基于單片機(jī)控制的清選試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)

近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對生活品質(zhì)要求越來越高，因此，谷物清選作業(yè)中對清選機(jī)械的工作性能的要求亦隨之提高。

但是一般的清選機(jī)械功能單一，適應(yīng)性差或技術(shù)性能不穩(wěn)定，為此我們使用8051單片機(jī)和相應(yīng)的檢測變換器件,設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制精確、價格低廉的監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)利用系列單片機(jī)的強(qiáng)大功能和可擴(kuò)充性為后盾，可以實現(xiàn)對清選試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)的各種實時、有效、多功能地控制操作。本系統(tǒng)通過8051單片機(jī)對清選試驗臺主要工作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測與控制，可以提高清選裝置的生產(chǎn)效率和清選精度，減少谷物的損失，提高其自動化水平。本文討論了系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法。

1.清選試驗臺設(shè)計

本研究是以清選試驗臺為研究對象的，監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)以清選試驗臺為試驗設(shè)備的，因此，清選試驗臺的設(shè)計至關(guān)重要。清選試驗臺由機(jī)架、輸送帶、抖動板、篩箱、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、接籽箱等部件組成。清選試驗臺主要尺寸及運(yùn)動參數(shù)如表1

表1 清選試驗臺主要尺寸及運(yùn)動參數(shù)

2.系統(tǒng)工作原理

清選試驗臺監(jiān)測系統(tǒng)是以8051單片機(jī)為核心，通過傳感器檢測喂入量、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等工作參數(shù)，經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再送入8051單片機(jī)處理，根據(jù)檢測來的喂入量的實際情況，控制調(diào)整各工作參數(shù)的大小，使之適應(yīng)當(dāng)前工作需要，如喂入量超限（過高或過低），指示燈亮，警笛鳴笛，并在顯示屏上顯示。

系統(tǒng)功能框圖如圖1所示。

圖1    系統(tǒng)功能框圖

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件采用以8051單片機(jī)為核心的控制結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由傳感器、信號處理器、A/D（D/A）轉(zhuǎn)換器、控制電路、顯示器、以及外部數(shù)據(jù)存儲器等部件組成。

A/D轉(zhuǎn)換器采用12位逐次逼近型快速A/D轉(zhuǎn)換器AD547A，該型轉(zhuǎn)換器可以對轉(zhuǎn)速、壓力、頻率等參數(shù)進(jìn)行快速變換。被測參數(shù)經(jīng)檢測變換為0～2VDC信號，送至A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,再送8051進(jìn)行處理。AD574Ａ具有轉(zhuǎn)換速度快,精度高,價格適中,應(yīng)用非常方便等優(yōu)點(diǎn)。由于ＡＤ574Ａ片內(nèi)有時鐘,故無需外加時鐘信號。因74Ａ輸出12位數(shù)碼,所以當(dāng)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時,需分兩次進(jìn)行:先高8位、后低4位。

轉(zhuǎn)速傳感器采用JN338數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，該傳感器采用兩組特殊環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器來實現(xiàn)能源的輸入及轉(zhuǎn)矩信號的輸出，還可同時實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的測量，因此，利用該傳感器可實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及軸功率的多參數(shù)輸出。該傳感器具有測量精度高；抗干擾能力強(qiáng)，無需調(diào)零；測量彈性體強(qiáng)度大，可承受150％過載；可靠性高、信噪比高，工作壽命長；體積小，重量輕，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

報警接口電路采用控制臺設(shè)置報警燈和聲效裝置來實現(xiàn)其功能。報警燈分為3個等級：一是喂入量正常時，燈不亮；二是喂入量達(dá)到臨界時，系統(tǒng)預(yù)警，燈變成綠色；三是喂入量超限（過高或過低）時，系統(tǒng)報警，燈變成紅色，此時警笛聲響。其中接地?zé)粼诠ぷ鲿r始終保持亮的狀態(tài)，表明電源供給正常。　

另外,我們還采取了一系列的抗干擾措施,如數(shù)字濾波等,保證了系統(tǒng)具有較高的可靠性和抗干擾能力。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計

單片機(jī)控制系統(tǒng)主要是接收上位機(jī)的控制參數(shù)，并完成清選試驗臺各工作參數(shù)的測量和控制任務(wù)。本系統(tǒng)軟件設(shè)計采用結(jié)構(gòu)化和模塊化設(shè)計方法，便于功能擴(kuò)展，程序采用匯編語言進(jìn)行編程。程序模塊主要包括：主程序，A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字濾波子程序等。程序主要流程圖見圖2，其軟件功能為：　

（1）開機(jī)自檢流程，主要完成系統(tǒng)對自身的硬件測試；　

（2）系統(tǒng)設(shè)定軟件流程，完成對額定值的設(shè)定；　

（3）數(shù)據(jù)采集；　

（4）數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)與額定值的比較及預(yù)警報警信號數(shù)據(jù)的存儲；　

圖2  系統(tǒng)程序主要流程

5.結(jié)束語

本文創(chuàng)新點(diǎn)在于將清選試驗臺工作參數(shù)的檢測、顯示、報警功能集于一體，并解決了試驗臺風(fēng)機(jī)、篩子的系統(tǒng)監(jiān)控難的問題。在數(shù)據(jù)采集處理方面，強(qiáng)化了可靠性設(shè)計?；?8051單片機(jī)控制的清選試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)，其具有電路簡單，控制方便的特點(diǎn)。

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