杜鹏英 杜少武 张崇巍

     来源：《单片机与嵌入式系统应用》

     摘要：基于单片微处理器pic16f877研制成功了六嘴回转式电子秤水泥包装机的智能控制器，给出控制系统的硬件电路和软件的设计思想，并阐述了控制器的工作原理。该控制器设计的高精度是本系统的重要性能。中断嵌套是设计软件中的难点。本系统还成功实现了与上位机的通信。

     关键词：pic单片机

     a/d转换 中断 通信

     包装机系统可用于粉末东颗粒物料（如水泥、化肥、粮食等）的定时包装，自动化程度、计量精度要求越来越高。针对用户的要求，本系统设计了一种基于pic16f877单片机控制的电子秤水泥包装机控制系统。

     控制系统包括调零、调满、设定粗细流阈值、插袋、喂料、压袋、推包、破袋处理等控制功能。另外，对检测的质量进行数码显示，对状态采用led指示。同时还完成了与上位机的通信，可以实时观测质量变化及控制状态的情况，并在硬件和软件上分别采用了抗干扰措施和系统保护措施。本系统硬件结构简单，运行稳定可靠，软硬兼备，具有完善的控制功能和抗干扰能力。

     1 控制器工作原理

     电子秤是包装机的一个独立的控制部件，安装在包装机电控箱内，从包装箱观察窗可以看到电子秤的质量显示和状态led指示。其控制系统由检测电路、控制电路、设定显示电路及与上位机的通信电路等几部分组成。控制器原理框图如图1所示。

     系统经过调零调满后，发出插袋信号。当检测到包准备好信号时开始喂料，此时粗细阈一起打开，cpu根据由荷重传感器检测的质量信号，与由按键设定输入的粗细阈流值进行比较判断，先后控制关闭粗细阈。再由检测的推包位置到和皮带脉冲到信号，发出推包控制信号。另外，阈值设定和与上位机的通信在软件中通过中断来控制实现。物料的质量由数码管实时显示。

     2 硬件电路设计

     根据系统的控制功能，并结合包装机机械构件的工作原理，在软件设计过程中，应力求硬件结构简单，控制可靠。软硬协调，相得益彰。以下将对控制系统的cpu选择及检测部分、控制部分、显示与阈值设定部分及串行通信部分的设计进行介绍。

     2.1 cpu的选择

     用户要求包装质量精度比较高，即要求水漏质量的测量具有很高的精度，这就要求系统的a/d转换精度比较高。另外，在喂料过程中采用粗流细流两种方式，cpu需对粗流细流阈的设定值有掉电保护作用。美国microship公司的pic16f877单片机能满足系统的这些要求。pic16f877内含10位的a/d转换器，价格便宜，外围接口电路简单，转换精度高，对本系统而言控制精度可达0.05kg。这带有256字节的电何擦写的eeprom存储器。每次工作粗流细流阈值的设定值可以从eeprom中读出以前写入的设定值，或重新按键设定并写入eeprom以备下次使用。另外pic16f877有8k×14bit的flash存储器，386×8bit的数据sram及同步串行模块。充足的资源可供以后开发改进。看门狗可以对软件运行出错提供保护功能。risc（精简指令集计算机）指令易学易用。

     2.2 检测电路

     检测部分主要介绍模拟输入电路和状态检测电路两部分，电路如图2所示。

     cpu的ra0、ra1、ra5为内部a/d转换器的输入，分别外接调零、调满、质量检测电路，ra2、ra3连接外部参考电压。电位器rw1、rw2用于电子秤的标定，定时检查标定，以免影响精度。另外，质量的测量主要从测量精度出发，荷重传感器输出电压（0～5