常州某水泥厂现有混凝土配料仪表采用特殊模块，价格高，维护性能差，可扩展性有限，通信功能弱。因此，改进了混凝土配料仪表控制系统的模块和电路，开发新的配料控制器具有现实意义。
混凝土配料仪表等设备是混凝土搅拌站的主要组成部分，主要用于混凝土生产中的原的原材料称量，是保证混凝土质量的重要前提。由于自动混凝土搅拌站具有产品质量高、质量稳定、生产成本低、效率高、节能环保等优点，现有的混凝土生产设备大多采用微机控制系统。控制系统可以设置各种原材料的比例和流量，控制每种输入材料的瞬时流量，从而达到控制混凝土质量和产量的目的。同时，自动控制系统也是实现自动化、智能化、科学管理、安全生产和节能降耗的重要技术手段。
一般控制芯片的选型。
原料仪表采用通用控制芯片代替专用芯片，或者降低成本，方便控制程序开发。AT89C52单片机自带大量ROM和RAM微处理器，直接形成最小系统。该方案的优点是结构最简单，输入/输出能力强，不需要额外的翻译电路，所需外部设备少，具有以下功能:
(1)可与任何总线型单片机接口，通用性好；(2)I/O端口可根据位置任意配置，系统调试极为方便；
(3)具有加密功能；
(4)集成度高，可靠性高；
(5)可并联或级联，便于扩展。显然，最小系统具有良好的通用性、灵活性和可靠性，大大降低了周边电路。
2.信号转换电路的选择。
由于混凝土配料仪表等设备工作环境恶劣，振动、烟尘、电磁、高温、高湿度对电路构成严重威胁，所以用V/F转换器代替A/D转换器。V/F转换过程是输入信号的积分过程，可以顺利处理噪音或变化的输入信号，抗干扰能力强；其次，与微处理器的接口简单，频率信号输入灵活，只占用一条接口线，便于与接口光电隔离，进一步提高了水泥配料仪的抗干扰能力和可靠性。
V/F转换芯片有LM331、LM231、AD654、AD650、TC9400、VFQ-1C、ADVFC32等多种类型，其中LM231、AD654是性价比高的。AD654具有功耗小、输出频率大、输出功率大等优点。AD654周边电路比较简单，所以AD654被用作模块转换器。
配料仪控制电路的设计；
除了控制芯片和模数转换芯片之外，控制电路还需要键盘扫描电路、显示电路、接口电路、光耦合电路、复位电路等外围电路的支持。
通讯接口采用CH372USB总线接口芯片，实现USB口通讯。CH372是USB总线的通用设备接口芯片，与USBV2.0规格完全兼容，具有8位数据总线及读写、片选控制线及中断输出，便于与单片机连接。利用USB与上位机的数据交换，实现了生产过程的在线监控和实时控制。外部设备CH372只需要晶振和电容，电路简单。
配料仪表控制软件的设计。
系统软件采用KeliC51软件开发环境，根据汇编语言的特点采用模块化编程方法。程序主要包括五个模块:主程序模块、参数设置模块、数据处理模块、显示模块和通信模块。
4.1主程序模块。
该模块主要控制电路初始化、各芯片选择、系统复位等。系统复位可分为硬件复位和软件复位。软件复位的主要方法有软件陷阱、指令冗余、软件WATCHDOG等。需要注意的是软件复位和硬件复位的区别。硬件复位是指启动复位和看门狗复位。硬件复位对寄存器有影响，如PC=000H、SP=07H、PSW=00H等。，而软件复位对SP和PSW没有影响。所以对于微机测控系统来说，当程序正常运行时，将SP设置地址大于07H，或将PSW的第5用户标志设置为1。然后系统复位时，只需检测PSW.5标志位置或SP值即可判断是否是硬件复位。
4.2数据处理模块。
该模块的主要任务是将V/F转换形式的脉冲信号转换为实际称重数据。AD654通过光电耦合形成脉冲方波，其频率转换为数值必须通过计数器实现。计数器可以使用单个计数芯片和8253可编程计数器，也可以使用单片机自带的计数器，即单片机的P3.4或P3.5端口。通过计数器，AD654的输出频率转换为读数Rk，微处理器每隔一段时间读取一次计数Rk，与存储在RAM存储器中的计数Rk-n减少，得到的Dk是模数转换的结果。
4.3通讯模块。
通讯模块为USB模式，可通过USB端口与上位机连接，实现数据的双向传输。CH372芯片由8位并口读写，所有操作均由1个命令码、多个输入数据和多个输出数据组成。CH372芯片占据2个地址位置，当A0引脚为高电时，通常选择命令端口，即可写入命令；当A0为低电时，通常选择数据端口，即可读写数据。CH372在收到数据或发送完数据后，通知单片机中断处理。
4.4其他模块。
参数设置模块主要是调整传感器，设置系统工作状态，输入混凝土比例等。显示模块用于输出各种参数，如配方数据、传感器测量数据、工作状态指示、参数设置菜单、操作提示等。
五是结束语。
本文介绍了基于通用微控制芯片的混凝土成分仪表的软硬件设计，用AT89C52控制芯片代替专用控制芯片，用电压-频率转换代替模拟量-数字量转换，用USB通信代替RS-232通信，使系统电路具有线路简单、维护方便、抗干扰能力强、性价比高的优点。

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