摘要：
帶式輸送機(jī)測試系統(tǒng)以89551單片機(jī)為控制核心，通過計(jì)算機(jī)測試帶式輸送機(jī)張力的主要參數(shù)來分析整個帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的工作性能，實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)工作狀態(tài)的在線檢測和實(shí)時監(jiān)控。
關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)：張力測試儀；89S51單片杌；在線檢測
帶式輸送機(jī)是煤炭、化工、冶金、礦山、建材、電力、輕工、糧食及交通運(yùn)輸?shù)炔块T廣泛使用的運(yùn)輸設(shè)備，可輸送各種粒度、粉狀或成件等物品。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，帶式輸送機(jī)正朝著大運(yùn)量、高速度、長距離、大功率等方向發(fā)展，對其可靠性、平穩(wěn)性等工作性能也就有了更高的要求。為了更有效地提高帶式輸送機(jī)的使用效率，防止甚至杜絕事故的發(fā)生，必須有一套完善的系統(tǒng)，能夠?qū)捷斔蜋C(jī)的張力進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和在線檢測。過去，帶式輸送機(jī)的測試主要采用靜態(tài)設(shè)計(jì)法，通過改變工況點(diǎn)，記錄其參數(shù)，再通過人T計(jì)算，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為了測試得精確，必須取多個工況點(diǎn)校合，測試工作比較費(fèi)時費(fèi)力。現(xiàn)在帶式輸送機(jī)的測試方法主要有動態(tài)測試法，記錄儀將各下況點(diǎn)的參數(shù)用信號連續(xù)記錄。盡管它能得到比較連續(xù)的記錄曲線，但此測試法也有很多人為誤差，如在測試前需人為調(diào)節(jié)函數(shù)記錄儀，其凋定精度將直接影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確度。因此，如果在測試過程中沒有一些人為的因素，全部T作部是由計(jì)算機(jī)自動處理，這就大大減少了人為因素給測試T作帶來的誤差。為此，我們設(shè)計(jì)了一套基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的帶式輸送機(jī)測試系統(tǒng)——張力測試儀。
本課題研究的帶式輸送機(jī)測試系統(tǒng)主要用來測試系統(tǒng)的張力。在測試方法上采HI以89551單片機(jī)為控制核心，并配有輔助設(shè)施電源電路、I/0接口電路、外部存儲器的擴(kuò)展電路、鍵盤、LCD液品電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、串行通信接口電路、報警電路等。再利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的高速、準(zhǔn)確性，對帶式輸送機(jī)的張力進(jìn)行測試，并做同步記錄。此設(shè)計(jì)能夠提高測試的精度與效牢，并且操作簡便、安裝調(diào)試方便、成本低、可靠性高，能夠降低人力、物力成本和節(jié)約時間。這就是本文的出發(fā)點(diǎn)——通過計(jì)算機(jī)測試帶式輸送機(jī)的張力這個系統(tǒng)的主要參數(shù)來分析整個帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的工作性能，實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)工作狀態(tài)的在線檢測和實(shí)時監(jiān)控。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是綜合測試系統(tǒng)的研制，使其能夠?qū)崿F(xiàn)對帶式輸送機(jī)張力信號的采集以及張力信號的處理、顯示等功能，它包括軟件和硬件兩方面的設(shè)計(jì)。硬件是基本框架，軟件是神經(jīng)中樞，二者缺一不可。
1、張力測試儀軟件設(shè)計(jì)流程
軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于編程、調(diào)試．修改和擴(kuò)展。整個軟件系統(tǒng)采用匯編語言來完成軟件程序的編制，從功能上可分為主程序模塊、系統(tǒng)初始化模塊、輸入和鍵處理模塊、LCD顯示模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、公共服務(wù)模塊、建立自定義字符模塊等。主程序主要是使儀器開機(jī)后c動進(jìn)人運(yùn)行狀態(tài)，它是通過對各個子程序的'蒯用來完成對儀器的管理與控制。主要由系統(tǒng)初始化程序、LCD顯示程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、延時程序、鍵輸入處理子程序等組成。各部分程序的功能如下：
(1)系統(tǒng)初始化。開機(jī)時讓每個元件復(fù)位。
(2)上電延時。讓每個部件都準(zhǔn)備好，以使程序順利地進(jìn)入正常控制狀態(tài)。
(3)調(diào)用第一屏顯示子程序。使第一屏第一行顯示出“請輸入張力”，提示片}戶進(jìn)行張力額定值的設(shè)定。
(4)設(shè)定額定值。通過鍵盤操作設(shè)定額定值的，一般輸入在30 kN-200 kN之問，如果輸入后想改額定值，程序返同執(zhí)行設(shè)定額定值程序，在第一屏第二行設(shè)置值，與采集到的值進(jìn)行比較，確定其否正常。
(5)判斷是否修改額定值，為下一步的比較做準(zhǔn)備。
(6)凋用A/D轉(zhuǎn)換。將采集到的模擬信號的張力值轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能接受并進(jìn)行處理的數(shù)字信號。
(7)判斷采集值是否與額定值相等。A/D轉(zhuǎn)換器采集到的值是否與額定值進(jìn)行比較，判斷是否相等或者在額定值誤差范圍內(nèi)，為調(diào)用第二屏顯示程序做準(zhǔn)備。
(8)調(diào)用第二屏顯示子程序。通過與額定值的比較，在第二屏第一行上疆示張力值是否正常，并在第二屏第二行顯示采集到的張力的實(shí)時數(shù)據(jù)。
2、張力測試儀硬件設(shè)計(jì)工作原理
以AT89551單片機(jī)為控制核心，完成張力測試儀硬件電路的研制，使本儀器能夠?qū)捷斔蜋C(jī)的張力進(jìn)行吏時監(jiān)控和在線檢測，并把此兩值和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比，發(fā)出提示信息，以保證帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
系統(tǒng)硬件各組成部分的功能如下：
(1)89551。此芯片上集成了一個微型計(jì)箅機(jī)的各個組成部分，是電路的核心部分，主要完成以下的控制功能：控制張力信號的采集；控制LCD顯示電路完成狀態(tài)、張力等數(shù)據(jù)的顯示；控制鍵盤電路完成數(shù)據(jù)的輸入和操作指令的輸入；數(shù)據(jù)的處理；控制完成與微型計(jì)算機(jī)之問的數(shù)據(jù)通信等。另一重要功能為其內(nèi)部具有4kB的RAM，可把調(diào)試程序存入內(nèi)部便于運(yùn)行。
(2)電源。本設(shè)計(jì)所用到的各芯片都需+5 V穩(wěn)定的直流電源供電，為了能直接利用220V交流電源，需要設(shè)計(jì)+5V直流穩(wěn)壓電源。故采用半導(dǎo)體直流電源。
(3)鍵盤。鍵盤是一組按鍵的組合，它是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備。操作人員可以通過鍵盤進(jìn)行參數(shù)的輸入和對儀器的控制操作。
(4)A/D轉(zhuǎn)換器是一種能把輸入模擬電壓或電流變成與它成正比的數(shù)字世，即能把被控對象的各種模擬信息變成計(jì)算機(jī)可以識別的數(shù)字信息。
(5)LCD液晶顯示器是人與機(jī)器溝通的重要界面，在AT89S51的控制下完成對經(jīng)過計(jì)算的張力數(shù)據(jù)和張力狀態(tài)的顯示等功能。
(6)放大、濾波、整形電路，主要是由運(yùn)算=放大器構(gòu)成，對接收傳感器接收到的信號進(jìn)行放大、濾波，把接收到的電壓信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識別和采集的ITL電平信號。
(7)傳感器。針對本課題，需選擇能測試張力的傳感器。本設(shè)計(jì)選用電阻應(yīng)變式傳感器，以完成對張力信號的轉(zhuǎn)換和采集任務(wù)。
由于傳感器、放大電路、濾波器在小型的實(shí)驗(yàn)巾不易實(shí)現(xiàn)，且考慮到設(shè)計(jì)成本問題，在此線路板的設(shè)計(jì)巾沒有上述元件的應(yīng)用，而采用滑動變阻器代替了它們，利用分壓原理模擬皮帶張力的變化，完成張力信號的采集。
系統(tǒng)流程為：在開機(jī)之后，液晶顯示器顯示“請輸入張力”，提示輸入一個額定的張力，這時便可以根據(jù)被檢測對象從鍵盤上鍵入一個額定張力值，通過LCD顯示出來。待顯示額定值后，按“確認(rèn)”鍵來確認(rèn)并存儲這個額定值，以便與從A/D轉(zhuǎn)摸器讀來的那個實(shí)際值進(jìn)行比較．進(jìn)而判斷皮帶張力是否正常（實(shí)際值是通過調(diào)節(jié)4個可變電阻得到的）。當(dāng)采集同實(shí)際張力值時，便與存儲在89S51里的額定張力相比較且通過大小判斷，進(jìn)而在LCD上顯示出采集同來的實(shí)際值及同時顯示“正常”或“不正常”。
控制電路是帶式輸送機(jī)張力測試儀的核心，主要用來實(shí)現(xiàn)對外圍器件的控制功能。其包括：單片機(jī)89S51、板內(nèi)驅(qū)動器74L5245、地址鎖存器74LS373和三—八譯碼器74LS138。其中89S51單片機(jī)是本設(shè)計(jì)的核心控件，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制LCD、鍵盤和A/D之間的正常T作和完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)。傳感器用于感應(yīng)皮帶張力的變化情況，以便于89551對帶式輸送機(jī)的張力進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和在線檢測，確保正常運(yùn)轉(zhuǎn)。針對本設(shè)計(jì)，需選擇能測試張力的傳感器。本項(xiàng)日選用電阻應(yīng)變式傳感器，但由于價格昂貴，此設(shè)計(jì)中用可變電阻代替，利用其分壓原理，用電壓值的變化模擬張力信號的變化。本設(shè)計(jì)所用的各芯片都需+5V穩(wěn)定的直流電源供電，為了能直接利HJ220V交流電源，需要設(shè)計(jì)+5V直流穩(wěn)壓電源。本設(shè)計(jì)采用目前廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體直流電源。鍵盤是一組按鍵的組合，它是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備。本設(shè)計(jì)采用矩陣式非編碼鍵盤，為2x8型。該設(shè)計(jì)的16個按鍵中，設(shè)定了數(shù)字鍵0-9，功能鍵“確定‘修改”，其他按鍵為本產(chǎn)品的功能擴(kuò)展留下了余地，其主要用于輸入張力額定值。A，I）轉(zhuǎn)換器是一種能把輸入模擬電壓或電流變成與它成正比的數(shù)字量，即能把被控對象的各種模擬信息變成計(jì)算機(jī)可以識別的數(shù)字信息。此設(shè)計(jì)選用TLC2543型A/D轉(zhuǎn)換器，屬逐次逼近式。顯示器是人與機(jī)器溝通的重要界面，用于顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和張力的實(shí)時數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)選用20x2點(diǎn)陣式字符型LCD．型號為KXM1602C。可顯示當(dāng)前張力值及運(yùn)行狀況。
3、結(jié)語
本課題日前已完成了對張力的檢測，并能把測量值和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比，發(fā)出提示信息，為新產(chǎn)品的研制開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。此設(shè)計(jì)目前沒有考慮對微弱信號的抗十?dāng)_性等問題，有待改善。相信在以后多實(shí)踐、多研究的努力下，此產(chǎn)品會盡早地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。
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