基于单片机控制的清选试验台监控系统

摘要：介绍了基于单片机控制的清选试验台监控系统的工作原理，并着重讨论系统硬件和软件的实现方法。系统采用以8051单片机为核心的控制系统，配置以A/D转换器、控制电路、显示器以及外部数据存储器等部件，从而实现清选试验台对气流流量、速度、方向以及筛子振动特性的实时监控、显示。

关键字：清选试验台；单片机；监控系统

    近几年，随着我国经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，人们对生活品质要求越来越高，因此，谷物清选作业中对清选机械的工作性能的要求亦随之提高。

     但是一般的清选机械功能单一，适应性差或技术性能不稳定，为此我们使用8051单片机和相应的检测变换器件,设计了一种结构简单、工作可靠、控制精确、价格低廉的监控系统。本系统利用系列单片机的强大功能和可扩充性为后盾，可以实现对清选试验台监控系统的各种实时、有效、多功能地控制操作。本系统通过8051单片机对清选试验台主要工作参数进行监测与控制，可以提高清选装置的生产效率和清选精度，减少谷物的损失，提高其自动化水平。本文讨论了系统的设计与实现方法。

1.清选试验台设计

本研究是以清选试验台为研究对象的，监控系统的研发以清选试验台为试验设备的，因此，清选试验台的设计至关重要。清选试验台由机架、输送带、抖动板、筛箱、风机、电机、接籽箱等部件组成。清选试验台主要尺寸及运动参数如表1

表1 清选试验台主要尺寸及运动参数

2.系统工作原理

清选试验台监测系统是以8051单片机为核心，通过传感器检测喂入量、风机转速等工作参数，经由A/D转换器转换成数字量，再送入8051单片机处理，根据检测来的喂入量的实际情况，控制调整各工作参数的大小，使之适应当前工作需要，如喂入量超限（过高或过低），指示灯亮，警笛鸣笛，并在显示屏上显示。

系统功能框图如图1所示。

图1    系统功能框图

3.系统硬件设计

系统硬件采用以8051单片机为核心的控制结构，该结构由传感器、信号处理器、A/D（D/A）转换器、控制电路、显示器、以及外部数据存储器等部件组成。

A/D转换器采用12位逐次逼近型快速A/D转换器AD547A，该型转换器可以对转速、压力、频率等参数进行快速变换。被测参数经检测变换为0～2VDC信号，送至A/D转换器转换成数字量,再送8051进行处理。AD574Ａ具有转换速度快,精度高,价格适中,应用非常方便等优点。由于ＡＤ574Ａ片内有时钟,故无需外加时钟信号。因74Ａ输出12位数码,所以当单片机读取转换结果时,需分两次进行:先高8位、后低4位。

转速传感器采用JN338数字式转矩转速传感器，该传感器采用两组特殊环形旋转变压器来实现能源的输入及转矩信号的输出，还可同时实现旋转轴转速的测量，因此，利用该传感器可实现转矩、转速及轴功率的多参数输出。该传感器具有测量精度高；抗干扰能力强，无需调零；测量弹性体强度大，可承受150％过载；可靠性高、信噪比高，工作寿命长；体积小，重量轻，安装方便等优点。

报警接口电路采用控制台设置报警灯和声效装置来实现其功能。报警灯分为3个等级：一是喂入量正常时，灯不亮；二是喂入量达到临界时，系统预警，灯变成绿色；三是喂入量超限（过高或过低）时，系统报警，灯变成红色，此时警笛声响。其中接地灯在工作时始终保持亮的状态，表明电源供给正常。　

另外,我们还采取了一系列的抗干扰措施,如数字滤波等,保证了系统具有较高的可靠性和抗干扰能力。

4.系统软件设计

单片机控制系统主要是接收上位机的控制参数，并完成清选试验台各工作参数的测量和控制任务。本系统软件设计采用结构化和模块化设计方法，便于功能扩展，程序采用汇编语言进行编程。程序模块主要包括：主程序，A/D转换，数字滤波子程序等。程序主要流程图见图2，其软件功能为：　

（1）开机自检流程，主要完成系统对自身的硬件测试；　

（2）系统设定软件流程，完成对额定值的设定；　

（3）数据采集；　

（4）数据处理、数据与额定值的比较及预警报警信号数据的存储；　

图2  系统程序主要流程

5.结束语

本文创新点在于将清选试验台工作参数的检测、显示、报警功能集于一体，并解决了试验台风机、筛子的系统监控难的问题。在数据采集处理方面，强化了可靠性设计。基于 8051单片机控制的清选试验台监控系统，其具有电路简单，控制方便的特点。

参考文献

[1] 邓春香等.谷物清选机的研究现状和发展趋势.农机化研究,2005.3(2)
[2] 国家质量监督检验检疫总局2002年第4季度产品质量国家监督抽查结果清选机、播种机安全性问题较为突出,http://www.cqvip.com，2003(2)
[3] 彭三河等.谷物清选机振动筛结构的试验研究.湖北农学院学报,2004.11第24卷第期。
[4] 叶斌元,周晓艳.电熔爆机床单片机控制系统研制.微计算机信息,2006年14期
[5]杨益.风筛式清粮式试验台研究.中国农机研究院　
[6]邹必昌等.谷物清选机构主要参数优化设计试验研究.湖北农学院学报,2003.4 第23卷第2期
[7]姚丰等.单片机技术在智能煤气监控系统中的应用.河南科技大学学报（自然科学版）,. 2005.8
[8]宋健等，基于单片机的直流电动机PWM调速系统.农机化研究,2006.1第一期
[9]刁勇等.基于89C51的网络中心监控系统的设计与实现.计算机技术与应用,2005年第1期43　
[10]李广弟等.单片机基础[修订版].北京：北京航天航空大学出版社.2001年7月第二版

作者：杨小华 吕新民 杨兵力 陈绍斌