基于單片機(jī)控制的清選試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)

近幾年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)生活品質(zhì)要求越來(lái)越高，因此，谷物清選作業(yè)中對(duì)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(cè)變換器件,設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、控制精確、價(jià)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(shí)現(xiàn)對(duì)清選試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的各種實(shí)時(shí)、有效、多功能地控制操作。本系統(tǒng)通過(guò)8051單片機(jī)對(duì)清選試驗(yàn)臺(tái)主要工作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(dòng)化水平。本文討論了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。

1.清選試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

本研究是以清選試驗(yàn)臺(tái)為研究對(duì)象的，監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)以清選試驗(yàn)臺(tái)為試驗(yàn)設(shè)備的，因此，清選試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。清選試驗(yàn)臺(tái)由機(jī)架、輸送帶、抖動(dòng)板、篩箱、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、接籽箱等部件組成。清選試驗(yàn)臺(tái)主要尺寸及運(yùn)動(dòng)參數(shù)如表1

表1 清選試驗(yàn)臺(tái)主要尺寸及運(yùn)動(dòng)參數(shù)

2.系統(tǒng)工作原理

清選試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以8051單片機(jī)為核心，通過(guò)傳感器檢測(cè)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(cè)來(lái)的喂入量的實(shí)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(guò)高或過(guò)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(jì)

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(hào)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(chǔ)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(duì)轉(zhuǎn)速、壓力、頻率等參數(shù)進(jìn)行快速變換。被測(cè)參數(shù)經(jīng)檢測(cè)變換為0～2VDC信號(hào)，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(jià)格適中,應(yīng)用非常方便等優(yōu)點(diǎn)。由于ＡＤ574Ａ片內(nèi)有時(shí)鐘,故無(wú)需外加時(shí)鐘信號(hào)。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(shí),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(lái)實(shí)現(xiàn)能源的輸入及轉(zhuǎn)矩信號(hào)的輸出，還可同時(shí)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的測(cè)量，因此，利用該傳感器可實(shí)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(cè)量精度高；抗干擾能力強(qiáng)，無(wú)需調(diào)零；測(cè)量彈性體強(qiáng)度大，可承受150％過(guò)載；可靠性高、信噪比高，工作壽命長(zhǎng)；體積小，重量輕，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

報(bào)警接口電路采用控制臺(tái)設(shè)置報(bào)警燈和聲效裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。報(bào)警燈分為3個(gè)等級(jí)：一是喂入量正常時(shí)，燈不亮；二是喂入量達(dá)到臨界時(shí)，系統(tǒng)預(yù)警，燈變成綠色；三是喂入量超限（過(guò)高或過(guò)低）時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，燈變成紅色，此時(shí)警笛聲響。其中接地?zé)粼诠ぷ鲿r(shí)始終保持亮的狀態(tài)，表明電源供給正常?！?/P>

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(jì)

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(yàn)臺(tái)各工作參數(shù)的測(cè)量和控制任務(wù)。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化和模塊化設(shè)計(jì)方法，便于功能擴(kuò)展，程序采用匯編語(yǔ)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(jiàn)圖2，其軟件功能為：　

（1）開(kāi)機(jī)自檢流程，主要完成系統(tǒng)對(duì)自身的硬件測(cè)試；　

（2）系統(tǒng)設(shè)定軟件流程，完成對(duì)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(bào)警信號(hào)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；　

圖2 系統(tǒng)程序主要流程

5.結(jié)束語(yǔ)

本文創(chuàng)新點(diǎn)在于將清選試驗(yàn)臺(tái)工作參數(shù)的檢測(cè)、顯示、報(bào)警功能集于一體，并解決了試驗(yàn)臺(tái)風(fēng)機(jī)、篩子的系統(tǒng)監(jiān)控難的問(wèn)題。在數(shù)據(jù)采集處理方面，強(qiáng)化了可靠性設(shè)計(jì)。基于 8051單片機(jī)控制的清選試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，其具有電路簡(jiǎn)單，控制方便的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧春香等.谷物清選機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).農(nóng)機(jī)化研究,2005.3(2)
[2] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局2002年第4季度產(chǎn)品質(zhì)量國(guó)家監(jiān)督抽查結(jié)果清選機(jī)、播種機(jī)安全性問(wèn)題較為突出,http://www.cqvip.com，2003(2)
[3] 彭三河等.谷物清選機(jī)振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究.湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2004.11第24卷第期。
[4] 葉斌元,周曉艷.電熔爆機(jī)床單片機(jī)控制系統(tǒng)研制.微計(jì)算機(jī)信息,2006年14期
[5]楊益.風(fēng)篩式清糧式試驗(yàn)臺(tái)研究.中國(guó)農(nóng)機(jī)研究院　
[6]鄒必昌等.谷物清選機(jī)構(gòu)主要參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究.湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2003.4 第23卷第2期

[7]姚豐等.單片機(jī)技術(shù)在智能煤氣監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用.河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,. 2005.8

[8]宋健等，基于單片機(jī)的直流電動(dòng)機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng).農(nóng)機(jī)化研究,2006.1第一期

[9]刁勇等.基于89C51的網(wǎng)絡(luò)中心監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用,2005年第1期43　

[10]李廣弟等.單片機(jī)基礎(chǔ)[修訂版].北京：北京航天航空大學(xué)出版社.2001年7月第二版