基于单片机的模拟智能传送装置设计

郭海丽

（衡水学院 电子信息工程学院，河北 衡水 053000）

0 引 言

随着传感器制作工艺技术的提升、微电子技术的不断发展、计算机技术的成熟以及传送装置系统的不断完善，称重技术在传送装置系统中实现了智能化、数字化和测量精度方面的重大突破[1]。虽然目前传送装置系统功能实现了智能化、数字化，但随着企业工业生产管理自动化程度的不断提升，迫切需要进一步提高生产效率，而这就需要研发性能更加完善的传输传送称重设备[2]。

本设计采用模拟方式，对于研究和完善新一代传送装置系统功能控制平台具有现实意义，实现功能的同时，可大大节省研究传送装置系统的成本。

1 系统设计方案

以单片机为控制核心，以C51为编程工具，设计了一种模拟智能传送装置。设计中，通过继电器驱动传送装置的直流电机，流水灯模拟传送带的运动状态，按键控制传送带的启动、停止、正转、反转以及设置称重限制值。设计的重点是应用重力传感器精确测量载物并采集数据[3]。系统主要由控制模块、传感器模块、数据采集模块、按键模块、报警模块、电机驱动模块和显示模块等组成，设计总体方案如图1所示。

载体传送情况下，通过传感器的压力检测可获得电信号。即使电信号比较微弱，用电路采集数据的电信号，处理后传送至A/D转换器，通过A/D转换器将虚拟信号转变为数字信号输出。运用MCU控制器技术收纳数字信号，经A/D转换器处理显示在显示器上，然后经计算处理，把数字信号转换为通俗易懂的实际信号。同时，单片机控制器定期扫描键盘，通过键盘程序控制整个系统，包括一系列动作行为功能。此外，水灯是否超重，反映了相反的流动状态；继电器不超重时可驱动传送带马达，超重时则发出警报[4]。

图1 系统设计总体方案

2 系统主要硬件电路设计

2.1 信号放大电路

由于应变片桥路输出信号一般较弱，大多数电阻应变片传感器的桥路输出与直流放大器连接。本文设计的放大器由三个集成运算放大器组成，如图2所示。

运算放大器A1和A2为相同的相位差输入模式。采用同相输入模式不仅可以有效提高放大器电路的输入抵抗，还能减少弱输入信号的衰减。差分放大不仅放大了差模信号，而且跟随共模输入信号提高了差模信号的幅度和共模信号的比值[5]。

2.2 电机驱动电路

本设计采用继电器驱动直流电机，电路如图3所示。当三极管从导通变为截止时，继电器的绕组产生较大的自感电压，与控制继电器线圈三极管的E极和C极的电源电压叠加，导致发射极结可能被击穿。为了避免感应电磁场造成的不利因素，可在继电器线圈的两端并联一个二极管，以抵制电磁场产生的有害影响。自感应电压与电源电压之和为二极管的正偏置电压，导致二极管导通并产生循环电流。另外，感应高电压通过回路释放，以确保晶体管的安全。

图2 三运放高共模抑制比放大电路

图3 电机驱动电路

3 软件设计思路

单片机上电复位后，首先进行初始化，显示器显示当前载体重量和上限值重量，流水灯处于熄灭状态。按下启动键后，如果按下前进键，直流电机将向前旋转，流灯将向前流动；如果按下反向键，直流电机将向后旋转，流灯将向后流动。按下停止按钮后，系统停止工作。通过设置键、号码+键和数字键设定载重的上限值。按下设置键后，将指示灯设定为打开状态，通过数字+键和数字键改变上限值。设定上限值后，设定指示灯熄灭。当载体重量小于上限阈值时，电机正常运行，指示灯正常运行；当载体重量大于上限阈值时，直流电机停止工作，指示灯熄灭，报警器发出警示；当载体重量减少到上限阈值以下时，直流电机恢复正常转动，指示灯恢复正常工作，报警器停止报警[6]。

4 结 论

本文设计了一种以单片机为开发平台的模拟智能传送装置，提出了系统硬件各个模块电路的具体设计方法和软件的设计思路。采用经过改进的三运放高共模抑制比放大电路，提高了测量精确度。从整体看，本系统稳定性良好、测量精度高、功能相对完善，但由于多方面客观因素，此次设计仍需改进，尤其高共模抑制比放大电路部分的设计并不理想，需进一步调试。