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1、第 0 页 共 60 页目目 录录第一章 绪 论.1 1.1 题目来源及课题意义 .1 1.2 自动加料机控制系统的工作原理及技术要求 .1 1.3 系统的主要技术参数： .1 第二章 方案论证.2 2.1 单片机的选择 .2 2.2 物位传感器的选择 .3 2.3 存储器扩展电路的选择 .5 2.4 LED 显示电路选择.7 2.5 键盘输入电路 .8 第三章 自动加料机主电路.10 3.1 系统结构原理图 .11 3.2 主机电路核心器件介绍 .10 3.3 显示电路 .18 3.4 继电器控制电路 .22 3.5 键盘及显示电路 .23 3.6 外部存储器扩展电路 .27 3.7 看门狗
2、 MAX813L 电路 .30 3.8 料位开关 .32 第四章 系统的抗干扰及可靠性.35 第五章 软件设计.36 第六章 结论语.38 参考文献： .39 附录 A：系统框图.40 附录 B：系统硬件框图.41 程序清单： .411第一章第一章 绪绪 论论1.11.1 题目来源及课题意义题目来源及课题意义在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术起这愈来愈重要的作用，并且，随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。自动控制利用控制装置使被控对象的某个参数自动的按照预定的规律运行。本设计的自动加料机控制系统就是采用自动控制技术来实现功能的，这样就大大提高了工作的效率，整个过程又快又稳。1
3、.21.2 自动加料机控制系统的工作原理及技术要求自动加料机控制系统的工作原理及技术要求本设计的由单片机控制的自动加料系统是与料斗式干燥机配套的加料系统。根据加料工艺要求，其工作原理是：先将真空管关闭，启动电机，用低真空气流将塑料树脂粒子送入真空管，电机停转，再将粒子排入料斗，如此循环。在设计的控制系统中，可用一个电机控制两个加料生产线，由方向阀切换。两个生产线既可单独运行，也可同时运行。假如两者同时运行，当一生产线输送结束后，判断到另一个生产线排料已经结束，那么，电机不停转而方向阀换向，从而为另一个生产线送料。这样可以发挥控制系统和电机的效率，从而实现供料自动化。控制系统的控制器有单片机 8
4、9C51 和扩展电路组成，单片机控制继电器，继电器控制交流接触器，又由接触器控制电机等执行机构的运动。本控制系统可以根据送料工艺的需要，设置两条生产线的输送、排料、满料、空料等参数值，也可装载系统前次工艺参数值。1.31.3 系统的主要技术参数：系统的主要技术参数：（1） 用一台电机控制两条生产线（2） 要能检测到满料状态，并显示出输送、排料、满料时间（3） 时间误差：0.1 秒（4） 具有抗干扰能力2第二章第二章 方案论证方案论证2.12.1 单片机的选择单片机的选择20 世纪 80 年代以来，单片机的发展非常迅速，就通用单片机而言，世界上一些著名的计算机厂家已投放市场的产品就有 50 多个
5、系列，数百个品种。目前世界上较为著名的 8 位单片机的生产厂家和主要机型如下：美国 Intel 公司：MCS51 系列及其增强型系列美国 Motorola 公司：6801 系列和 6805 系列美国 Atmel 公司：89C51 等单片机美国 Zilog 公司：Z8 系列及 SUPER8美国 Fairchild 公司：F8 系列和 3870 系列美国 Rockwell 公司：6500/1 系列美国 TI（德克萨司仪器仪表）公司：TMS7000 系列NS（美国国家半导体）公司：NS8070 系列 等等。尽管单片机的品种很多，但是在我国使用最多的还是 Intel 公司的 MCS51 系列单片机和美
6、国 Atmel 公司的 89C51 单片机MCS51 系列单片机包括三个基本型 8031、8051、87518031 内部包括一个 8 位 CPU、128 个字节 RAM，21 个特殊功能寄存器（SFR） 、4 个 8 位并行 I/O 口、1 个全双工串行口、2 个 16 位定时器/计数器，但片内无程序存储器，需外扩 EPROM 芯片。比较麻烦，不予采用8051 是在 8031 的基础上，片内集成有 4K ROM，作为程序存储器，是一个程序不超过 4K 字节的小系统。ROM 内的程序是公司制作芯片时，代为用户烧制的，出厂的 8051 都是含有特殊用途的单片机。所以 8051 适合与应用在程序已
7、定，且批量大的单片机产品中。也不予采用。8751 是在 8031 基础上，增加了 4K 字节的 EPROM，它构成了一个程序小于4KB 的小系统。用户可以将程序固化在 EPROM 中，可以反复修改程序。但其价格相对 8031 较贵。8031 外扩一片 4KB EPROM 的就相当与 8751，它的最大优点是价格低。随着大规模集成电路技术的不断发展，能装入片内的外围接口电路也可以是大规模的。也不予采用。AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4K bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和 128bytes 的随机存取数据存储3
8、器（ROM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元。功能强大AT89C51 单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。此设计就采用 AT89C51。2.22.2 物位传感器的选择物位传感器的选择物位是指贮存容器或工业生产设备里的液体、粉粒壮固体、气体之间的分界面位置，也可以是互不相溶的两种液体间由于密度不等而形成的界面位置。根据具体用途分为液位、料位、界位传感器或变送器。物位不仅是物料耗量或产量计量的参数，也是保证连续生产和设备安全的重要参数。特别是在现代
9、工业中，生产规模大，速度高，且常有高温、高压、强腐蚀性或易燃易爆物料，对于物位的监视和自动控制更是至关重要。物位测量可用于计算物料储量。对于粉粒体，必须考虑到颗粒间有空隙，应区分密度和容重。密度是指不含空隙的物料每单位体积的质量，即通常的质量密度，如果乘以重力加速度 g，就成为重力密度 r，简称为重度。容重是包含空隙在内的每单位体积的重量v，也就是视在重度或宏观重度，它总要比颗粒物质本身的重度小，其差额决定于空隙率。而空隙率又取决与许多因素。例如颗粒形状、尺寸的一致程度、是否受外力压实、是否经受过振动、有无黏结性等，所以粉粒体物料的体积储量和质量储量之间不易精确换算，这是需要注意的。2.2.1
10、 电容式物位传感器电容式物位传感器 利用物料介电常数恒定时极间电容正比与物位的原理，可构成电容式物位传感器。根据电机的结构可将容式物位传感器分为三中：（1）适用与导电容器中的绝缘性物料，且容器为立式圆筒形，器壁为一极，沿轴线插入金属棒为另一极，其间构成的电容 C 与物位成比例。也可悬挂带重锤的软导线作为电机。 （2）适用与非金属容器，或虽为金属容器但非立式圆筒形，物料为绝缘性的。这时在棒壮电极周围用绝缘支架套装金属筒，筒上下开口，或整体上均匀分布多个孔，使内外物位相同。中央圆棒和与之同轴的套筒构成两个电极，其间电容和容器形状无关，只取决于物位。所以这种电极只用于液位，粉粒体容易滞留在极间。 （
11、3）用于导电性物料，起外形和（1）一样，但中央圆棒电极上包有绝缘材料，电容是由绝缘材料的介电常数和物位决定的，与物料的介电常数无关，导电物料使筒壁与中央电极间的距离缩短为绝缘层的厚度，物位升降相当于电极面积改变。电容式物位传感器无可动部件，与物料密度无关，但应注意物料中含水分时将4对测量结果影响很大，并且要求物料的介电常数与空气介电常数差别大，需用高频电路。所以不予采用。2.2.2 阻力式料位传感器阻力式料位传感器阻力式料位传感器是指物料对机械运动所呈现的阻挡力。粉末颗粒状物料比液态物质流动性差，对运动物体有明显的阻力，利用这一特点可构成各种料位传感器。（1）重锤探索法：在容器顶部安装由脉冲分
12、配器控制的步进电机，此电机正转时缓缓释放悬有重锤的钢索。重锤下降到与料面接触后，钢索受到的合力突然减小，促使力传感器发出脉冲。此脉冲改变门电路的状态，使步进电机改变转向重锤提升，同时开始脉冲计数。待重锤升至顶部触及行程开关，步进电机停止转动，同时计数器也停止计数并显示料位（料位值即容器全高减去重锤行程之差） 。显示值一直保持到下次探索后刷新为另一值。开始探索的触发信号可由定时电路周期性地供给，也可以人为地启动。不进行探索时，重锤保持在容器顶部，以免物料将重锤淹埋。万一重锤被物位埋没，排放物料时产生的强大拉力就可能拉断钢索报警措施及出料过滤栅。但这种方法运用了逻辑电路和数字技术，可连续测量料位值并输出数字量，是数字传感器，但其采样是周期性的，对时间而言不连续，此设计不予采用。（2）旋桨或推板法：这是一种位式传感器，或称料位开关。在容器壁的某一高度处装小功率电动机，其轴伸入容器内，
