MCS51单片机在电子皮带秤自动化中的应用

　　1　系统组成

　　该系统采取MCS 51单片机作为电子皮带秤控制系统的核心部分,荷重传感器作为测量装置的关键组成部件。采用半导体力敏应变片作为敏感元件。实现称量、调节、A/D转换、计算和控制的一系列自动化。达到控制、测量、调节与电子皮带秤原有机械运动的有机统一,最终实现了电子皮带秤机电一体化运行的目的。整个自动化控制系统组成如图1所示。

　　2　系统运行过程

　　当电子皮带秤未给物料时,整个电子皮带秤重量通过调节架上的平衡锤使其平衡作用于支点上。此时,荷重传感器上只有一部分压力。当机电开始给料时,通过皮带运动使物料平铺在皮带上,这时皮带上的物料重量一部分作用在支点的基座上,另一部分作用于荷重传感器上。设每米物料重量为G,则传感器受力为F=CG(C为比例系数,取决于荷重传感器距支点的距离)。当传感器受力后,半导体力敏应变片产生变形,该力敏应变片将压力信号转变为电信号为:

　　ΔU=ΔR/R(1)

　　式中,U为应变电桥的电源电压,ΔR/R为应变片电阻的相对变化。根据式(1)知,在皮带速度不变的情况下,单位时间内皮带上的物料流量Q=GV,即Q与G成正比。所以测量ΔU的大小就是间接地测量Q的大小。

　　首先荷重传感器通过力敏应变片上的应变电桥将压力信号转变为电信号,经精密放大器放大后,再通过信号调理技术处理。而A/D转换电路采用高精度的A/D芯片,同时将A/D芯片用金属罩屏蔽起来,金属壳要保证良好接地,以限制外界干扰。此时送入单片机MCS 51的电信号与物料流量给定值比较后,通过控制装置自动调节给料量,达到物料连续计量与自动调节给料量的目的。

　　3　系统软件设计

　　3.1　系统软件组成

　　系统软件主要包括主程序、控制参数输入子程序、实时时钟及Watchdog中断子程序(T1)、控制参数输出子程序(T0)、控制参数队列初始指针定位子程序和数据非线性修正子程序。

　　电机的运转改变与控制都是基于输入的控制参数进行的,并且可输入多个电压比较值。为此,可给电压比较值设置一个首尾相接的环行队伍。如图2所示,根据实时时钟的值来改变当前指针,从而实现电机的自动运行。

　　3.2　系统初始化

　　系统初始化设置为:定时计数器T1为16位自动重装定时器,其中断为高优先级。定时器T0也为16个定时器,用于输出控制,其中断为低优先级。8255A的A口为输入口、B口和C口为输出口,主程序框图见图3。

　　3.3　滤波方法选择

　　单片机对A/D转换器采样的数据毫无疑问存在外界干扰,需要滤波方法除去,采用防脉冲干扰平均值滤波,采取对N个数据进行比较,去掉其中的最大值和最小值,然后计算N-2个数据的平均值,可取得理想的模/数转换值。