料斗秤控制系統(tǒng)的研究:
卸料機料斗稱量測控儀,是適用于卸料機運行過程中的料斗稱量給料、放料控制;料斗動態(tài)載重傾斜控制;振動給料器起振點設(shè)定控制;存余量停振點控制;料位裝載預(yù)警、報警點設(shè)定控制的裝置。該裝置在日本大和CFC100、CFW技術(shù)基礎(chǔ)上,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時作出相應(yīng)的智能動態(tài)控制。
ATMEL*新推出的AT90系列AVR單片機是很引人注目的*款微處理器。這種芯片基于新的RISC(ReducedInstructi0nSetC0mputer)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*條指令的時候,同時取出下*條指令,它的FLASH以及強大的外圍接口能力使它成為目前zui流行的單片機*。
本文采用的*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,實時地對三路重量信號進行采樣,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9600bps的速率和上位PC機進行串行數(shù)據(jù)傳輸。
1硬件設(shè)計
1.1微處理器及其特點
Atmega128是ATMEL*推出的*檔系列產(chǎn)品,是基于AVRRISC的低功耗CM0S8位單片機。在外部晶振為8MHz時,*條指令的執(zhí)行時間*為125ns,這種AVR單片機的結(jié)構(gòu)有利于用C語言編程,從而能*地開發(fā)出目標產(chǎn)品。為了對目標代碼大小進行優(yōu)化,AVR單片機采用了大型快速存取寄存器文件和快速單周期指令。通過在*個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行*條指令,Atmega128可以取得接近1MIPS/MHz的性能。它將32個工作寄存器和豐富的指令集聯(lián)結(jié)在*起,使*有的工作寄存器都和ALU(ArithmeticL0gicUnit,計算機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EEPR0M,4K字節(jié)SRAM,外圍有2個全雙工UART串行通訊接口。
1.2.1 DC輸入單元
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(見圖2)
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人機界面單元
由8只按健和點陣式顯示屏組成,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
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
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>
串行通信單元由*個RS-485驅(qū)動器和*個RS-232驅(qū)動器組成,分別對應(yīng)主控單元的兩個獨立的UART接口。
1.2.7主控制單元
由Atmega128CPU可編程邏輯控制器、實時時鐘電路、黑匣子存儲器和外部看門狗組成(見圖3)。
2軟件設(shè)計
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。軟件流程圖如圖4*示。
2.1初始化
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EER0M指針(黑匣子數(shù)據(jù)存儲指針);點陣液晶初始化,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:
輸入/輸出處理軟件流程圖如圖5*示。
2.2.1模擬信號采樣(A/D):
分別對A路,B路和CD路采樣各64個信號點,根據(jù)大數(shù)定理,去掉奇異點,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zui大重量+51
B路D/A輸出值=204*B路重量/B路zui大重量+51
CD路D/A輸出值=204*CD路重量/CD路zui大重量+51
總路D/A輸出值=204*總重量/總路zui大重量+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。
2.2.4DC輸出控制
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EEPR0M(24C256)中,每組數(shù)據(jù)有12個字節(jié)組成(見表1)
由上位機(PC機)串口發(fā)讀命令,則黑匣子數(shù)據(jù)通過串口送PC機,清除命令則清除*有黑匣子數(shù)據(jù)。
2.3中文顯示
中文顯示由*組顯示驅(qū)動函數(shù)據(jù)組成:
Printstr8X16以8*16點陣組成的字符顯示字符串(包括中文)(函數(shù)原碼見附錄)
Printstr16X16以16*16點陣組成的字符顯示字符串(包括中文)
Printl0ng8X16以8*16點陣組成的字符顯示數(shù)字
Printl0ng16X16以16*16點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EEPR0M中。
2.4.2設(shè)置鍵:
屏幕提示密碼輸入
1) 輸入密碼1
實時時鐘設(shè)置,顯示當時時鐘,在光標位置下,修改相應(yīng)數(shù)字,移動光標,保存修正后的時鐘。
2) 輸入密碼2
輸入?yún)?shù),每*屏顯示*個參數(shù),修改后轉(zhuǎn)入下*屏顯示下*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:
當串口收到0AH、41H、0DH命令時,把當前數(shù)據(jù)(由ASCII碼)傳送上位機,數(shù)據(jù)構(gòu)成見表3:
2.5.2讀黑匣子數(shù)據(jù)命令(3字節(jié))見表4
當串口收到0AH、42H、0DH命令時,把*存儲的黑匣子數(shù)據(jù)送上位機,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(讀當前數(shù)據(jù))
2.5.3清黑匣子數(shù)據(jù)見表6
當串口收到0AH、43H、0DH命令時,把黑匣子指針指向初始位置,組數(shù)據(jù)值清0,并向上位機應(yīng)答。
料斗秤控制系統(tǒng)的研究