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1、吉林化工学院毕业设计说明书混凝土自动加料机控制系统设计The Control System Designed for the Concrete Automatic Feeding Machine Based on MCU学生学号： 学生姓名： 专业班级： 自动0903 指导教师： 职 称： 助 教 起止日期： 2013.3.042013.6.23 吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工学院毕业设计说明书摘 要传统的混凝土加料机需要人工称量，根据工作经验上料到搅拌机。一旦生产中出现人为操作误差，很容易使混凝土报废，浪费资源。随着
2、近年来自动控制技术地快速发展，采用硬件和软件相结合的控制系统不仅可以节约人力成本，而且使智能化操作成为可能。自动控制系统提高了加料机的精准性，而且避免了传统人工操作所产生的不必要误差。本文中所设计的混凝土自动加料机采用以单片机为核心的自动控制系统，具备满料检查功能，并能够通过LED显示器显示出输送、排料、满料时间。根据所加物料的不同，本文所设计的自动加料控制系统应用广泛，既可以运用到建筑工程中混凝土的配置搅拌，也可以运用到现代医药生产中涉及的真空药物粉末粒子的加料混合。单片机加料控制系统采用自动控制技术大大提高了工作的效率，不仅满足了自动控制各种动作状态要求，也满足了用户对不同使用环境的需要，
3、在当下具有广阔的发展前景。关键词：自动控制；单片机；加料机- I -AbstractThe traditional concrete feeding machine has to add the mixture by peoples working experiences. But it is very easy to make the concrete wasted, once there has a mistake with the workers wrong operations.With the rapid development in recent years, using a co
4、mbination of hardware and software control system can not only save labor costs, but also make the intelligent operation possible. The automatic control systems improve the accuracy of the feeding machines, and also avoid the unnecessary errors generated by the traditional manual operations.Microcon
5、troller is the core of the automatic control system for the concrete feeding machine in the essay. And the transportation, nesting and full feeding time can be displayed by the LED. Depending on the materials, the design of automatic feeding control systems are widely used, both can be applied to th
6、e configuration of the concrete construction projects stirring, also can be applied to the vacuum drugs involved in the feeding of the powder particles mixed in the modern pharmaceutical production. Microcontroller feeding control system with automatic control technology can greatly improve the effi
7、ciency of the work, not only to meet the automatic control of a variety of actions state requirements, but also to meet the needs of users of different use of the environment. And it has broad prospects for development in our todays life.Key Words：MCU；Feeding Machine；Automatic Control- III -目 录摘 要IA
8、bstractII第1章 绪论11.1 课题背景及研究的目的与意义11.2 混凝土加料机的发展状况11.3 本文需要研究的问题2第2章 自动加料机系统设计思路42.1 自动加料机设计图42.2 控制系统硬件的组成52.2.1 单片机52.2.2 传感器62.2.3 存储器扩展电路72.2.4 LED显示电路82.2.5 键盘输入电路82.2.6 继电器电路92.2.7 看门狗电路102.3 控制系统总方框图11第3章 系统硬件介绍123.1 AT89C51123.1.1 AT89C51的芯片123.1.2 AT89C51的引脚133.1.3 AT89C51的CPU143.1.4 AT89C51
9、的存储器和并行I/O端口143.1.5 AT89C51振荡器特性和芯片擦除特性143.1.6 AT89C51与AT89S51的区别及优点153.2 外扩电路163.2.1 2864A芯片163.2.2 74LS373芯片183.3 LED电路203.3.1 74LS377203.3.2 MC14511B译码器223.4 键盘接入芯片8255A243.4.1 8255A引脚243.4.2 8255A引脚功能253.5 继电器电路273.6 看门狗MAX813L电路283.6.1 MAX813L引脚283.6.2 MAX813L引脚功能28第4章 软件设计流程30第5章 系统抗干扰以及可靠性31结
10、 论32参考文献33附录A 硬件电路图34附录B 主程序流程图35附录C 程序中断流程图36附录D 程序编程扫描流程图37附录E 调试程序38致 谢56第1章 绪论1.1 课题背景及研究的目的与意义随着电子制造业的快速发展，工业设计的要求也越来越高端，企业为了减少人工成本和人为因素产生的错误，对机器设备的智能化、自动化的需求也更加迫切。所以在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术起着愈来愈重要的作用，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地按照预定的规律运行，这样就减少了人工操作并提高了企业效率，使产品和服务在同行竞争中更加具有竞争力。
11、传统的建筑行业因为工作繁琐，甚至有的要求高强度的体力劳动，不仅工作效率低下同时还存在着高危的风险。为了提高工作环境的舒适度以及提升工作效率，企业就需要引进大量半自动化及全自动化的操作设备来改善员工的工作环境。当今社会已经朝着智能化的方向发展迅速，若不赶上时代潮流则很容易被市场化运作所淘汰。混凝土是建筑工程中应用最广泛的建筑材料之一，它的技术以及经济指标对整个建筑工程的质量和成本控制都起着举足轻重的作用，同时质量不合格的混凝土不能应用在建筑工程中，其所产生的恶劣影响危及施工人员和住户的性命安全。但是混凝土质量是否安全却不能被即刻检测出来，而且质量一旦不合格也不能再返厂重新混合，所以在混凝土生产过
12、程中对各组成成分的加料控制是至关重要的。因为商品混凝土的高成本，它比现场搅拌的混凝土成本大约高出30%，所以在我国建筑工程中所使用的混凝土大多是在施工现场加料搅拌的。为了取代以往人工搅拌混凝土的低效性和经验论对搅拌的局限性，本文设计的混凝土自动加料机控制系统就是采用自动控制技术来实现混凝土进料搅拌的功能，通过单片机编程使系统进行智能操作，这样就大大提高了工作的效率，使整个工作过程又快又稳并且保证了操作人员的人身安全。这样人性化的系统设计会是今后工业设计的主流方向，使得企业在大数据和愈加市场经济化的国际环境中得以稳步发展。1.2 混凝土加料机的发展状况19世纪40年代，在德、美、俄等国家出现了以
13、蒸气机为动力源的自落式搅拌机，其搅拌腔由多面体状的木制筒构成。直到19世纪80年代，才开始用铁或钢件代替木板，但形状仍然为多面体。1888年，法国申请登记了第一个用于修筑战前公路的混凝土搅拌机专利。20世纪初，圆柱形的拌筒自落式搅拌机才开始普及。形状的改进避免了混凝土在拌筒内壁上的凝固沉积，提高了搅拌质量和效率。1903年，德国在斯太尔伯格建造了世界上第一座水泥混凝土的预拌工厂。1908年，美国出现了第一台内燃机驱动的搅拌机，随后电动机则成为主要动力源。从1913年开始，美国开始大量生产预拌混凝土。1950年，亚洲大陆的日本开始用搅拌机生产预拌混凝土。在这期间，仍然以各种有叶片或无叶片的自落式
14、搅拌机的发明与应用为主。自落式搅拌机依靠被拌筒提升到一定高度的物料的自落完成搅拌。综观而言，混凝土加料系统主要使用单片机、PLC、WinCC这三种方式来进行编程，因为单片机在工业领域的应用时间以及广泛性都比较有优势，它的发展正迅速渗透各行各业，其迅猛和普及之势是许多人始料不及的。单片机解放了人类的智力, 提高了人类的能力和工作效率。又随着现代工业生产规模的日益扩大和相关工艺的复杂性, 使得自动化和先进控制方法成为可能。当今因为计算机的微型化、网络化、性能价格比的上升和软件的功能日益强大， 单片机控制系统不再是一种昂贵的系统，它几乎可以出现在任何的场合，如实时控制、监控、数据采集、信息处理等，所
15、以单片机在工业领域正成为不可缺少和不可替代的强有力的控制工具。对于混凝土搅拌而言，目前国内通常使用的后台加料形式一般有旋臂拉铲式、链式加料式和装载机加料式等几种。国内使用的装载机加砂石料具有良好的发展前景，其优点主要体现在：（1） 使用灵活方便 在总体结构上一般采用组合装载式，整体性好、运输转移和快速安装都灵活方便，所以这种形式特别适合城市建设、公路建设等混凝土工程施工。（2） 制造使用经济装载机加料形式结构简单，加工方便。从成本而言只是其余两种加料机的30%50%左右；从使用方面来看，装载机在生产中可对其他设备进行散料的堆积工作，提高了装载机加料的机械利用率。（3） 拌料利用率高采用装载机能一次性将砂石料装入搅拌仓，同时可将场地现场清理干净。1.3 本文需要研究的问题控制系统的控制器由单片机和扩展电路组成，单片机控制继电器，继电器控制交流接触器。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，并且能够检测到满料
