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常州某水泥廠(chǎng)現(xiàn)有混凝土配料儀表采用特殊模塊，價(jià)格高，維護(hù)性能差，可擴(kuò)展性有限，通信功能弱。因此，改進(jìn)了混凝土配料儀表控制系統(tǒng)的模塊和電路，開(kāi)發(fā)新的配料控制器具有現(xiàn)實(shí)意義。
混凝土配料儀表等設(shè)備是混凝土攪拌站的主要組成部分，主要用于混凝土生產(chǎn)中的原的原材料稱(chēng)量，是保證混凝土質(zhì)量的重要前提。由于自動(dòng)混凝土攪拌站具有產(chǎn)品質(zhì)量高、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)有的混凝土生產(chǎn)設(shè)備大多采用微機(jī)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可以設(shè)置各種原材料的比例和流量，控制每種輸入材料的瞬時(shí)流量，從而達(dá)到控制混凝土質(zhì)量和產(chǎn)量的目的。同時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、科學(xué)管理、安全生產(chǎn)和節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段。
一般控制芯片的選型。
原料儀表采用通用控制芯片代替專(zhuān)用芯片，或者降低成本，方便控制程序開(kāi)發(fā)。AT89C52單片機(jī)自帶大量ROM和RAM微處理器，直接形成最小系統(tǒng)。該方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，輸入/輸出能力強(qiáng)，不需要額外的翻譯電路，所需外部設(shè)備少，具有以下功能:
(1)可與任何總線(xiàn)型單片機(jī)接口，通用性好；(2)I/O端口可根據(jù)位置任意配置，系統(tǒng)調(diào)試極為方便；
(3)具有加密功能；
(4)集成度高，可靠性高；
(5)可并聯(lián)或級(jí)聯(lián)，便于擴(kuò)展。顯然，最小系統(tǒng)具有良好的通用性、靈活性和可靠性，大大降低了周邊電路。
2.信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的選擇。
由于混凝土配料儀表等設(shè)備工作環(huán)境惡劣，振動(dòng)、煙塵、電磁、高溫、高濕度對(duì)電路構(gòu)成嚴(yán)重威脅，所以用V/F轉(zhuǎn)換器代替A/D轉(zhuǎn)換器。V/F轉(zhuǎn)換過(guò)程是輸入信號(hào)的積分過(guò)程，可以順利處理噪音或變化的輸入信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)；其次，與微處理器的接口簡(jiǎn)單，頻率信號(hào)輸入靈活，只占用一條接口線(xiàn)，便于與接口光電隔離，進(jìn)一步提高了水泥配料儀的抗干擾能力和可靠性。
V/F轉(zhuǎn)換芯片有LM331、LM231、AD654、AD650、TC9400、VFQ-1C、ADVFC32等多種類(lèi)型，其中LM231、AD654是性?xún)r(jià)比高的。AD654具有功耗小、輸出頻率大、輸出功率大等優(yōu)點(diǎn)。AD654周邊電路比較簡(jiǎn)單，所以AD654被用作模塊轉(zhuǎn)換器。
配料儀控制電路的設(shè)計(jì)；
除了控制芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之外，控制電路還需要鍵盤(pán)掃描電路、顯示電路、接口電路、光耦合電路、復(fù)位電路等外圍電路的支持。
通訊接口采用CH372USB總線(xiàn)接口芯片，實(shí)現(xiàn)USB口通訊。CH372是USB總線(xiàn)的通用設(shè)備接口芯片，與USBV2.0規(guī)格完全兼容，具有8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)及讀寫(xiě)、片選控制線(xiàn)及中斷輸出，便于與單片機(jī)連接。利用USB與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的在線(xiàn)監(jiān)控和實(shí)時(shí)控制。外部設(shè)備CH372只需要晶振和電容，電路簡(jiǎn)單。
配料儀表控制軟件的設(shè)計(jì)。
系統(tǒng)軟件采用KeliC51軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，根據(jù)匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)采用模塊化編程方法。程序主要包括五個(gè)模塊:主程序模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊和通信模塊。
4.1主程序模塊。
該模塊主要控制電路初始化、各芯片選擇、系統(tǒng)復(fù)位等。系統(tǒng)復(fù)位可分為硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。軟件復(fù)位的主要方法有軟件陷阱、指令冗余、軟件WATCHDOG等。需要注意的是軟件復(fù)位和硬件復(fù)位的區(qū)別。硬件復(fù)位是指啟動(dòng)復(fù)位和看門(mén)狗復(fù)位。硬件復(fù)位對(duì)寄存器有影響，如PC=000H、SP=07H、PSW=00H等。，而軟件復(fù)位對(duì)SP和PSW沒(méi)有影響。所以對(duì)于微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)程序正常運(yùn)行時(shí)，將SP設(shè)置地址大于07H，或?qū)SW的第5用戶(hù)標(biāo)志設(shè)置為1。然后系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，只需檢測(cè)PSW.5標(biāo)志位置或SP值即可判斷是否是硬件復(fù)位。
4.2數(shù)據(jù)處理模塊。
該模塊的主要任務(wù)是將V/F轉(zhuǎn)換形式的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)。AD654通過(guò)光電耦合形成脈沖方波，其頻率轉(zhuǎn)換為數(shù)值必須通過(guò)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)器可以使用單個(gè)計(jì)數(shù)芯片和8253可編程計(jì)數(shù)器，也可以使用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器，即單片機(jī)的P3.4或P3.5端口。通過(guò)計(jì)數(shù)器，AD654的輸出頻率轉(zhuǎn)換為讀數(shù)Rk，微處理器每隔一段時(shí)間讀取一次計(jì)數(shù)Rk，與存儲(chǔ)在RAM存儲(chǔ)器中的計(jì)數(shù)Rk-n減少，得到的Dk是模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果。
4.3通訊模塊。
通訊模塊為USB模式，可通過(guò)USB端口與上位機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。CH372芯片由8位并口讀寫(xiě)，所有操作均由1個(gè)命令碼、多個(gè)輸入數(shù)據(jù)和多個(gè)輸出數(shù)據(jù)組成。CH372芯片占據(jù)2個(gè)地址位置，當(dāng)A0引腳為高電時(shí)，通常選擇命令端口，即可寫(xiě)入命令；當(dāng)A0為低電時(shí)，通常選擇數(shù)據(jù)端口，即可讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。CH372在收到數(shù)據(jù)或發(fā)送完數(shù)據(jù)后，通知單片機(jī)中斷處理。
4.4其他模塊。
參數(shù)設(shè)置模塊主要是調(diào)整傳感器，設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài)，輸入混凝土比例等。顯示模塊用于輸出各種參數(shù)，如配方數(shù)據(jù)、傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)指示、參數(shù)設(shè)置菜單、操作提示等。
五是結(jié)束語(yǔ)。
本文介紹了基于通用微控制芯片的混凝土成分儀表的軟硬件設(shè)計(jì)，用AT89C52控制芯片代替專(zhuān)用控制芯片，用電壓-頻率轉(zhuǎn)換代替模擬量-數(shù)字量轉(zhuǎn)換，用USB通信代替RS-232通信，使系統(tǒng)電路具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。

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