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混凝土配料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原料的称重，是保证混凝土质量的重要前提。由于自动化的混凝土搅拌站具有产品质量优质稳定、生产成本低、效率高、节能环保等优点，现有混凝土生产设备多采用微机控制系统。控制系统可以设定各种原材料的配比和流量，控制各输入物料的瞬时流量，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。典型的自动化混凝土配料系统示意图如图1。
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现有混凝土配料控制器采用专用模块，价格较高、维修性能差、可扩展能力有限、通讯功能弱，因此对控制器进行改进，开发新型配料控制器具有实际意义。
1、控制芯片的选择
采用通用控制芯片代替专用芯片，或降低成本、方便控制程序开发。使用AT89C52单片机自带大量ROM和RAM的微处理器直接构成最小系统，这种方案的优点是实现了结构最简、输入/输出能力强、无需附加译码电路、所需外部器件较少，同时具有以下功能：（1）可以和任何总线型单片机接口，具有良好的通用性；（2）I/O口线可按位任意配置，系统调试极为方便；（3）具有加密功能；（4）高集成度、高可靠性；（5）可并联或级联，扩展方便。可见，最小系统具有良好的通用性、灵活性和可靠性，并且大大减少外围电路。
2、信号转换电路的选择
由于混凝土配料设备的工作环境恶劣，振动、烟尘、电磁、高温、高湿等对电路构成严重威胁，故采用V/F转换器代替A/D转换器。V/F变换过程是对输入信号的积分过程，能对噪声或变化的输入信号进行平滑处理，因而抗干扰能力较强；其次是与微处理器的接口简单，频率信号输入灵活，只占用一根接口线，便于与接口进行光电隔离，进一步提高了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，其中性价比较高的有LM231、AD654两种，两者的性能对比如表1所示，其外围电路如图2和图3所示。
通过对比可以看出，AD654具有功耗小、输出频率范围大、输出功率大等优点。通过图2和图3对比可知，AD654外围电路较为简单，因此采用AD654作为模数转换器。
3、控制电路的设计
控制电路除控制芯片和模数转换芯片外还需要一些外围电路的支持，如键盘扫描电路、显示电路、接口电路、光电耦合电路、复位电路等。改进前后控制电路的总体结构如图4、图5所示。
传感器的信号通过调理电路能得到0-1V输出电压，从而满足V/F变换电路输入要求。AD654外围电路主要有：6、7脚接入1000pF电容，为保证线性度，减少介电吸收和温度系数，应采用聚苯乙烯、聚丙烯或特氢纶等材料的电容；3、4脚各接1kΩ电阻，为了使输入信号可调，3脚可采用1个精密电阻和1个可调电阻；8脚接+5V电压，1、8脚间接390Ω电阻与光电隔离器件相连；2、5脚接地。电路如图6所示。
通信接口采用USB总线接口芯片CH372，实现USB口通信。CH372是一个USB总线的通用设备接口芯片，完全兼容USB V2.0规范，具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可方便地连接至单片机。通过USB与上位机的数据交换，实现生产过程的在线监测与实时控制。CH372外部器件只需晶振和电容，电路简单，其电路如图7所示。
4、控制软件设计
系统软件采用Keli C51软件开发环境，针对汇编语言的特点采用模块化编程方法。程序主要包括5个模块：主程序模块、参数设定模块、数据处理模块、显示模块、通信模块。
4.1主程序模块
该模块主要控制电路的初始化、各芯片的选择、系统复位等。系统的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，硬件复位指开机复位与看门狗复位，硬件复位对寄存器有影响，如复位后PC=0000H、SP=07H、PSW=00H等，而软件复位则对SP、PSW无影响。故对于微机测控系统，当程序正常运行时，将SP设置地址大于07H，或者将PSW的第5位用户标志位在系统正常运行时设为1。那么系统复位时只需检测PSW.5标志位或SP值便可判定是否为硬件复位。
4.2数据处理模块
该模块的主要任务是将V/F变换形式的脉冲信号变为实际称重数据。AD654经过光电耦合后形成脉冲方波，其频率要转化为数值必须通过计数器实现，计数器可以采用单独的计数芯片加8253可编程计数器等，也可以采用单片机自带的计数器即单片机的P3.4或P3.5口。通过计数器，AD654的输出频率变成读数Rk，微处理器每隔一段时间Ts读取一次计数值Rk，并同保存于RAM存储器中的计数值Rk-n相减，得到的Dk即为模数转换的结果。
4.3通信模块
通信模块为USB方式，可以通过USB口和上位机连接，实现数据的双向传输。单片机通过8位并口对CH372芯片进行读写，所有操作均由1个命令码、若干个输入数据和若干个输出数据组成。CH372芯片占用2个地址位，当A0引脚为高电平时选择命令端
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