基于ARM7内核微控制器的自动跟随式配料系统设计

论文摘要

随着生产技术的发展和人们合理利用能源意识的提高,原本采用单一原料进行生产的生产线现常需改为多种原料进行配料生产。为满足这样的生产需求,本文设计了基于ARM7内核微控制器的自动跟随式皮带配料系统。该系统将原来输送单一原料的皮带秤改造成为具有配料功能的配料系统,实现了多种原料配料生产。本设计属于低成本的项目改造,可广泛应用于皮带秤改配料系统工程,对配料系统的改造和发展具有一定的参考价值。本文广泛收集、深入分析了皮带配料系统的技术资料,一方面对现有配料系统进行了深入研究,并结合国内外配料系统技术的发展现状,总结了其优缺点;另一方面从系统的准确性、可靠性、功能实现等方面进行了研究。在此基础上,结合系统的功能需求和当前衡器领域的新技术,设计了自动跟随式配料系统。本文设计的自动跟随式配料系统是以ATMEL公司的32位微控制器AT91SAM7X256为主控制器,根据功能需求设计了两路重量通道和一路速度通道,并具有2路开关量输入、2路开关量输出、模拟量输入、模拟量输出、八位累计量显示、四位流量显示等功能。另外,为满足系统调试以及客户的不同需求,本设计还提供了吨脉冲输出接口、RS232接口、RS485接口、USB等多种接口。同时,为进一步提高系统运算速度和精度,本设计采用了24位串行A/D转换器CS5532进行数据采样。由于CS5532具有动态范围宽、功耗低、抗干扰能力强等特点,配合ARM7内核微控制器,大大提高了产品的运算速度和精度,并有效克服了系统称量过程中的不稳定性。最后,经过对系统的调试,验证了系统设计的合理性,并指出了系统设计过程中的存在一些问题,展望了配料系统下一步的研究和设计重点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 自动跟随式皮带配料系统的选题意义
• 1.2.1 推广应用前景
• 1.2.2 经济效益
• 1.2.3 社会效益
• 1.3 设计的关键技术
• 1.3.1 对主皮带秤流量信号的自动跟随
• 1.3.2 高性能的24 位串行A/D 转换器的应用
• 1.4 国内外发展状况
• 1.4.1 国外发展状况
• 1.4.2 国内发展状况
• 1.5 论文的主要内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 自动跟随式配料系统总体方案设计
• 2.1 自动跟随式皮带配料系统的总体概述
• 2.1.1 系统的主要技术指标
• 2.1.2 系统基本功能和特点
• 2.2 皮带配料秤称量原理
• 2.3 自动跟随式配料系统的整体结构
• 2.4 自动跟随式配料系统的电气方案设计
• 2.4.1 控制柜原理接线图设计
• 2.4.2 控制柜端子接线设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 配料秤仪表硬件电路设计
• 3.1 仪表电路总体功能设计
• 3.2 微控制器选型
• 3.2.1 ARM 内核微控制器简介
• 3.2.2 ARM7 内核微控制器系列
• 3.2.3 ARM7 内核系列微控制器——AT91SAM7X256
• 3.3 AT91SAM7X256 的最小系统
• 3.3.1 电源电路设计
• 3.3.2 时钟电路设计
• 3.3.3 复位电路设计
• 3.4 重量信号采样通道
• 3.4.1 重量信号采样过程
• 3.4.2 重量传感器的选型
• 3.4.3 双通道重量（A/D）采样电路
• 3.4.4 CS5532 数据读写
• 3.5 速度信号采样通道
• 3.5.1 速度采样原理
• 3.5.2 速度采样通道电路
• 3.6 其它功能模块设计
• 3.6.1 开关量输入电路
• 3.6.2 开关量输出电路
• 3.6.3 模拟量输入电路
• 3.6.4 模拟量输出电路
• 3.7 通讯接口模块
• 3.7.1 RS232 接口
• 3.7.2 RS485 接口
• 3.7.3 USB 接口
• 3.8 时钟日历设计
• 3.8.1 时钟电路设计
• 2C 总线通讯'>3.8.2 时钟电路与主控芯片的I²C 总线通讯
• 3.9 显示控制器
• 3.9.1 LED 显示模块
• 3.9.2 5×4 扫描键盘
• 3.10 本章小结
• 第四章 配料系统软件功能设计
• 4.1 freerots 操作系统
• 4.1.1 freerots 操作系统简介
• 4.1.2 freerots 操作系统的实现
• 4.2 系统软件功能总体设计
• 4.3 系统调零和标定
• 4.3.1 调零
• 4.3.2 挂码标定初始化
• 4.4 系统称量总任务
• 4.5 秒处理任务
• 4.6 重量信号采样
• 4.6.1 CS5532 初始化
• 4.6.2 开启CS5532
• 4.7 速度信号采样
• 4.8 对主皮带秤模拟量信号的跟随
• 4.9 本章小结
• 第五章 系统的可靠性和抗干扰性设计
• 5.1 系统硬件电路设计采取的措施
• 5.2 系统电气设计采取的措施
• 5.3 系统软件设计采取的措施
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统调试和精度分析
• 6.1 软件调试
• 6.2 联合调试
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文