1 引言

       隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，一些行業(yè)對(duì)包裝設(shè)備不斷提出新要求,，國(guó)產(chǎn)包裝機(jī)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,，進(jìn)口包裝機(jī)在包裝機(jī)市場(chǎng)占據(jù)很大份額。本文在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上,，結(jié)合我國(guó)國(guó)情,，經(jīng)多年研究，開(kāi)發(fā)出光,、機(jī),、電一體化智能包裝機(jī)，技術(shù)指標(biāo)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,，運(yùn)行穩(wěn)定,，性能可靠，可與進(jìn)口機(jī)相比美,，而價(jià)格只及同類(lèi)進(jìn)口機(jī)型的1／3-1／5,。智能化包裝機(jī)用于自動(dòng)化稱(chēng)量包裝，包裝物形態(tài)為粉狀(洗衣粉,、奶粉,、咖啡等)和顆粒狀(種子、糖果,、瓜籽,、花生等)。

       本文介紹一種基于A(yíng)DμC812單片機(jī)的智能包裝機(jī)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、造價(jià)低,、工作可靠、適用性強(qiáng),。且具有如下特點(diǎn)：

       (1)通過(guò)電器自動(dòng)控制,，實(shí)現(xiàn)雙速給料，保證下料速度和精度,；

       (2)人工上袋,，雙氣缸

挾持，自動(dòng)化程度高,、工作可靠,、操作簡(jiǎn)單；

       (3)儀表靈敏度高,，采樣速度快,，軟件功能強(qiáng)，有標(biāo)準(zhǔn)接口,，可與計(jì)算機(jī)通信,；

       (4)稱(chēng)量速度準(zhǔn)確，數(shù)字顯示,，直觀(guān)易讀,，穩(wěn)定可靠，維護(hù)方便,；

       (5)控制柜采用密封形式,，適用’了惡劣的粉塵環(huán)境。

       2 ADμC81 2單片機(jī)簡(jiǎn)介

       ADμC812單片機(jī)是美國(guó)AD公司新推出的具有真正意義上的完整的數(shù)據(jù)采集芯片,。其組成為：一個(gè)8通道5μs轉(zhuǎn)換時(shí)間且精度白校準(zhǔn)的12位逐次逼近A／D轉(zhuǎn)換器,、兩個(gè)12位的D／A轉(zhuǎn)換器、8KB的閃速／電擦除程序存儲(chǔ)器,、640字節(jié)閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,、80C52單片機(jī)的內(nèi)核。其他的一些重要功能模塊包括：一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器和電源監(jiān)控器,、A／D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之間的DMA電路,、存儲(chǔ)保護(hù)電路、SPI和I2C總線(xiàn)接口,。ADμC812優(yōu)點(diǎn)之一是集成了—個(gè)完全可編程的,、自校準(zhǔn)、高精度的模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),。ADμC812另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它采用了閃速／電擦除存儲(chǔ)器，輔之以?xún)?nèi)含的加載器和調(diào)試軟件，使系統(tǒng)的設(shè)編程,、調(diào)試簡(jiǎn)便,。

       3 控制器基本構(gòu)成

       控制器前端稱(chēng)重探頭采用應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器，它是一種將力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的機(jī)電元件,，廣泛應(yīng)用于電子稱(chēng)重領(lǐng)域,，自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域等，是稱(chēng)重和檢測(cè)系統(tǒng)的核心元器件,；鍵盤(pán),、顯示管理應(yīng)用MAX7219芯片；語(yǔ)音電路使用的是ISD1110多段錄放語(yǔ)音芯片,。整個(gè)機(jī)器在A(yíng)DμC812單片機(jī)的管理下工作,，控制器硬件電路如圖1。
 

       4整機(jī)工作過(guò)程

       控制器上電后,， 自動(dòng)檢測(cè)數(shù)碼管,、狀態(tài)指示燈及傳感器的接線(xiàn)是否正確。檢測(cè)通過(guò)后,，主顯示顯示“HELLO”,。控制器具有手動(dòng)／自動(dòng)兩種工作狀態(tài),。在自動(dòng)狀態(tài)下(運(yùn)行指示燈亮,，運(yùn)行輸出有效)控制器自動(dòng)控制快、中,、慢加料及卸料,、松袋全過(guò)程。

       控制器在自動(dòng)控制過(guò)程中,，首先啟動(dòng)大投,、中投及小投信號(hào)進(jìn)行快速加料。當(dāng)稱(chēng)重值>大投值時(shí),，關(guān)閉大投信號(hào)進(jìn)行中速加料,。當(dāng)稱(chēng)重值>中投值時(shí)，關(guān)閉中投信號(hào),，只用小投信號(hào)進(jìn)行慢速加料,。當(dāng)稱(chēng)重值>(目標(biāo)值—落差值)時(shí)，關(guān)閉小投信號(hào)停止加料,，輸出定值結(jié)束信號(hào),。此時(shí)判別夾袋延時(shí)是否到，若不到則等待,，若到則啟動(dòng)卸料信號(hào)進(jìn)行卸料,，定值結(jié)束信號(hào)無(wú)效。當(dāng)稱(chēng)重值<近零值時(shí)，再延時(shí)t3定時(shí)時(shí)間后,，關(guān)閉卸料信號(hào),，同時(shí)啟動(dòng)t4及t6定時(shí)器。t6定時(shí)時(shí)間到后,，發(fā)松袋信號(hào),。t4定時(shí)時(shí)間到后，啟動(dòng)下一循環(huán),。

       在檢測(cè)組中每一次循環(huán)的滿(mǎn)秤值與空秤值均被記錄,。滿(mǎn)秤值-空秤=卸料重量。檢測(cè)組中每次卸料重量的代數(shù)平均值,，作為相鄰不檢測(cè)組中每次循環(huán)的卸料重量,。在每次卸料結(jié)束后，本次卸料重量即累加到累計(jì)重量中,，且累計(jì)次數(shù)加1,。累計(jì)重量最大值與最小分度有關(guān)。
        若控制器設(shè)置超,、欠量報(bào)警方式有效(ALAon),，則在檢測(cè)組中每次卸料結(jié)束后，卸料重量與目標(biāo)值比較,。若卸料重量>(目標(biāo)值—超量值),，則產(chǎn)生超量報(bào)警。若卸料重量<(目標(biāo)值—欠量值),，則產(chǎn)生欠量報(bào)警,。在檢測(cè)組中，每次空秤值的代數(shù)平均值作為相鄰不檢測(cè)組及下一檢測(cè)組稱(chēng)重的零點(diǎn)基準(zhǔn),。自動(dòng)調(diào)零能在允許的清零范圍內(nèi)對(duì)秤斗中殘留的物料進(jìn)行補(bǔ)償,，若殘留物料重量超出清零范圍，則產(chǎn)生ErrorC報(bào)警,。

       在小投關(guān)閉后,，由于機(jī)械動(dòng)作的延遲及空中料流的影響，還有一部分物料落到秤斗中,，這部分物料重量稱(chēng)為落差,。由于種種原因，落差不是穩(wěn)定不變的,。儀表的自動(dòng)落差修正功能,，能夠?qū)β洳畹淖兓鞒鲅a(bǔ)償。在檢測(cè)組中,，每次滿(mǎn)秤值的代數(shù)平均值與目標(biāo)值的差,，作為相鄰不檢測(cè)組及廠(chǎng)一檢測(cè)組的落差值的正值,。當(dāng)快加料料流比較大時(shí)，容易出現(xiàn)沒(méi)有慢加料過(guò)程就卸料,，但實(shí)際重量并沒(méi)有達(dá)到目標(biāo)值,，即過(guò)沖現(xiàn)象,。這是由于大料流對(duì)秤斗的沖擊造成的,。為避免過(guò)沖現(xiàn)象，在控制參數(shù)中設(shè)置了禁止判別時(shí)間t1,。在U定時(shí)時(shí)間內(nèi)小投一直有

效,，而不判別稱(chēng)重值是否大于目標(biāo)值與落差值的差，從而避開(kāi)大料流的沖擊在重量上形成的波峰,。在控制參數(shù)中還設(shè)置了小投時(shí)間短報(bào)警延時(shí)定時(shí)器t7,。t7定時(shí)時(shí)間大于t1定時(shí)時(shí)間。t1定時(shí)器與t7定時(shí)器同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),。若在t7定時(shí)時(shí)間內(nèi)小投關(guān)閉,，說(shuō)明還有過(guò)沖現(xiàn)象，產(chǎn)生ErrorA報(bào)警,。在自動(dòng)控制參數(shù)中,，設(shè)置了過(guò)程循環(huán)超時(shí)報(bào)警定時(shí)器t8。若進(jìn)料及卸料循環(huán)周期超過(guò)t8延時(shí)時(shí)間,，則產(chǎn)生過(guò)程超時(shí)報(bào)警ErrorB,。

       在自動(dòng)控制參數(shù)中，設(shè)置了秤體振動(dòng)判定時(shí)間t2,。在檢測(cè)組中進(jìn)料結(jié)束至秤體穩(wěn)定的時(shí)間,，若超過(guò)t2延時(shí)時(shí)間，則產(chǎn)生秤體振動(dòng)報(bào)警Error D,?？刂破骺稍O(shè)置一批量數(shù)。在自動(dòng)控制過(guò)程中,，當(dāng)進(jìn)料,、卸料循環(huán)次數(shù)等于批量數(shù)時(shí)，儀表發(fā)出批量數(shù)完成報(bào)警ErrorE,；若批量數(shù)設(shè)置為0,，則不會(huì)產(chǎn)生批量數(shù)完成報(bào)警：控制器掉電后，批量數(shù)不保存,；上電后為0,。為了保證控制器運(yùn)行的可靠性，在控制器的輸入端和輸出端均加有光耦隔離器件,。語(yǔ)音電路用的是ISDlll0多段錄放語(yǔ)音芯片,，以改善人機(jī)界面效果,。放音電路如圖2。
 

       ADμC812使REC變高(不管,；芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音),，芯片即開(kāi)始錄音，錄音期間,，REC一直保持為高,。REC變低或內(nèi)存錄滿(mǎn)后，錄音周期結(jié)束,，芯片自動(dòng)寫(xiě)入一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)志(EOM),，使以后的重放操作可以及時(shí)停止，然后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài),。REC的上升沿有84ms防顫,，防止按鍵誤觸發(fā)。芯片開(kāi)始放音,，放音持續(xù)到EOM標(biāo)志或內(nèi)存結(jié)束,，之后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。開(kāi)始放音后,，可以釋放PLAYE,。使電平觸發(fā)放音(PLAYL)端從低變高時(shí)，芯片開(kāi)始放音,。放音持續(xù)至此端回到低電平,，或遇到EOM標(biāo)志，或內(nèi)存結(jié)束,。放音結(jié)束后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài),。使循環(huán)放音(PLAYE)端出現(xiàn)高電平時(shí)，即開(kāi)始循環(huán)放音,，只能斷電才能停止,。

       5 結(jié)語(yǔ)

       該灌裝控制器硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠,、應(yīng)性強(qiáng),，具有很高的推廣價(jià)值。