guī)定的位置上。～，用于控制各個(gè)顯示器的接地端。在每點(diǎn)亮一個(gè)顯示器之后，必須稍停一段時(shí)間，使之發(fā)光穩(wěn)定，然后輪流點(diǎn)亮其他的顯示器。這樣巡回掃描速度較快，每秒可以重復(fù)多次。雖然在同一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)顯示器在工作，但是利用人眼的視覺(jué)停留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余輝效應(yīng)，我們看到的都是穩(wěn)定的多個(gè)字符同時(shí)顯示。這種顯示為動(dòng)態(tài)顯示，此時(shí)，段選碼和位選碼都是由軟件控制。系統(tǒng)配有6位共陽(yáng)極LED顯示器，運(yùn)行時(shí)可實(shí)時(shí)顯示瞬時(shí)流量。在調(diào)試過(guò)程中需要輸入設(shè)定值及各種參數(shù)（P、I、D、a、b、c、d轉(zhuǎn)換系數(shù)）。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要，采用28鍵盤，包括0～9這10個(gè)數(shù)字鍵，6個(gè)功能鍵：寫入鍵WR、設(shè)定鍵S、校零鍵Z、返回鍵MON、停機(jī)鍵STOP、運(yùn)行鍵RUN。LED顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種方法。靜態(tài)顯示要求外部有鎖存器，CPU輸出待顯示數(shù)據(jù)后，鎖存器將數(shù)據(jù)保存，直至再送新的顯示數(shù)據(jù)為止。這種方法顯示可靠，主要缺點(diǎn)是使用元件多，線路復(fù)雜，成本較高。在微機(jī)控制系統(tǒng)中，若控制系統(tǒng)時(shí)間允許，常采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。鍵盤顯示器接口電路見(jiàn)圖36。動(dòng)態(tài)掃描顯示按數(shù)據(jù)輸出方式又可分為并行和串行兩種。并行方式一般使用并行接口，如8255或者8155的一個(gè)端口（如PA口）輸出顯示碼，另一個(gè)端口（如PB口）輸出位選碼。在對(duì)顯示器要求不是太高的場(chǎng)合，也常采用串行數(shù)據(jù)輸出方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描，這種方式利用8051內(nèi)部的串行口和某個(gè)并行口（如P1口）組成了控制電路。本系統(tǒng)需要顯示的數(shù)據(jù)較少，故采用串行動(dòng)態(tài)掃描顯示。原理圖中74LS164是串行輸入并行輸出移位寄存器，它與8051的串行口按方式0連接。74LS164接受RXD端串行輸出的待顯示數(shù)據(jù)。每輸出一個(gè)字節(jié)，8051內(nèi)部的硬件自動(dòng)使SCON寄存器的中斷標(biāo)志TI置位，通過(guò)對(duì)TI的測(cè)試，即可確定一個(gè)字節(jié)是否發(fā)送完畢。這種方式在程序設(shè)計(jì)時(shí)與并行動(dòng)態(tài)掃描編程方法類似，但需要加入如下的處理：對(duì)8051的串行口進(jìn)行初始化編程和待顯示的數(shù)據(jù)只要送入串行數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，串行口就立刻自動(dòng)將數(shù)據(jù)輸出。圖36：鍵盤顯示器接口電路74LS1674LST164是高速硅門CMOS器件，與低功耗肖特基型TTL(LSTTL)器件的引腳兼容。74HC1674HCT164是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不能懸空。時(shí)鐘(CP)每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到Q0，Q0是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA和 DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。主復(fù)位(MR)輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。在硬件電路中，74LS164的功能是進(jìn)行鍵掃描時(shí)提供列值以及進(jìn)行LED顯示時(shí)提供段碼。具體的形式是：在鍵掃描時(shí)，74LS164提供列值；整體掃描時(shí)，74LS164輸出00H；逐列掃描時(shí)，74LS164輸出為FEH，F(xiàn)DH，F(xiàn)BH，F(xiàn)7H，EFH，DFH，BFH，7FH。LED顯示時(shí)，74LS164用于提供段碼，控制待顯示的數(shù)據(jù)由8051的串行口提供。7407是集電極開(kāi)路高電壓輸出的六緩沖器、驅(qū)動(dòng)器，其功能是對(duì)74LS164輸出的斷碼信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)LED顯示，需要通過(guò)上拉電阻接高電平。～，經(jīng)過(guò)反向驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。LED顯示器采用共陽(yáng)極連接，動(dòng)態(tài)顯示方式。鍵掃描處理采取了軟件消抖等一系列抗干擾措施。555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極型（TTL）工藝制作的稱為555，用互補(bǔ)金屬氧化物（CMOS）工藝制作的稱為7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，~16V工作，7555可在3~18V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3和2VCC /3。555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為2VCC /3，C2的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大VCC /3，則C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為低電平。它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地；2腳：低觸發(fā)端TR；3腳：輸出端Vo；4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平；5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，以防引入干擾；6腳：高觸發(fā)端TH；7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電；8腳：外接電源VCC， ~ 16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 ~ 18V。一般用5V。物料在超出設(shè)定值或低于設(shè)定值時(shí)就被系統(tǒng)識(shí)別為超限。當(dāng)超限三次后，就需要系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。如果報(bào)警條件滿足。由硬件電路可知，從而使揚(yáng)聲器蜂鳴，同時(shí)計(jì)算Vi值去控制滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使瞬時(shí)流量盡可能跟隨設(shè)定值并始終徘徊在附近，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)工作正常時(shí)，禁止震蕩脈沖在與非門輸出，此時(shí)揚(yáng)聲器關(guān)閉。當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，使揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警電路原理圖如圖37。圖37：報(bào)警電路原理圖由于P1口是準(zhǔn)雙向口，要想將某一位作輸出位時(shí)，必須先在鎖存器中寫入“1”。所以應(yīng)先將P1口置為高電平，再經(jīng)過(guò)反向器封閉震蕩器。這就是在硬件上加一個(gè)反向器的原因。震蕩器可以選用石英晶體震蕩器或者多諧震蕩器，產(chǎn)生一個(gè)音頻范圍內(nèi)的震蕩波形，再由放大電路放大，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)音。 DAC0832在控制電機(jī)中的應(yīng)用在本系統(tǒng)中,執(zhí)行機(jī)構(gòu)滑差電機(jī)的轉(zhuǎn)速可由經(jīng)DAC0832輸出的控制電流來(lái)調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶上物料的流量控制。DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，與微處理器完全兼容。這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。：（1）分辨率8位；（2）電流穩(wěn)定時(shí)間1us；（3）可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；（4）只需在滿量程下調(diào)整其線性度；（5）單一電源供電（+5V～+15V）；（6）低功耗，20mW。：（1）D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns；（2）ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效；（3）CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；（4）WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當(dāng)LE1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存；（5）XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效；（6）WR2：DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由WRXFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開(kāi)始D/A轉(zhuǎn)換。（7）IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化；（8）IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)；（9）Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；（10）Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；（11）VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為10V～+10V；（12）AGND：模擬信號(hào)地；（13）DGND：數(shù)字信號(hào)地。由于DAC0832內(nèi)部已設(shè)有輸入數(shù)據(jù)寄存器,因而可以直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連,并且作為單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。DAC0832的地址可以設(shè)為C000H。Vcc和ILE接＋5V,80