李杰 - 200848280101 - 基于MCU的混凝土配料机控制系统的设计

2012届毕业生 毕业设计说明书

题 目: 基于MCU的混凝土配料机控制系统的设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 自动F0801 学生姓名： 李 杰 学 号： 200848280101 指导教师： 王 黎 教师职称： 副教授

2012 年 5 月 28 日

目 次

1 概述............................................................. 1 1.1 课题背景....................................................... 1 1.2 混凝土配料系统的发展现状....................................... 1 1.3 课题要求与规划................................................. 1 2 方案论证......................................................... 2 3 器件选择......................................................... 3 3.1 称重传感器选择................................................. 3 3.2 放大器选择..................................................... 3 3.3 A/D转换器件选择 ............................................... 4 3.4 光电隔离器选择................................................. 4 3.5 驱动器选择..................................................... 4 3.6 继电器选择..................................................... 5 3.7 外部存储器选择................................................. 5 4 硬件电路设计..................................................... 5 4.1 复位与晶振电路设计............................................. 5 4.2 数码管驱动电路设计............................................. 6 4.3 键盘显示电路设计............................................... 7 4.4 称重检测电路设计............................................... 8 4.5 信号驱动电路设计............................................... 9 4.6 继电器控制电路设计............................................ 10 4.7 电机与电磁阀主控电路设计...................................... 10 4.8 外接存储器电路设计............................................ 11 5 系统软件设计.................................................... 12 5.1 主程序设计.................................................... 12 5.2 按键子程序设计................................................ 13 5.3 显示子程序设计................................................ 13 5.4 送料子程序设计................................................ 14 总 结............................................................. 16 致 谢............................................................. 17 参 考 文 献........................................................ 18 附录A 系统总原理图 ................................................ 20 附录B 元器件清单 .................................................. 24

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1 概述

1.1 课题背景

混凝土作为一种建筑原料，在现代建筑行业发挥着举足轻重的作用。尤其是随着社会人口压力的增加，人们所需的住房量也在急剧上升，这就导致社会对高质量、低成本的混凝土的需求不断扩大。而我国早期的混凝土主要是由建筑工人手工进行生产的，此种生产方式不仅生产效率低、劳动强度大，而且质量波动较大，显然已经不能满足现代化建筑的需要。近几年，在国家政策的引导下，一种专门的大型混凝土生产设备——混凝土自动配料机，已成为高质量大规模混凝土的主要生产设备，并逐步取代了传统的手工生产方式。

该课题针对现代社会对混凝土的需求，设计一个全自动的混凝土配料机控制系统。该系统能够按照设置的不同配方自动给料并调节给料量，配料完成后能够自动出料，具有高精度、高效率、高质量等优点[12]，可以满足现代建筑对混凝土日益增长的需求。

1.2 混凝土配料系统的发展现状

国外对混凝土配料系统的研究起步较早，而且其技术一直处于领先地位。他们生产的系统整机质量好、可靠性高，其微控技术较成熟，物料的配比、参量的控制十分精确，并且能根据物料粒度的大小自动补偿，有些配料系统还增加了混凝土物料稠度控制、除尘、消声等装置。因此，他们生产的混凝土质量较高，而且污染小，十分适合现代化生产的要求。

我国对混凝土配料系统的研究起步比较晚，走的是引进学习，然后消化吸收，再实现创新的道路。国内的混凝土配料系统虽然在近几年也有了较快的发展，但与国外产品相比，仍有一定差距，主要表现在整体技术含量不高，在降低功耗、提高称量精度等方面明显滞后于国外的设备。智能化、环保化、高清度化是混凝土配料系统未来的发展方向，而我国的混凝土配料设备也正在朝这个方向努力迈进。

1.3 课题要求与规划

该课题的主要任务是以89C52单片机为主控制器，完成混凝土配料及控制系

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统的设计。

本课题有以下要求：

1. 了解混凝土配料机的机械结构，熟悉混凝土配料的工艺流程，确定控制系统的控制方案。

2. 完成控制系统的硬件电路设计。 3. 完成相应的软件设计。 4. 按规范要求撰写设计说明书。

2 方案论证

该课题根据配料机的工作要求，把配料系统分为称重检测模块、复位与晶振模块、信号输出模块、配料模块、键盘及显示模块这几部分。称重测量模块完成物料重量的测量、转换，及信号的放大与A/D转换[2] ；复位与晶振模块是整个系统的控制核心，主要完成对输入信号的分析处理并输出相应的控制信号；输出通道模块主要完成对控制信号的隔离、驱动等；配料模块主要完成给料方式及给料量的控制，该模块主要有六个料门和四个电机来实现其功能；键盘及显示模块则完成配方的输入及配料过程中参数的显示。

该系统每种原料均采用大小两个料门给料，开始给料时，两个料门同时打开，以提高给料速度；给料快完成时，关闭大的料门，只用小料门给料，以提高给料精度[9]。而传统的配料系统每个料仓只有一个料门，给料速度与给料精度都是比较低的。给料过程采用依次给料，一种原料称量完成后再启动下一种原料的给料，各种原料均称量完成后，启动出料电机出料。为了实现良好的电气隔离与控制需要，执行电机与料门均使用中间继电器间接控制。配料系统总体框图如图2.1所示。

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