1、 1 引 言 火力发电厂主要采用煤作燃料，在火力发电厂的生产成本中燃料费用约占 70% 以上，因此煤量的检测是电厂经济管理和成本核算的重要参数，现在各电厂都采用电 子皮带秤测量煤量。随着国民经济的发展和企业管理水平的提高，在我国现代物料运 输过程中，各种连续输送大宗散状物料的皮带输送机，都广泛采用了皮带秤，以作计 量和控制之用，60 年代我国由机械滚轮式皮带秤发展到电子式皮带秤。微型计算机 是近代重大科技成就之一，它使计算机技术广泛应用于各行各业，是科学技术现代化 的重要标志。基于这一科技成果，我国生产皮带秤厂家和科研部门以及使用单位，于 1982 年就开始对微机应用进行了研究，将其成功运用到
2、了皮带秤系统中，并取得了 良好的成果。目前研制成功的各式皮带秤已经过多次校验，准确度均优于0.5%，近 年来更将这一精度升级至0.06%， 标志着我国微机皮带秤系统发展到一个新的水平。 微机的引入是皮带秤系统发展的一大飞跃， 其良好的控制性能使其迅速占领了大 型工业领域的物料输送市场。本设计正是基于工矿企业中物料输送这一课题，设计了 一个用单片机 8051 进行检测和控制的皮带秤系统。本设计共分为八章，第一章介绍 了该微机皮带秤的总体设计；第二章进行了 MCS-51 系列单片机介绍及其设计；第三 章详细介绍了传感器选择及放大整形电路的设计；第四章介绍了硬件电路设计；第五 章介绍了模拟信号的采样
3、保持及 A/D 转换；第六章 D/A 转换及 V/I 转换器的设计及 选用；第七章系统抗干扰措施及系统软件的设计。 由荷重传感器测出的压力信号和速度传感器取得的皮带速度信号一并送入单片 机中，两个信号在单片机内按照既定的系统软件和应用软件完成过程测量计算和处 理。通过该设计完成了对皮带输送物料流量的实时显示，并可通过输出的控制信号完 成对电动阀门的开度控制以调节给料量的大小。 2 第一章 微机皮带秤的总体设计 电子皮带秤是测量皮带运输量的设备。它由称量框架传感器和显示仪表等组成， 可以称出皮带的瞬时输送量，也可以指示皮带上的累计输送量。在我国各行各业得到 了广泛的应用。当皮带输送物料时，称量段
4、上的物料重量通过皮带称量托辊载台作用 于称重传感器，称重传感器将重量转换成电信号(mv 级)，送入运算器，经过放大、 滤波、A/D 转换变换成数字信号。装在回程皮带上的测速传感器把皮带运行的速度信 号转换成脉冲信号，送入运算器。运算器将两路信号进行工程运算，从而得出物料的 流量并显示。 电子皮带秤的结构形式有很多种， 目前现场采用较多的是带微处理器的电子皮带 秤。本设计的内容即为一个微机皮带秤系统，它主要由称重传力机构，荷重传感器， 测速传感器，放大整形电路，单片机控制系统等几个部分组成。 输煤皮带在单位时间内输送的原煤量 Q 为 Q = q v (1-1) 式中 q单位长度皮带上的原煤质量(
5、Kg/m)； v皮带运行速度(m/s)。 从式(1-1)可知，只要测量出单位长度上的原煤质量和皮带的运行速度，就可求得单位 时间内输送的原煤质量。 微机皮带秤的总体设计框图如图 1-1 所示。 图 1-1 总体设计框图 通过图 1-1 可知，本设计检测压力和速度两路模拟信号，具体检测重量信号采用 的是电阻应变式压力传感器，其输出信号为毫伏级，故在接入 A/D 转换器前需要进 行放大，该信号通过三运放构成的精密差动放大电路进行放大、滤波后，经 LF398 3 采样-保持器接入 ADC0809 进行 A/D 转换并送入单片机 8051。另一路速度信号由电 磁式速度传感器检出，经过施密特触发器构成的
6、整形电路变为周期脉冲序列，将该信 号接入 8051 内部的计数器计得每分钟的脉冲个数，即可得转速信号。这两路信号在 8051 中进行运算并得出物料的瞬时流量信号，通过 8255 芯片扩展的显示器可完成实 时显示。由于实际控制中的需要，所以在 8051 外部分别扩展了 8K 的数据存储器与 8K 的程序存储器，由此构成了 8051 最小应用系统。该系统还配有一路控制信号的输 出端口，即通过 D/A 转换器输出一路模拟电压控制信号，考虑到电压信号不利于远 距离传输并且多数电动阀门的控制信号是电流信号， 所以本设计还配有一个 V/I 转换 器以将控制信号转换为标准的 420mA 电流信号。 4 第二章第二章 MCS-51 单片机介绍及其设计单片机介绍及其设计 2.1 MCS 系列单片机的应用系列单片机的应用 MCS 系列单片机应用范围很广，根据使用情况大致可分为如下四大类： 1单片机在智能仪器仪表中的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强等优点，故可广泛应用于各类仪器仪表 中引入单片机使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能大大提高。例如
