基于單片機(jī)的乳粉包裝稱重控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電子機(jī)電論文編號:JD518 附開題報(bào)告,調(diào)研報(bào)告,外文翻譯,論文字?jǐn)?shù):27461,頁數(shù):84 

AT89C51單片機(jī),程序:C語言

目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題背景及實(shí)際意義 1
1.2 課題研究動(dòng)態(tài) 1
1.3課題主要內(nèi)容 3
第2章 設(shè)計(jì)方案選擇及分析 - 4
2.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工藝流程 - 4
2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 - 4
2.3 設(shè)計(jì)方案的選擇 - 5
2.3.1 控制器的選擇 - 5
2.3.2 壓力傳感器的選擇 - 6
2.3.3 控制算法的選擇 - 7
2.3 方案確定及分析 - 8
第3章 PID調(diào)節(jié)原理簡介 - 10
3.1 PID調(diào)節(jié)簡介 - 10
3.2 數(shù)字PID調(diào)節(jié)原理 - 11
3.3采樣周期T的選擇 - 12
3.3.1香農(nóng)采樣定理 - 12
3.3.2決定采樣周期T的其它因素： - 12
第4章 軟件包裝稱重控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) - 13
4.1 主要元器件選型 - 13
4.1.1 單片機(jī)的選型 - 13
4.1.2 稱重傳感器的選型 - 13
4.1.3 A/D轉(zhuǎn)換器的選型 - 14
4.1.4步進(jìn)電機(jī)的選型 - 15
4.1.4看門狗的選型 - 16
4.2 輸入通道的設(shè)計(jì) - 17
4.2.1 稱重傳感器電路設(shè)計(jì) - 17
4.2.2 信號放大電路的設(shè)計(jì) - 19
4.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) - 20
4.2.4 包裝袋到位檢測電路的設(shè)計(jì) - 21
4.3 人機(jī)交互接口的設(shè)計(jì) - 22
4.3.1 矩陣式鍵盤的設(shè)計(jì) - 22
4.3.2 LCD液晶顯示器電路的設(shè)計(jì) - 23
4.4外部數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展 - 24
4.5 輸出通道的設(shè)計(jì) - 25
4.5.1 異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) - 25
4.5.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) - 26
4.6 看門狗監(jiān)控電路的設(shè)計(jì) - 28
4.7 電源電路的設(shè)計(jì) - 29
第五章 乳粉包裝稱重控制系統(tǒng)軟的件設(shè)計(jì) - 30
5.1 軟件資源及地址分配 - 30
5.2 主程序設(shè)計(jì) - 30
5.3界面顯示程序設(shè)計(jì) - 31
5.4增量式PID程序設(shè)計(jì) - 32
5.5  A/D轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì) - 34
5.5.1  AD轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn) - 34
5.5.2  AD轉(zhuǎn)換值的量化 - 34
5.6 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì) - 35
5.7 鍵盤掃描程序的設(shè)計(jì) - 36
5.8 歷史包裝數(shù)據(jù)查詢程序設(shè)計(jì) - 36
5.9 系統(tǒng)運(yùn)行程序設(shè)計(jì) - 37
5.10 系統(tǒng)調(diào)試程序設(shè)計(jì) - 38
5.11 包裝參數(shù)設(shè)定程序設(shè)計(jì) - 39
5.12 看門狗監(jiān)控程序的設(shè)計(jì) - 39
第六章 乳粉包裝稱重控制系統(tǒng)的調(diào)試與仿真 - 40
6.1 仿真軟件簡介 - 40
6.1.1  Keil uision2簡介及使用 - 40
6.1.2 Multisim 2001簡介及使用 - 41
6.1.3  Proteus 仿真軟件簡介及使用 - 41
6.2 程序調(diào)試 - 42
6.3 Proteus單元電路及系統(tǒng)仿真 - 43
6.3.1 鍵盤掃描功能仿真調(diào)試 - 43
6.3.2 顯示界面仿真調(diào)試 - 44
6.3.3 AD轉(zhuǎn)換仿真 - 45
6.3.4 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試功能仿真調(diào)試 - 46
6.3.5 系統(tǒng)調(diào)試功能仿真調(diào)試 - 47
6.3.6 參數(shù)設(shè)定功能仿真調(diào)試 - 48
6.3.7 歷史數(shù)據(jù)查詢功能仿真調(diào)試 - 48
6.3.8 信號放大電路仿真 - 49
結(jié)    論 - 51
參考文獻(xiàn) - 52
致    謝 - 53
附錄1 系統(tǒng)電路圖 - 54
附錄3 源程序清單 - 55

摘要
隨著中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展和人民生活水平的日益提高,帶動(dòng)了中國乳制品行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展期。與此相適應(yīng)，乳粉包裝也成為了包裝應(yīng)用領(lǐng)域中的重要增長點(diǎn)。隨著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高，乳粉包裝對計(jì)量精度和包裝速度的要求也越來越高。因此乳粉包裝稱重控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)具有十分重要的實(shí)際意義。
本課題根據(jù)乳粉包裝的工藝和要求，論證了基于單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，并完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。本課題采用AT89C52單片機(jī)為主控器，通過電阻應(yīng)變式壓力傳感器采集乳粉重量信號。采集來的重量信號經(jīng)放大濾波后送A/D轉(zhuǎn)換。單片機(jī)讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)與給定值進(jìn)行比較，其偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，并將運(yùn)算后的結(jié)果輸出控制異步電機(jī)的粗調(diào)和步進(jìn)電機(jī)的細(xì)調(diào)。硬件包括差動(dòng)電橋電路、信號放大濾波電路、包裝袋到位檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、鍵盤電路、LCD顯示電路、外部存儲器擴(kuò)展電路、看門狗監(jiān)控電路、電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)電路以及電源電路；軟件包括LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、PID運(yùn)算程序、參數(shù)設(shè)置程序、參數(shù)保存程序、系統(tǒng)單步執(zhí)行及系統(tǒng)運(yùn)行程序。
本設(shè)計(jì)的軟硬件通過Proteus及Multisim仿真軟件進(jìn)行了仿真調(diào)試，其結(jié)果論證了方案的可行性，能達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；A/D轉(zhuǎn)換；PID；LCD顯示；仿真
課題主要內(nèi)容
   本論文采用AT89C51單片機(jī)為主控器，通過應(yīng)變式壓力傳感器采集重量信號。采集來的信號經(jīng)過調(diào)理后送A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)變成單片機(jī)可接收的數(shù)字信號。單片機(jī)將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行PID運(yùn)算，并將運(yùn)算處理后的數(shù)據(jù)輸出控制異步電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)工作。矩陣式鍵盤包括功能鍵和數(shù)字鍵，用戶可通過鍵盤來操作系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作和設(shè)定參數(shù)。LCD顯示器滾動(dòng)顯示加工信息。X25045集EEPROM功能、掉電保護(hù)功能、看門狗和上電復(fù)位功能于一身。多路電源提供系統(tǒng)工作電源。
2．創(chuàng)新之處
   創(chuàng)新1：采用數(shù)字PID控制算法。PID控制的優(yōu)點(diǎn)是使系統(tǒng)響應(yīng)快速、穩(wěn)態(tài)精度高、超調(diào)量小。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中加入PID控制算法，能提高包裝速度和精度。
   創(chuàng)新2：采用LCD顯示器。LCD顯示的信息量大，而且可以顯示漢字，使得信息顯示更直觀，人機(jī)界面更友好。
   創(chuàng)新3：用C51語言編程。C51語言可移植性和可讀性都很強(qiáng)，也有利于程序的維護(hù)和修改，很適合于大中規(guī)模軟件開發(fā)。