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1緒論
包裝產(chǎn)業(yè)不僅涵蓋了包裝產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，包裝印刷,包裝原輔材料供應(yīng)，包裝機(jī)械以及包裝設(shè)備制造等多個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，其包裝制品還參與到第一至第三產(chǎn)業(yè)，貨物流通的每一個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)使用后的包裝產(chǎn)品進(jìn)行處置、回收和再生利用是包裝工業(yè)永久性的社會(huì)責(zé)任。因此，包裝產(chǎn)業(yè)作為“朝陽產(chǎn)業(yè)”,必將對(duì)全球制造業(yè)發(fā)展及其產(chǎn)品的國際間流通產(chǎn)生不可低估的作用。
2總體框架介紹
數(shù)據(jù)采集與處理模塊的主要功能是把壓力傳感器檢測到的壓力變化先轉(zhuǎn)換為一個(gè)微弱的模擬信號(hào)，然后再通過放大電路的放大與模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后變成一個(gè)數(shù)字量送入單片機(jī)。核心控制單片機(jī)模塊的主要功能是控制與處理包裝稱工作中的各種指令;而X5045是一塊集成了上電復(fù)位、看門狗定時(shí)、電源電壓監(jiān)控、塊鎖保護(hù)的EEPROM,它可以作為單片機(jī)工作時(shí)重用的輔助芯片。輸出信號(hào)模塊由8路控制信號(hào)組成來控制外部電磁閥或繼電器，以達(dá)到控制外部設(shè)備的目的。為了防止現(xiàn)場強(qiáng)磁場干擾和工頻點(diǎn)壓通過輸出通道反竄到控制系統(tǒng),選擇光電耦合器，因?yàn)楣庑盘?hào)的傳送不受電場和磁場的干擾,可以有效地隔離電信號(hào)。
3硬件電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
總的說來，硬件部分可以分為以下幾個(gè)模塊:數(shù)據(jù)采集處理模塊、核心控制模塊、鍵盤與顯示模塊,輸出信號(hào)控制模塊。
3.1傳感器設(shè)計(jì)
通常，傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。但是由于傳感器輸出信號(hào)一般都很微弱，需要有信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路將其放大或變換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式。我們使用的壓電式傳感器是一種有源的雙向機(jī)電傳感器，傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換安裝在傳感器的殼體里或與敏感元件一起集成在同一芯片上，使用起來非常方便。
3.2顯示部分
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中用到的數(shù)碼管不是非常多，采用靜態(tài)顯示就可以了，用P2口模擬單片機(jī)串口，通過外擴(kuò)74LS164,從而進(jìn)行靜態(tài)顯示。在上電時(shí)對(duì)每個(gè)數(shù)碼管從0-9進(jìn)行循環(huán)顯示，進(jìn)而判斷數(shù)碼管的好壞。
3.3單片機(jī)
單片機(jī)采用AT89C52,為低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的單片機(jī)可以很好地滿足該設(shè)計(jì)。
4軟件編程總體思路與流程
該設(shè)計(jì)的軟件部分主要利用AT89C52單片機(jī)對(duì)硬件部分電路得到的模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將得到的數(shù)字量進(jìn)行相應(yīng)的處理和查表在數(shù)碼管上進(jìn)行顯示，在A/D轉(zhuǎn)換前還應(yīng)先判斷是否有鍵按下及對(duì)按鍵進(jìn)行相應(yīng)的處理。
主程序主要是設(shè)置系統(tǒng)堆棧區(qū)，內(nèi)存區(qū)清零，上電自檢,以及初始化,之后就調(diào)用相應(yīng)的子程序處理模塊,不斷地進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)然還要定義好程序中將要用到的一些內(nèi)存單元和局部常量。相應(yīng)的子程序處理模塊則包括A/D轉(zhuǎn)換子模塊，按鍵、判鍵和解釋鍵處理子模塊、定時(shí)中斷子模塊、處理料斗的進(jìn)程子模塊,串行移位顯示子模塊，如圖1所示。

4.1A/D轉(zhuǎn)換子模塊
由于AT89C52本身不帶有A/D轉(zhuǎn)換功能,于是我們借助AD7705芯片的高性能模/數(shù)轉(zhuǎn)換功能以達(dá)到我們對(duì)數(shù)據(jù)的需求。AD7705是AD公司推出的16位AD轉(zhuǎn)換器，可用于測量16位低頻模擬信號(hào)，這點(diǎn)剛好符合我們對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的需要。它完成一次轉(zhuǎn)換的時(shí)間是l/32s,在包裝稱運(yùn)行的過程中對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換足夠快，完全符合包裝工程進(jìn)度的需要。由于我們的包裝時(shí)間較為漫長，所以我們采用中斷方式控制，它控制效率高并且適合變換時(shí)間較長的轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換子?？斓幕玖鞒虉D如圖2所示。

4.2處理料斗的進(jìn)程模塊
這一模塊主要是對(duì)按鍵査詢后得到的鍵碼進(jìn)行相應(yīng)的處理,K1鍵對(duì)應(yīng)的是“統(tǒng)計(jì)/快速”數(shù)據(jù)處理子程序，通過K1健可依次顯示本次開機(jī)以來每包的最大值、每包的最小值、完成的包數(shù)、完成的重量，最后顯示累計(jì)包數(shù)和累計(jì)重量。累計(jì)計(jì)算的范圍為歷次工作以來的總數(shù)（中間可以多次關(guān)機(jī)）。
在觀察數(shù)據(jù)過程中，隨時(shí)可以按K2健返回待機(jī)狀態(tài)，以便進(jìn)行其它操作。如果需要將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)打印出來，可在顯示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的任何時(shí)候先按下K1健，然后再加按K2鍵,“打印”發(fā)光二極管亮，開始打印,打印結(jié)束后即返回待機(jī)狀態(tài)。蹌鍵對(duì)應(yīng)的是“設(shè)置/中速”數(shù)據(jù)處理子程序，在待機(jī)狀態(tài)下按下K2健即可進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)（“設(shè)置”發(fā)光二極管亮）。首先顯示當(dāng)前已經(jīng)設(shè)置的每包定額，如果開機(jī)以來還沒有設(shè)置過,即顯示默認(rèn)值（如量程為50kg的系統(tǒng)即顯示每包50.00kg）。
利用K3和K4按鍵可以修改每包定額,其中,K3用來選擇修改位置（閃爍位置）,K4用來調(diào)整數(shù)據(jù)大小。K3對(duì)應(yīng)的是“位置/慢速”數(shù)據(jù)處理子程序。K4號(hào)鍵對(duì)應(yīng)的是“加一/放料”數(shù)據(jù)處理子程序。利用K3和K4按鍵可以修改每包定額，其中,K3用來選擇修改位置（閃爍位置）,K4用來調(diào)整數(shù)據(jù)大小。定額設(shè)置完畢后再按K2健，返回待機(jī)狀態(tài)即可（“設(shè)置”發(fā)光二極管熄滅）。為了保證相對(duì)精度,定額數(shù)據(jù)不能太小，否則系統(tǒng)不接受,并顯示出錯(cuò)信息。這時(shí)可按任何按健，清除出錯(cuò)信息，然后繼續(xù)修改數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)在合理范圍之內(nèi)，再按K2健，即可完成定額設(shè)置，順利返回待機(jī)狀態(tài)。
K5對(duì)應(yīng)的是“自動(dòng)/結(jié)束”數(shù)據(jù)處理子程序。在待機(jī)狀態(tài)下，如果系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)置好每包定額、并經(jīng)過校準(zhǔn)、且預(yù)熱時(shí)間充足，則按K5健即可進(jìn)入自動(dòng)操作狀態(tài)（“自動(dòng)”發(fā)光二極管亮）。K6對(duì)應(yīng)的是“手動(dòng)/暫停”數(shù)據(jù)處理子程序。在待機(jī)狀態(tài)下持續(xù)按K6健2秒鐘之后即可進(jìn)入手動(dòng)操作狀態(tài)（“手動(dòng)”發(fā)光二極管亮）。在手動(dòng)狀態(tài)下,K1、K2、K3和K4可分別控制快速加料、中速加料、慢速加料、放料，足踏開關(guān)可控制夾袋，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管指示這些執(zhí)行結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。處理料斗的進(jìn)程子模塊的基本流程圖如圖3所示。

5結(jié)語
釆用AT89C52單片機(jī)微控制技術(shù),并根據(jù)需求搭建硬件平臺(tái)，在大量試驗(yàn)和測試分析的基礎(chǔ)上完成了電子定量報(bào)轉(zhuǎn)機(jī)的設(shè)計(jì)，并取得了良好的效果。電子定量包裝機(jī)系統(tǒng)在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用，如何能在提高其稱量速度的條件下保證其精度是電子定量稱重系統(tǒng)需要不斷解決的關(guān)鍵問題，也是一大難題。因此,對(duì)于想要進(jìn)一步提高動(dòng)態(tài)稱量的精度，以及實(shí)現(xiàn)一個(gè)工程的實(shí)際應(yīng)用還要在很多方面改進(jìn)。

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