胶带输送机启动特性检测系统设计

1、图书分类号：密 级：毕业设计(论文)胶带输送机启动特性检测系统设计BELT CONVEYOR START FEATURE DETECTION SYSTEM DESIGN学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师 学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论

2、文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要本设计主要介绍了基于单片机的带式输送机启动特性检测系统的设计。以AT8952单片机为核心，利用光电编码器发出的脉冲通过单片机计算处理实现对胶带输送机速度加速度的实时测量，并简单的将速度用LCD实时显示。说明书对检测系

3、统的硬件电路和软件设计进行了详细的介绍。硬件设计利用光电编码器把胶带输送机启动30秒内的脉冲数传入单片机，而后通过过单片机进行计算处理并将处理结果经过LCD液晶显示器显示出来。软件设计用C语言编程，采用模块化结构，使程序的逻辑化。关键词 胶带输送机；光电传感器；单片机；LCDAbstractThis design mainly introduces the belt conveyor start feature detection system based on single chip design. AT8952 single-chip microcomputer as the core,

4、by means of a photoelectric encoder pulse by single chip microcomputer processing to realize real-time measurement of belt conveyor speed acceleration and simple speed with LCD real-time display. The description of the detection system hardware circuit and software design in detail is introduced. Ha

5、rdware design using the belt conveyor start within 30 seconds of photoelectric encoder pulse number into single chip microcomputer, then by a single chip microcomputer to calculate process, and the results after the LCD display. Software design using C language programming, the use of modular struct

6、ure, make the program logic.Keywords Belt conveyor Photoelectric sensor Single chip microcomputer LCD目 录摘要IAbstractII目 录I1 绪论11.1胶带输送机的发展概况11.2 胶带输送机国内外发展状况及发展趋势11.2.1胶带输送机的国内外发展状况11.2.2胶带输送机的发展趋势31.3本课题的研究意义和内容31.3.1本课题的研究意义31.3.2本课题研究的内容32 胶带输送机的设计计算52.1胶带输送机的设计52.1.1整机设计52.1.2 部件选型62.2胶带输送机计算72.2

7、.1原始数据及工作条件72.2.2输送带宽度82.2.3圆周驱动力102.2.4输送带张力133 系统总体方案设计183.1总体方案的选择183.2检测部件的选择183.3显示部件的选择204 硬件设计224.1光电编码器工作原理224.1.1 输出信号的采集224.2单片机AT89C52简介224.3单片机最小系统设计244.3.1 电源电路244.3.2 复位电路244.3.2晶振电路244.4 液晶显示设计254.4.1 LCD模块的引脚254.4.2 硬件连接264.5硬件设计原理图265 软件设计285.1主程序设计及流程图285.2中断测速子程序设计及流程图28结论30致谢31参考

8、文献321 绪论1.1胶带输送机的发展概况胶带输送机是运输散状物料的主要工具中的一种，它已经有了近两百年的发展史17。最初的时候采用的是皮革之类材质的输送机，后来槽型结构输送机成了带式输送机的主流。带式输送机的优点有工作安全可靠、生产效率高且可以实现系统自动化和遥控等，凭借它的这些优点现已在被普遍用于冶金、港口、矿山、粮食、化工等领域17。自二十世纪五十年代起，由于全球经济发展节奏很快的原因，使得涉及机械、数学、化学工程、电工学、物理和计算机技术等学科的胶带输送机技术在世界范围内有了巨大的成就17。六十年代末胶带输送机发展到了一个崭新的阶段，电子技术越来越成熟，还出现了用来设计、制造、安装输送

9、带的各种电子器件以及一些检测、保护装置17。在这期间又有了出现了气垫式、大倾角、水平弯曲、多点等多种类型的胶带输送机。随着工业技术的不断成熟与国民经济水平的不断提高，胶带输送机正在向远距离、大运量及高速度看齐。这种大型带式输送机，其结构特征主要体现在输送带、物料和托辊分散布置在输送线路上；输送带是粘弹性体；驱动力和速度由控制驱动装置启动过程的速度传递速度到输送带上；输送机启动过程中输送带上静止状态下的张力慢慢转化为平稳状态下的张力；多驱动单元和多点驱动等17。这些结构特点是研究动态特性一定要考虑到的内容，为了适应这种新的发展趋势，除了要提高带式输送机各个零部件的综合机械性能以外，对带式输送机动

10、态特性也作出了更严格的要求17。1.2 胶带输送机国内外发展状况及发展趋势1.2.1胶带输送机的国内外发展状况胶带输送机最初将由棉织物与薄皮革制成的没有端口的输送带缠绕在两端滚筒上。我国大约在十八世纪末发明了第一台胶带输送机，该胶带输送机的支承件是一个盘形的槽，胶带在槽中滑动。棉织材质的带和木槽间摩擦系数较大使胶带大量磨损从而造成巨大损耗17。早在二十世纪，以托辊作为支承件之后胶带输送机因其摩擦系数减小得以广泛使用并推广。如今的带式输送机基本都以托辊来作为支承件，这就是所谓的的带式输送机。在经历过上世纪五、六十年代之后，对于那些距离比较远、要求速度高并且可以运输大量东西的输送机来说基本上选用的

11、都是具有钢绳且有芯带的输送机或者是可以牵引的具有带式的输送机。钢绳且具有芯带的输送机较之于普通的型胶带输送机，相同的是工作原理，区别在于它的强度很高因为它用的是钢丝绳做芯体而不是织物衬垫。如今外国所用的输送带的强度为，我们国家所使用的输送带强度可达。外国用的带式输送机的运转速度基本上可以到达7.5米每秒，而我国家选用的带速度是5米每秒。在生产率方面，外国最高已经达到了17。钢绳与普通的输送机作比较，他们的差别是前者能够将承载和牵引的东西分开来，承载的东西应该要具有横向钢条、耳槽、编织物品的芯等特殊的输送带，将钢绳作为牵引的构件。最初的机器是在一九五四年的英国正式开始使用的。七十年代时期，外国又

12、发明了距离较远的运输而且里面还有多级驱动的输送机，里面的驱动包含充气的轮胎、磁力、直线型的摩擦等驱动形式。直线型的摩擦驱动就是将几个短式的输送机与一台距离比较长的输送机结合在一起的，同时通过这几个短式的输送机分别与距离较长的输送机上的输送带之间发生的摩擦使长距离运输机运行。驱动装置是充气型的轮胎的带式输送机，构成驱动部分的就是几个充气型的轮胎，在输送带上面的两侧有两个可以自动旋转的压力轮胎将其压下，在输送带下面的两侧是两个驱动轮胎将输送带牢牢的抵住。驱动型的轮胎是通过电动机凭借齿轮来实现传动的。磁力型的驱动与直线摩擦型的驱动装置它们的结构和它们的工作原理基本上是相同的，而它们的不同之处则是它们

13、之间所采用的承载带不同，它们的不同是磁力型的驱动选择的承载带是有特殊要求的，驱动带上面有磁性的东西，下面的覆盖胶有吸引磁性的物质，这个东西是安装在驱动带上的17。当输送高度相同的情况下若要缩短输送机的长度，可以通过增大输送机的倾角来实现。使输送带和物料见的摩擦系数增大、将托辊与物料间压力增大、布置横隔板在输送带上或是使输送带上有磁场等等方法都可以使输送机的倾斜角增大。在七十年代的时候又出现了许多有大倾角的输送机。它们都可以完成大倾角的输送，有的还可以完成在垂直的情况下提升货物。带式输送机的传统设计限制了生产效率、运输距离、功率和钢材损耗等问题。在二十世纪七十年代，外国经过了反复的实验工作和实地

14、研究得出了气垫带式输送理论。气垫带式输送机分别将胶带缠在张紧和驱动滚筒上，然后利用布置在有载分支上的胶带下的气仓中产生的压缩空气将胶带托起，从而在输送带和托辊槽面间产生0.41毫米厚度的气垫，一般输送机每米产生气垫的能源消耗是0.40.9千瓦，具体的能耗由输送带度宽与载荷的大小决定17。一九八四年，匈牙利研发了一种新型的带式运输机，它将托混替换成了水垫。这运输机比普通皮带托辊的运输机节约了百分之八十的运输能量，且节省了一半的成本17。国外在我二十世纪八十年代研发出了一款磁垫带式输送机，较之于普通的带式输送机相似之处是它的结构，不同的是它以平面钡铁磁铁作为支承部件17。磁垫输送机工作时基本没有噪

15、声而且维修、安装的费用比较便宜但是它需要特制的磁性胶带且物料只能在一定范围内输送。很多科学家一直在努力研发一种无需托辊并且摩擦系数很低的带式输送机，我国经过不懈的努力在一九八九年研发出了一种滑槽带式输送机。它有工作平稳安全、结构简单、生产效率较高、清扫、维修的工作量较少，适应性强等特点。1.2.2胶带输送机的发展趋势从带式输送机的发展状况不难看出，其实就是带式输送机的支承部件不断成熟的过程。大概可以根据支承部件划分为槽支承、托辊支承、非接触支承三个阶段。一开始的带式输送之所以没有被广泛应用是因为摩擦系数与传送带的耐磨问题得不到解决。选用了托辊支承之后由于摩擦系数得以减少的原因带式输送机得以广泛

16、应用与推广，但是托辊的数量以及托辊的维护问题得不到解决，尤其是在高速运输的场合下。到了二十世纪七十年代和八十年代又有了气垫、磁垫、液垫形式的非接触式带式输送机，由于胶带不会直接接触到支承件，这样就可以在节约材料的同时使生产成本降低。因此被广泛应用于高速、大运量领域17。所以，以后的胶带输送机应当具备的特征有：大运量、高速度 大运量、高速度就是提高生产效率的同时降低生产成本。长使用寿命 胶带输送机的使用寿命的长短取决于命输送带与托辊间的磨损程度，延长输送机的使用寿命的方法有减小磨擦系数、增强输送带的耐磨性、提高托辊性能。低生产成本 普通的带式输送机托辊的制造费很大且由于运动部件太多的原因，所以维

17、修的费用也很贵。要降低带式输送机的成本最好的办法是用非接触支承或无托辊支承。低能源损耗 带式输送机的磨擦损失巨大。选取不直接接触的带式输送机是使磨擦损失减小最好方法，因为它需要的电机功率很小。智能化 未来的胶带输送机应该与电脑密切联系起来实现程序控制与智能化管理。1.3本课题的研究意义和内容1.3.1本课题的研究意义本次设计胶带输送机启动特性检测系统是为了确保胶带输送机能安全可靠地启动和为胶带输送机的设计提供参数。胶带输送机在起动中若传动滚筒的速度与带速度的不同的情况下会产生打滑。发生打滑将导致输送带着火，更恶劣的话还可能引发起煤尘或瓦斯爆炸的事故。向下运输的工况下有可能会发生“飞车”事故。所

18、以，在胶带输送机控制系统中一定要设打滑保护装置，下运式胶带输送机一定要装有超速保护装置。检测胶带输送机会不会有打滑或超速问题的两个参量是带速度与传动滚筒的表面速度，所以对带速、加速度的检测在胶带输送机启动特性检测系统中是必不可少的。所以要提高胶带输送机启动的可靠性，就必须要对胶带输送机启动过程中的速度加速度进行实时地检测。1.3.2本课题研究的内容2 胶带输送机的设计计算2.1胶带输送机的设计整机设计结论本设计主的要任务是胶带输送机启动特性检测系统设计，本次设计主要分为胶带输送机的选型设计、硬件部分和软件部分，胶带输送机选型设计是为了给检测系统提供参数；设计硬件部分时着重考虑电路的简化，最终选

19、取了光电编码器发出脉冲、AT89C52单片机处理脉冲信号，LCD液晶显示器显示最终结果；软件设计部分采用C语言编写程序，采用模块化设计思想，程序可读性强。本次设计电路简单，成本低。本次设计中还存在一些不足之处：显示内容单一，数据波动、抗干扰能力差，人性化设计不全面。致谢参考文献1 运输机械选型设计手册（第二版），黄学群等，.化学工业出版社.2010年12月2 幻散状物料带式输送机设计.宋伟刚编著.东北大学出版社.2000年4月3 胶带输送机结构与原理(下册).杨复兴编译.煤炭工业出版社.1990年3月4 带式输送机的可控起动技术.杨达文等.起重运输机械2001. 10 P27-295 矿山运输

20、机械.于学谦主编.中国矿业大学出版社.1997年12月6 关于带式输送机的现状和发展趋势.吴明龙.煤矿运输.第3期.1997年7 高产高效工作面顺槽配套可伸缩带式输送机.煤科总院上海分院“九五”行业重点攻关课题技术鉴定文件.2001年3月8 带式输送机的拉紧装置.杨达文等.煤矿机械2001.89 带式输送机启动过程分析.杨达文等.煤矿机械2000.1110 单片微型计算机原理.邹丽新，翁桂荣.苏州大学出版社 2001.1011 张毅刚主编.单片机原理及应用·高教出版社.201012 王成华主编.电子线路基础教程.科学出版社.200013 李万臣主编.模拟电子技术基础实验与课程设计(第

21、一版)·哈尔滨工程大学出版社·200114 孙梅生主编.<<电子技术基础课程设计>>.高教出版社.198915 电子电路百科全书（1.2.3.4.卷）.科学出版社16 单片机原理与应用及C51编程技术.高玉芹编著.机械工业出版社.2011.617 沈卫娜.长距离大运量胶带输送机动态特性研究.河北理工大学.2009.318 Numerical and experimental study an flame spread over conveyorbelts in a large-scale tunnel,Liming yuan,201419 Failu

22、re analysis of textile rubber conveyor belt damaged by dynamic wear,G.Fedorko 附录附录1#include <showfun.h>#include <stdio.h>extern char fnLCMInit(); / LCM 初始化extern void at(unsigned char x,unsigned char y);/*设定文本x,y值*/extern void cls(); / 清屏extern void charout(unsigned char *str); /ASCII(8*

23、8) 显示函数extern void fnSetPos(unsigned char urow, unsigned char ucol);/ 设置当前地址extern uchar dprintf(uchar x,uchar y,char *fmt);/ ASCII(8*16) 及 汉字(16*16) 显示函数extern uchar fnPR12(uchar uCmd); / 写无参数的指令extern uchar fnPR13(uchar uData); / 写数据extern unsigned int Adc0832(unsigned char channel);extern void Li

24、ne( unsigned char x1, unsigned char y1, unsigned char x2, unsigned char y2, bit Mode);extern void Pixel(unsigned char PointX,unsigned char PointY, bit Mode);uchar dsp10=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,;char abc3=0,0,0,;uchar key=0;uint a=100;uchar n=5;uchar count=1; uint k1=0; int t1,t2,t3,w,t=0;uchar GeyKey();

25、void delay(uchar i);void control();main() fnLCMInit();fnSetPos(0,0);dprintf(0,0,"Time:");/dprintf(0,12,"键盘+:步长加速");/dprintf(0,24,"键盘=:顺时针转");/dprintf(0,36,"键盘=:顺时针转");/dprintf(0,48,"键盘on/c:逆时针转"); dprintf(0,36,"Acceleration:"); dprintf(0,84

26、,"Speed:"); P1_1=0;MOV TMOD,#1DH;SETB TRO;SETB TR1;MOV 30H,TL0;MOV 31H,TH0;TH1=0xd8;TL1=0xf0;TH0=0x00;TL0=0x00;ET0=1;ET1=1;TR0=1;TR1=1; while(1) key=GeyKey(); switch(key) / case '1': a=10; /sprintf(abc,"%3.2f",a/255.0); / dprintf(0,96," 5 r/min"); /dprintf(0,96,

27、abc); / dprintf(60,96,"r/min"); / break; / case '2': a=25;dprintf(0,96," 25 r/min"); break; / case '3': a=40; dprintf(0,96," 40 r/min"); break; / case '4': a=55; dprintf(0,96," 60 r/min"); break; / case '5': a=70; dprintf(0,96,&

28、quot; 80 r/min"); break; / case '6': a=90; dprintf(0,96,"100 r/min"); break; / case '7': a=110; dprintf(0,96,"120 r/min"); break; / case '8': a=130; dprintf(0,96,"135 r/min"); break; / case '9': a=150; dprintf(0,96,"150 r/min&qu

29、ot;); break; case '+': dprintf(0,72,"方向: 顺时针"); control();break; / case '-': P1_0=0;/ dprintf(0,72,"方向: 逆时针");/ control();/ break;/ case '=': P1_0=1; dprintf(0,72,"方向: 顺时针"); break; / case 'c': P1_0=0;dprintf(0,72,"方向: 逆时针");bre

30、ak; / case '/': dprintf(0,72,"方向: 顺时针"); / control(); default: break; uchar GeyKey() P1_4=0; P1_5=1; P1_6=1; P1_7=1;P3_0=1;P3_1=1;P3_2=1; P3_3=1;_nop_();_nop_();if(!P3_0)return '7' if(!P3_1)return '8' if(!P3_2)return '9' if(!P3_3)return '/' P1_4=1; P

31、1_5=0; P1_6=1; P1_7=1;_nop_();_nop_();if(!P3_0)return '4' if(!P3_1)return '5' if(!P3_2)return '6' if(!P3_3)return '*' P1_4=1; P1_5=1; P1_6=0; P1_7=1;_nop_();_nop_();if(!P3_0)return '1' if(!P3_1)return '2' if(!P3_2)return '3' if(!P3_3)return '-' P1_4=1; P1_5=1;