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料斗秤控制系統(tǒng)的研究：

卸料機(jī)料斗稱量測控儀，是適用于卸料機(jī)運(yùn)行過程中的料斗稱量給料、放料控制；料斗動(dòng)態(tài)載重傾斜控制；振動(dòng)給料器起振點(diǎn)設(shè)定控制；存余量停振點(diǎn)控制；料位裝載預(yù)警、報(bào)警點(diǎn)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(hào)能力，并針對(duì)多路輸入信號(hào)實(shí)時(shí)作出相應(yīng)的智能動(dòng)態(tài)控制。

ATMEL*新推出的AT90系列AVR單片機(jī)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(jì)上采用了流水線的結(jié)構(gòu)，在執(zhí)行前*條指令的時(shí)候，同時(shí)取出下*條指令，它的FLASH以及強(qiáng)大的外圍接口能力使它成為目前zui流行的單片機(jī)*。

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(jì)的思想，實(shí)時(shí)地對(duì)三路重量信號(hào)進(jìn)行采樣，計(jì)算并顯示出各路重量及狀態(tài),根據(jù)計(jì)算值及狀態(tài)作相應(yīng)的控制,以9600bps的速率和上位PC機(jī)進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸。

1硬件設(shè)計(jì)

1．1微處理器及其特點(diǎn)

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(jī)。在外部晶振為8MHz時(shí)，*條指令的執(zhí)行時(shí)間*為125ns，這種AVR單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有利于用C語言編程，從而能*地開發(fā)出目標(biāo)產(chǎn)品。為了對(duì)目標(biāo)代碼大小進(jìn)行優(yōu)化，AVR單片機(jī)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(gè)時(shí)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(gè)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(jì)算機(jī)CPU中的算術(shù)邏輯單元）直接相連，允許在1個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行的單條指令同時(shí)訪問2個(gè)獨(dú)立的寄存器。Atmega128具有128K字節(jié)的Flash存儲(chǔ)器，4K字節(jié)在線可編程EEPR0M，4K字節(jié)SRAM，外圍有2個(gè)全雙工UART串行通訊接口。

1.2.1 DC輸入單元

把DC信號(hào)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(hào)分別由稱重傳感器信號(hào)經(jīng)前置預(yù)處理、信號(hào)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(hào)。

1.2.3人機(jī)界面單元

由8只按健和點(diǎn)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(hào)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(bào)警，B路偏載、預(yù)警、報(bào)警，CD路偏載，總量的起振、停振、預(yù)警和報(bào)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(hào)，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(gè)RS-485驅(qū)動(dòng)器和*個(gè)RS-232驅(qū)動(dòng)器組成，分別對(duì)應(yīng)主控單元的兩個(gè)獨(dú)立的UART接口。

1.2.7主控制單元

由Atmega128CPU可編程邏輯控制器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、黑匣子存儲(chǔ)器和外部看門狗組成(見圖3)。

2軟件設(shè)計(jì)

軟件部分采用模塊化、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)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(chǔ)指針）；點(diǎn)陣液晶初始化，顯示初始幅面（顯示儀器型號(hào)，生產(chǎn)廠家，聯(lián)系電話）；實(shí)時(shí)時(shí)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(hào)采樣（A/D）：

分別對(duì)A路，B路和CD路采樣各64個(gè)信號(hào)點(diǎn)，根據(jù)大數(shù)定理，去掉奇異點(diǎn)，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(jì)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(bào)警，對(duì)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(bào)警，對(duì)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(bào)警，對(duì)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(bào)警，對(duì)相應(yīng)的繼電器作出控制。在報(bào)警狀態(tài)作黑匣子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

2.2.5黑匣子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

黑匣子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在串口EEPR0M（24C256）中，每組數(shù)據(jù)有12個(gè)字節(jié)組成(見表1)

由上位機(jī)（PC機(jī)）串口發(fā)讀命令，則黑匣子數(shù)據(jù)通過串口送PC機(jī)，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(dòng)函數(shù)據(jù)組成：

Printstr8X16以8*16點(diǎn)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(diǎn)陣組成的字符顯示字符串(包括中文)

Printl0ng8X16以8*16點(diǎn)陣組成的字符顯示數(shù)字

Printl0ng16X16以16*16點(diǎn)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(duì)A路、B路、CD路重量信號(hào)A/D采樣，乘相應(yīng)的系數(shù)，作為皮重存儲(chǔ)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(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)置，顯示當(dāng)時(shí)時(shí)鐘，在光標(biāo)位置下，修改相應(yīng)數(shù)字，移動(dòng)光標(biāo)，保存修正后的時(shí)鐘。

2） 輸入密碼2

輸入?yún)?shù)，每*屏顯示*個(gè)參數(shù)，修改后轉(zhuǎn)入下*屏顯示下*個(gè)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(bào)警重量、B路偏載重量、B路預(yù)警重量、B路報(bào)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(bào)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(dòng)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(dāng)串口收到0AH、41H、0DH命令時(shí)，把當(dāng)前數(shù)據(jù)（由ASCII碼）傳送上位機(jī)，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(dāng)串口收到0AH、42H、0DH命令時(shí)，把*存儲(chǔ)的黑匣子數(shù)據(jù)送上位機(jī)，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(dāng)前數(shù)據(jù)）

2.5.3清黑匣子數(shù)據(jù)見表6

當(dāng)串口收到0AH、43H、0DH命令時(shí)，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(jī)應(yīng)答。

料斗秤控制系統(tǒng)的研究