摘要：
帶式輸送機測試系統以89551單片機為控制核心，通過計算機測試帶式輸送機張力的主要參數來分析整個帶式輸送機系統的工作性能，實現對帶式輸送機工作狀態的在線檢測和實時監控。
關鍵詞：帶式輸送機：張力測試儀；89S51單片杌；在線檢測
帶式輸送機是煤炭、化工、冶金、礦山、建材、電力、輕工、糧食及交通運輸等部門廣泛使用的運輸設備，可輸送各種粒度、粉狀或成件等物品。隨著科學技術的發展，帶式輸送機正朝著大運量、高速度、長距離、大功率等方向發展，對其可靠性、平穩性等工作性能也就有了更高的要求。為了更有效地提高帶式輸送機的使用效率，防止甚至杜絕事故的發生，必須有一套完善的系統，能夠對帶式輸送機的張力進行實時監控和在線檢測。過去，帶式輸送機的測試主要采用靜態設計法，通過改變工況點，記錄其參數，再通過人T計算，得出實驗結果。為了測試得精確，必須取多個工況點校合，測試工作比較費時費力。現在帶式輸送機的測試方法主要有動態測試法，記錄儀將各下況點的參數用信號連續記錄。盡管它能得到比較連續的記錄曲線，但此測試法也有很多人為誤差，如在測試前需人為調節函數記錄儀，其凋定精度將直接影響測試結果的準確度。因此，如果在測試過程中沒有一些人為的因素，全部T作部是由計算機自動處理，這就大大減少了人為因素給測試T作帶來的誤差。為此，我們設計了一套基于計算機技術的帶式輸送機測試系統——張力測試儀。
本課題研究的帶式輸送機測試系統主要用來測試系統的張力。在測試方法上采HI以89551單片機為控制核心，并配有輔助設施電源電路、I/0接口電路、外部存儲器的擴展電路、鍵盤、LCD液品電路、A/D轉換電路、串行通信接口電路、報警電路等。再利用計算機數據處理的高速、準確性，對帶式輸送機的張力進行測試，并做同步記錄。此設計能夠提高測試的精度與效牢，并且操作簡便、安裝調試方便、成本低、可靠性高，能夠降低人力、物力成本和節約時間。這就是本文的出發點——通過計算機測試帶式輸送機的張力這個系統的主要參數來分析整個帶式輸送機系統的工作性能，實現對帶式輸送機工作狀態的在線檢測和實時監控。本設計的主要內容是綜合測試系統的研制，使其能夠實現對帶式輸送機張力信號的采集以及張力信號的處理、顯示等功能，它包括軟件和硬件兩方面的設計。硬件是基本框架，軟件是神經中樞，二者缺一不可。
1、張力測試儀軟件設計流程
軟件的設計采用模塊化結構，便于編程、調試．修改和擴展。整個軟件系統采用匯編語言來完成軟件程序的編制，從功能上可分為主程序模塊、系統初始化模塊、輸入和鍵處理模塊、LCD顯示模塊、A/D轉換模塊、公共服務模塊、建立自定義字符模塊等。主程序主要是使儀器開機后c動進人運行狀態，它是通過對各個子程序的'蒯用來完成對儀器的管理與控制。主要由系統初始化程序、LCD顯示程序、A/D轉換程序、延時程序、鍵輸入處理子程序等組成。各部分程序的功能如下：
(1)系統初始化。開機時讓每個元件復位。
(2)上電延時。讓每個部件都準備好，以使程序順利地進入正常控制狀態。
(3)調用第一屏顯示子程序。使第一屏第一行顯示出“請輸入張力”，提示片}戶進行張力額定值的設定。
(4)設定額定值。通過鍵盤操作設定額定值的，一般輸入在30 kN-200 kN之問，如果輸入后想改額定值，程序返同執行設定額定值程序，在第一屏第二行設置值，與采集到的值進行比較，確定其否正常。
(5)判斷是否修改額定值，為下一步的比較做準備。
(6)凋用A/D轉換。將采集到的模擬信號的張力值轉化成計算機能接受并進行處理的數字信號。
(7)判斷采集值是否與額定值相等。A/D轉換器采集到的值是否與額定值進行比較，判斷是否相等或者在額定值誤差范圍內，為調用第二屏顯示程序做準備。
(8)調用第二屏顯示子程序。通過與額定值的比較，在第二屏第一行上疆示張力值是否正常，并在第二屏第二行顯示采集到的張力的實時數據。
2、張力測試儀硬件設計工作原理
以AT89551單片機為控制核心，完成張力測試儀硬件電路的研制，使本儀器能夠對帶式輸送機的張力進行吏時監控和在線檢測，并把此兩值和標準值進行對比，發出提示信息，以保證帶式輸送機的正常運轉。
系統硬件各組成部分的功能如下：
(1)89551。此芯片上集成了一個微型計箅機的各個組成部分，是電路的核心部分，主要完成以下的控制功能：控制張力信號的采集；控制LCD顯示電路完成狀態、張力等數據的顯示；控制鍵盤電路完成數據的輸入和操作指令的輸入；數據的處理；控制完成與微型計算機之問的數據通信等。另一重要功能為其內部具有4kB的RAM，可把調試程序存入內部便于運行。
(2)電源。本設計所用到的各芯片都需+5 V穩定的直流電源供電，為了能直接利用220V交流電源，需要設計+5V直流穩壓電源。故采用半導體直流電源。
(3)鍵盤。鍵盤是一組按鍵的組合，它是最常用的單片機輸入設備。操作人員可以通過鍵盤進行參數的輸入和對儀器的控制操作。
(4)A/D轉換器是一種能把輸入模擬電壓或電流變成與它成正比的數字世，即能把被控對象的各種模擬信息變成計算機可以識別的數字信息。
(5)LCD液晶顯示器是人與機器溝通的重要界面，在AT89S51的控制下完成對經過計算的張力數據和張力狀態的顯示等功能。
(6)放大、濾波、整形電路，主要是由運算=放大器構成，對接收傳感器接收到的信號進行放大、濾波，把接收到的電壓信號轉換成單片機可以識別和采集的ITL電平信號。
(7)傳感器。針對本課題，需選擇能測試張力的傳感器。本設計選用電阻應變式傳感器，以完成對張力信號的轉換和采集任務。
由于傳感器、放大電路、濾波器在小型的實驗巾不易實現，且考慮到設計成本問題，在此線路板的設計巾沒有上述元件的應用，而采用滑動變阻器代替了它們，利用分壓原理模擬皮帶張力的變化，完成張力信號的采集。
系統流程為：在開機之后，液晶顯示器顯示“請輸入張力”，提示輸入一個額定的張力，這時便可以根據被檢測對象從鍵盤上鍵入一個額定張力值，通過LCD顯示出來。待顯示額定值后，按“確認”鍵來確認并存儲這個額定值，以便與從A/D轉摸器讀來的那個實際值進行比較．進而判斷皮帶張力是否正常（實際值是通過調節4個可變電阻得到的）。當采集同實際張力值時，便與存儲在89S51里的額定張力相比較且通過大小判斷，進而在LCD上顯示出采集同來的實際值及同時顯示“正常”或“不正常”。
控制電路是帶式輸送機張力測試儀的核心，主要用來實現對外圍器件的控制功能。其包括：單片機89S51、板內驅動器74L5245、地址鎖存器74LS373和三—八譯碼器74LS138。其中89S51單片機是本設計的核心控件，負責協調控制LCD、鍵盤和A/D之間的正常T作和完成數據處理任務。傳感器用于感應皮帶張力的變化情況，以便于89551對帶式輸送機的張力進行實時監控和在線檢測，確保正常運轉。針對本設計，需選擇能測試張力的傳感器。本項日選用電阻應變式傳感器，但由于價格昂貴，此設計中用可變電阻代替，利用其分壓原理，用電壓值的變化模擬張力信號的變化。本設計所用的各芯片都需+5V穩定的直流電源供電，為了能直接利HJ220V交流電源，需要設計+5V直流穩壓電源。本設計采用目前廣泛應用的半導體直流電源。鍵盤是一組按鍵的組合，它是最常用的單片機輸入設備。本設計采用矩陣式非編碼鍵盤，為2x8型。該設計的16個按鍵中，設定了數字鍵0-9，功能鍵“確定‘修改”，其他按鍵為本產品的功能擴展留下了余地，其主要用于輸入張力額定值。A，I）轉換器是一種能把輸入模擬電壓或電流變成與它成正比的數字量，即能把被控對象的各種模擬信息變成計算機可以識別的數字信息。此設計選用TLC2543型A/D轉換器，屬逐次逼近式。顯示器是人與機器溝通的重要界面，用于顯示系統的運行狀況和張力的實時數據，本設計選用20x2點陣式字符型LCD．型號為KXM1602C。可顯示當前張力值及運行狀況。
3、結語
本課題日前已完成了對張力的檢測，并能把測量值和標準值進行對比，發出提示信息，為新產品的研制開發奠定了基礎。此設計目前沒有考慮對微弱信號的抗十擾性等問題，有待改善。相信在以后多實踐、多研究的努力下，此產品會盡早地應用于實際生產當中。
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