摘要：针对粉状物料定量下料的特点，设计一种基于STC89单片机的定量称重控制器，是一个机电一体化的计算机控制系统。采用 STC89单片机配以必要的控制接口和控制软件，实现定量下料的实时动态检测和定量控制。设计的控制器具有可控性强、定量计量精度高、性能 稳定、操作简便等特点。

前言

粉状物料重量是食品、化工、医药、饲料等行业的重要工艺参数，重量计量的准确与否直接影响到企业的信誉和经济效益。目前，随着我国 食品、化工、医药、饲料等行业的迅猛发展，定量称重控制器已在成品包装行业得到广泛应用。采用定量称重控制器的包装机可大大提高自动 化程度，减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，提高产品的质量及经济效益。同时随着电子技术的不断发展和进步，对 定量称重控制器的可靠性、稳定性及功能健全方面的要求也越来越高。本文所设计的控制器首要解决定量计量精度、ＡＤＣ转换速率和可靠性 ，其次完善控制器的功能，使之更具有通用性和实用性。

称重包装控制器系统的工作流程

粉状物料由供料机构送至备料斗，由备料斗向计量斗装料采取三料速方式，即大、中、小投，粉状物料在 计量斗完成定量称量后，卸料至包装袋中，整个定量过程由定量称重控制器进行控制，同时该控制器还提供夹袋、松袋控制。

本控制器通过对定时器的编程，实现了过 程时间控制。只需要进行数据输入就可以完成 标定、工作参数设置、配方参数设置、日期时 钟 输入等操作。进行包装前，从面板按键上输 入运行参数（包装袋数、总重量、额定袋数等） 和配方，或在计算机上操作通过通讯口输入。 进 行包装时，控制器根据运行参数和配方通过 Ｉ／Ｏ口信号的输出控制喂料电磁阀和夹袋电磁阀 及其他执行机构。为了保证喂料和卸料的速度 ， 又要保证称重的精度，计量过程分为大投、中投和小投阶段。在一次称重包装过程结束后，控制器将自动把“包装袋数”加１， 然后把总袋数与额定袋数比较，若二者相等则停止下一次称重包装过程，返回至停止状态。反之，则继续进行下一次称重包装过程控制。包装 结束后，控制器进入停止状态界面。

称重包装控制系统实现

本定量称重控制器是一个机电一体化的计 算机控制系统。采用STC89单片计算机配以必 要的控制接口和控制软件，实现定量下料的实 时动 态检测和定量控制。

２．１系统结构

定量称重控制器是以STC89单片机为核心部件的智能化仪器。系统由STC89单片机、称重传感器、信号的采集部分、Ａ／Ｄ及转 换控制信号的输出等组成。由于采用单片计算机和大规模集成电路技术、模块化电路结构设计，因此该系统具有结构简单、功能强、性能稳定 、控制精度高、操作维护方便等优点。

２．２信号检测及控制

定量称重控制器中单片机需要对Ａ／Ｄ转换后的数字信号、按键信号、串口通讯信号等进行处理，数据处理部分是通过处理其输入的数字信 号来获取测得值以及与测量有关的必需值。定量称重控制器的应用场合一般还会有静电、辐射和振动等干扰，根据这些设计需要，我们选用了 STC89系列中的STC89Ｃ５８ＲＤ＋单片机。其内部电源供电系统、Ｉ／Ｏ口、时钟电路、复位电路、看门狗电路均经过特殊处理，所以具有超 强抗干扰、抗静电功能。信号采集是将传感器输出的信号变成适用于数据处理的信号。本控制器信号采集是由电阻应变桥式称重传感器将受力 时产生形变的电压信号经过直流运算放大器进行放大，有源滤波电路对其进行滤波后由Ａ／Ｄ转换模块进行模数转换，最后送入单片机。直流 运算放大器选用的是具有低功耗通用的高精度放夫器ＩＮＡ１２８。有源滤波电路中选用了两个ＣＡ３１４０。定量称重控制器的性能除主要 取决于单片机外，很大程度上还取决于Ａ／Ｄ转换器。本设计选用的是高精度模数转换芯片ＡＤＳｌ２１１，具有２４位精度并内含自校正 ∑一△转换器、二阶∑一△调制器、可编程数字滤波器和微处理器。芯片内有半自动校准功能，与ＳＰＩ兼容，并可提包装与食品机械 ２００８年第２６卷第１期供双线控制模式。由于定量称重控制器对信号的精确度要求较高，所以为了提高测量数据的稳定度、消除干扰，Ａ ／Ｄ转换部分的基准电压和传感器供电电源及ＡＤＣ供电电源均采用独立供电。控制信号输出电路是用于传输处理好的测量结果 。主要由液晶显示电路、开关量输入输出电路、串口通讯电路等构成。本控制器的液晶显示器主要用于监控称重数据、显示工作状态、查看有 关参数、输入数据及实时时间等。液晶称重显示器选用的是ＯＣＭＪ（奥可拉中文集成模块）Ｂ系列液晶显示器ＯＣＭＪ４Ｘ１２Ｂ，用户输入ＧＢ２３１２区位码或ＡＳＣＩＩ 码即可实现文本显示。

开关量输入输出部分：开关量实现的是按钮操作信号的输入和单片机控制执行机构信号的输出。串口通讯部分：串口通讯芯片选用的是ＭＡ Ｘ２３２Ａ，外围电容为无极性的１０４电容。由单片机STC89Ｃ５８ＲＤ＋的ＴＸＤ、ＲＸＤ引脚和ＭＡＸ２３２Ａ芯片的Ｔ１ＩＮ、Ｔ２Ｉ Ｎ引脚连接形成通用的ＲＳ－２３２接口。这样，控制器就可以方便地与计算机、打印机进行通讯了。

３控制软件

软件设计采用调试方便、结构清晰的模块化结构。程序用ＫｅｉｌＣｘ５ｌ语言编写。软件部分主要实现数据处理，控制器外设（按键）控 制，基于STC89单片机的粉状物料定量称重控制器设计—江庆功能菜单显示以及与串口的数据通讯等。程序包含了Ａ／Ｄ采集、按键／开 关量输入、液晶显示、实时时钟、数据存储、串口通讯等内容。程序执行时由主程序根据单片机接收到的信号对各个子程序进行调用，从而达 到控制器对各种外部信号进行处理和控制的目的。

结束语

本定量称重控制器主要用于定量装袋秤测量与控制。此定量称重控制器与传感器、执行机构组合后可构成各种自动包装机，用于各类加工和 生产，控制器的可靠性，稳定性好，功能齐全，显示器菜单以中文的形式显示出来，全中文菜单形式最大程度地便捷了中国用户的操作，界面 友好，操作方便，具有较高的性能价格比，非常适合粉状物料的定量称重控制。

参考文献：
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