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单片机在水泥包装上的应用.doc
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1、目 录第一章 水泥自动包装机的概述.11.1 水泥包装机的分类 .11.2 水泥包装机的特点.11.3 水泥包装机的工作原理.5第二章 系统方案的确立.30第三章 系统方案论证与选型.523.1控制器部分 533.1.1单片机的选择 53 3.2数据采集部分 53 3.2.1传感器的选择 53 3.2.2放大电路和AD转换器的选择 53 3.3键盘处理部分的方案论证 533.4 显示部分电路设计 60第四章 系统硬件电路设计 66 4.1时钟电路与复位电路 53 4.2电源电路 53 第五章 系统软件设计.5.1 主程序设计.5.2子程序设计.5.2.1AD转换启动及数据读取程序设计.5.2.
2、2键盘扫描子程序设计.结论.71致谢 74参考文献 75毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷
3、本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使
4、用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线
5、路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名)
6、 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教
7、研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
8、优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日 单片机在水泥包装上的应用摘要 随着生产和流通的日益社会化合现代化,实用产品包装的机械化和自动化,不仅体现了现代生产的发展方向,同时也可以获得巨大的经济效益。随着计算机技术的飞速发展,将微机应用于包装系统,改造传统的包装机械,有利于改造包装机械的性能,提高包装设备的计量精度、速度和自动化水平。利用自动化装置控制和管理包装过程,使其按照预先规定的程序自动进行。在社会流通的全过程中,包装能发挥保护、美化、宣传、销售产品的功能
9、,提高商品的竞争能力。在连续化、大型化的工业生产过程中,包装是最后一道工序。早期多采取人工包装,操作繁琐、单调、重复,工人劳动强度大,包装质量不高,有些产品长期与人接触还会影响身体健康。由于工业产品千差万别,用户要求各不相同,很难形成统一的包装模式和定型的包装设备,因而包装工序长期以来成为连续化生产过程中的薄弱环节。利用51单片机为控制器的定量称量水泥包装系统,它可以实现定量给料以及传送、封口等工作过程的自动控制,实现产品包装自动化、机械化。此系统适用于各种粉状或者小颗粒等物品的定量称重包装和配料系统。关键词 单片机 闭环控制 重量偏差 控制器 软件 Single Chip Microcomp
10、uter applications in the cement packaging 引言随着全球科技的发展,发达国家已经把核能技术、微电子技术、激光技术、生物技术和系统工程融入了传统的机械制造技术中。新的合金材料、高分子材料、复合材料、无机非金属材料等新材料也得到了推广应用,食品水泥包装机械的集成化、智能化、网络化、柔性化将成为未来发展的主流。 水泥包装机械行业面对市场的需求和如何赶上甚至超越发达国家的食品水泥包装机械,及如何加大自主创新步伐,力争在短时间内开发出一批具有自主知识产权和国际先进水平的产品,是摆在我国食品水泥包装机械企业面前的紧迫任务。 实用产品包装的机械化和自动化,不仅体现了现
11、代生产的发展方向,同时也可以获得巨大的经济效益。随着计算机技术的飞速发展,将微机应用于包装系统,改造传统的包装机械,有利于改造包装机械的性能,提高包装设备的计量精度、速度和自动化水平。利用自动化装置控制和管理包装过程,使其按照预先规定的程序自动进行。 第一章 水泥自动包装机的概述在水泥的生产过程中,包装是最后一道工序,产品的重量是否达标(50公斤,误差2)是一个很重要的指标。目前各县级的中、小型水泥厂的包装多是人工的凭经验的包装,常出现过重造成浪费,日积月累,也是相当可观的,而过少又不达标,产品不合格,影响工厂信誉。因此,大型的水泥厂一般都引进了自动装袋、配料等成套微机控制系统,但它须大规模地
12、改建、扩建、配套等。投资大、技改时间长,很难在中小型水泥厂推广。本文介绍的技改、经实践验证微机自动控制好,成本、造价低,操作方便等优点,特别适合现有的中、小型水泥厂的技改,略加改造也适用于其它包装工厂,有推广价值。1.1水泥包装机的分类水泥包装机大都分为固定式和旋转式,固定式水泥包装机是指1-4嘴包装机,由人工移动插袋来完成水泥的灌装,旋转式水泥包装机是指6-14嘴,人工不动,包装机旋转来完成插袋灌装.旋转式水泥包装机的配套设备:振动筛,螺旋闸门.给料机,溜槽,包装机主机,接包输送机,正包输送机,清包输送机,荷重传感器,料位控制仪等,有时也根据水泥厂不同要求做为配套。1.2水泥包装机的特点:1
13、)包装计量准确,袋重一致性好。由于采用简便的键盘设定袋重方式,操作工人可方便的将袋重调整到所需要的重量,以保证袋重合格率。2)自动化程度高,工人劳动强度低,人工只需完成插袋动作,其余如开闸、灌装、闭闸、推包等动作均由电脑控制,自动完成。3)包装机在包装过程中回灰量极小,同时采用了密闭顺流的收尘方式使扬尘减少,操作岗位空气含尘浓度达到了环保和劳动保护的要求,包装机工作时噪声低,在其它设备开动时几乎无法察觉包装机是否在运行,该设备在正常运行时噪声只有7分贝左右。4)采用了单元组合结构,使设备重量轻,标准化程度高,备品备件品种少,易购买,易更换。1.3水泥包装机的工作原理:当包装机工作时,人工将水泥
14、纸袋插到料咀上,同时纸袋推动了装在料嘴上方摆杆,使摆杆上的开关信号接通,向微机发出启动信号,微电脑接到信号后,立即启动主电机,控制电力液压推动器打开三位出料闸门,使闸门全开。卸料室内的水泥在水平旋转叶片的加速作用下,靠离心力高速喷出,通过闸、橡胶较管和出料嘴灌入水泥袋内,同时传感器不断地将袋内水泥重量值转化为电模拟量,经运算放大器放大后,该模拟量送入微电脑,由微电脑计算处理。当袋内水泥装到45KG时,微电脑便关闭一位闸,使闸门处于半开位置,水泥以细流状灌装,到50KG时再使闸门全部关闭,此时推包电力液压推动器动作,从料架上推下水泥包,每装完一袋水泥后,电脑内的累加器自动进行加一计算,并实现累加
15、产量。计算机的操作过程如下(1)按下启动键,微机显示运行状态。(2)插上纸袋时,插袋信号开关接通,电脑即自动启动主电机,开启大闸位电力液压推动器和小闸位电压液压推动器。(3)延时3.5 秒,袋重未达到5KG 时,则说明包装不正常,电脑会自动关所有电机。(4)灌装时包重达45KG 时,关闭大闸位电力液压推动器。(5)包装达到50KG 时,关闭主电机、小闸位电力液压推动器。(6)启动推包电力液压推动器至托盘上,重量小于50KG 时停推电力液压推动器,但另一嘴工作在细流灌装过程时,推包电力液压推动器暂缓复位,以减少对机械的冲击,以免另一嘴的计量精度受到影响,造成重量不足,这全由电脑自动完成。(7)累
16、加单嘴包装数和总包数。(8)自动回到运行状态,等待插袋信号的到来,完成下一包灌装的全过程。 第二章 系统方案的确立本次设计是用单片机控制,以实现水泥包装的自动化。方案确立原则是在满足系统功能要求的前提下,力求投资少、性能高、效益好、方便易用等特点。因此我们的方案是:采用由单片机控制的数据采集、处理、送显并同时输出控制信号。系统设计思路框图如下:LED显示称重传感器AD转换器AT89C51单片机放大电路键盘输入输出控制电路路技术要求:l 误差称重范围:-1KG-+1kg l 电源电压:220V/50HZl 键盘:4*4矩阵按键l 显示输出:4个七段显示码l 传感器型号:HMD1003型电阻应变式
17、称重传感器 第三章 系统方案论证与选型3.1 控制器部分3.1.1 单片机的简介目前单片机的品种很多,其中最具代表性的当属Intel公司的MCS51单片机系统。MCS51系列的典型的结构,完善的总线,SFR的集中管理模式,位操作系统和面向控制功能的丰富指令系统,为单片机的发展奠定了良好的基础。单片机就是在一块半导体硅片上集成了微处理器(CPU),存储器(RAM,ROM,EPROM)和各种输入、输出接口(定时器/计数器,并行I/O口,串行口,A/D转换器以及脉宽调制器PWM等),这样一块集成电路芯片具有一台计算机的属性,因而被称为单片微型计算机,简称单片机。3.1.2 单片机的选择本设计采用的是
18、AT89C51单片机,89C51单片机是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,89C51单片机与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的89C51单片机是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。1)主要特性:l 与MCS-51 兼容l 4K字节可编程闪烁存储器l 寿命:1000写/擦
19、循环l 数据保留时间:10年l 全静态工作:0Hz-24Hzl 三级程序存储器锁定l 128*8位内部RAMl 32可编程I/O线l 两个16位定时器/计数器l 5个中断源l 可编程串行通道l 低功耗的闲置和掉电模式l 片内振荡器和时钟电路2)引脚图:AT89C51单片机引脚图如下图所示: 3)引脚说明:电源引脚: Vcc(40脚):典型值5V。 Vss(20脚):接低电平。外部晶振: X1、X2分别与晶体两端相连接。当采用外部时钟信号时,X2接振荡信号,X1接地 输入输出口引脚: P0口:I/O双向口。作输入口时,应先软件置“ 1”。 P1口:I/O双向口。作输入口时,应先软件置“ 1”。
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