本文介绍了应用MCS251设计一个多功能、多用途的自动配料称重显示仪表。以Atmel公司生产的AT89C52Flash单片机为核心,采用了22$结构分辨率高达24位的AD7710芯片完成模数转换,通过8279芯片完成键盘及显示部分的控制,实现了RS2232接口与PC机之间的通讯,构成了可以完成自动配料的多功能仪表。通过软件设计,加强了自动配料精度的控制,实现了故障自动报警、信息自动保存、多种配料控制方式等功能。该自动配料称重仪表能实现4种原料的累加计量功能。
1　引　　言
随着现代建筑业对混凝土质量的要求不断提高,老式搅拌站已经无法满足工程要求,所以在国内市场上出现很多混凝土搅拌站生产厂家,搅拌站的种类也各种各样。在混凝土生产过程中,物料的计量精度是保证混凝土质量的关键,在各种计量方式中,采用仪表作为独立的计量设备是广为采用的办法。由于混凝土的生产环境比较恶劣,所以在设计混凝土配料仪表时必须针对环境的特殊性,才能使仪表有实用价值。另外,仪表和大功率的动力设备直接使用相同的电源,电源的干扰很大,所以仪表应能有较强的抗干扰能力。为了提高配料精度,采用高精度的A/D转换芯片是必须的。多功能称重配料显示仪表内部主要包含以下6大部分:单片机控制电路、RS232通讯电路、模数转换电路、输入输出电路、电源电路和键盘显示电路。
多功能自动配料称重仪表以微机作为控制系统的核心,可以保证系统在高效、快速的情况下工作,精度高,稳定性好,由于其内部含有可编程的信号放大器AD7710,所以可以直接和重量传感器连接,简化外围电路,成本低。配料称重仪表在混凝土搅拌站中将发挥重要作用,应用前景广泛。
2　自动配料称重仪表的构成及功能
211　配料称重仪表的功能
该仪表的功能是用来实现对混凝土进行自动配料。通过程序控制相应阀门使一种物料落入称重盘,传感器将相应的压力信号送至AD7710芯片,经模数转换后,由8279芯片控制显示电路显示相应数值,当该种物料的重量与程序预设的值相符时(要考虑空中落差),开始下一种物料的配比。在计量配料过程中采用累加计量称重的方法,当4种物料配比达到要求后就可以放入搅拌机进行搅拌。
212　主要技术指标
(1)电源:220VAC50Hz;(2)湿度:90%湿度(无凝结);(3)显示范围:12位(6位重量、6位配方);
(4)工作温度:-10℃～40℃;(5)灵敏度:0～30mV;
(6)显示分度:1,2,5,10,20,50,100,200;(7)采样速度:200次/s;(8)接口:输入电压小于24V,开关量输出电流小于500mA;(9)最大量程:60000;(10)传感器输出为20mV。
3　自动配料称重仪表的硬件电路设计
应用MCS251设计一个多功能、多用途的称重配料显示仪表。在单片机控制电路中,通过AT89C52完成对各部分的实时控制,X5045芯片用于实现对系统电源监视同时提供看门狗定时器功能,其外部复位电路为整个系统提供上电复位操作;通过控制8279的相应引脚,完成键盘扫描、信息显示;同时为了提升系统的存储空间,扩展了外部RAM和ROM。在模数转换电路中,由电阻应变式传感器传来的信号经AD7710芯片完成模数转换,在硬件设计过程中要注意该部分使用独立的+5V电源,相应引脚连接要注意去耦问题。在通讯电路中,利用MAX232完成单片机与外设的通讯连接,该芯片使用单一+5V电源供电,完成RS232电平与TTL电平的转换,这是整个通讯部分的核心,同时要采用光电隔离装置实现对干扰信号的隔离。在电源电路中,根据系统设计需要,将有效值220V,50Hz交流电经变压器降压以及整流、滤波和稳压操作提供3个独立的直流电源,实现对各电路的驱动。设计中利用74HC574和74HC245芯片控制ULN2003和TLP521完成输入输出操作,键盘部分采用2×3键盘矩阵,显示部分采用共阳极接法,配合8279实现按键功能及信息显示。
4　配料称重仪表的软件电路设计
本系统软件主要完成模数转换、键盘操作、自动配料、LED显示等功能。系统软件主要由主程序、键盘控制子程序、模数转换子程序、自动配料子程序、标定(比例关系)子程序(在按键分析子程序中)、参数设置子程序(在按键分析子程序中)等组成。其中,1号任务为8279显示区数据刷新;2号任务为对AD7710写控制字;3号任务为显示电压信号值;4号任务为读AD7710子程序;5号任务为A/D数值处理;6号任务为按键分析子程序。
5　结　　论
通过对所设计的多功能、多用途的配料称重显示仪表进行试验测试和实际应用分析,得到如下几点结论:
(1)采用AD公司的24位A/D转换芯片,转换速度快,精度高,稳定性好,由于其内部含有可编程的信号放大器,所以可以直接和重量传感器连接,简化外围电路。
(2)实现了RS232接口与PC机之间的通讯,构成了可以完成自动配料功能的配料仪表。
(3)通过软件设计,加强了配料精度的控制,实现了故障自动报警、信息自动保存、多种配料控制方式等功能。
(4)该配料称重仪表能实现4种原料(根据需要可调节)的累加计量功能。

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