一、前言

阐述了一种用89C51单片机控制的定量自动称量包装系统的工作原理，以及控制系统的软硬件设计。
在生产、流通日益社会化、现代化的今天，实现产品包装的机械化、自动化，不仅是现代生产发展的必然趋势，而且能带来巨大的经济效益。在计算机技术飞速发展的今天，在包装系统中采用微机对传统的包装机械进行改造，有利于提高包装机械的性能，提高包装设备的计量精度、速度和自动化水平。介绍了以89C51单片机为控制器的定量称重包装系统。该系统可自动控制送料、封口等工序，并具有零点自动跟踪、过冲量自动校正等功能。主要用于粉末、小颗粒等物料的定量称量包装与配料系统。
该系统主要包括电子称量测量、控制、传输和密封等部分。传递部分是由电机控制的一种链板传动系统，它实现对包装件的传递；封口机构根据产品和包装的不同，自动执行缝包、垫封或卷边封口等功能；计量部分由称量传感器和相应的测量显示仪表组成，完成对物料的称量分包和重量显示；单片机及其相应的控制执行电路，负责定量称量包装系统各工序的自动控制。
该系统根据传感器的输出信号，实现对物料的自动定量包装。它的基本工作过程包括称重、卸料、输送、封口四个阶段。
称重开始时，控制器控制进给阀门与进给阀门同时开启，物料进入称重斗。在称重斗中，当物料的重量达到粗加料阈值时，控制粗加料阀关闭，物料从粗加料阀流出，进入粗加料阶段。称重斗的数量接近目标值，达到细加料门限时，控制细加料门关闭，称重过程完成。接著套装包装容器并触动夹具工作，打开称量斗的卸料阀，将物料卸入包装容器。卸载后，关闭卸载阀，夹持装置自动松开，将装料的包装容器落在传送带上，由传送机构送至封口装置，完成封口工序。
二、硬件设计。
该系统的硬件电路主要由称量电路，控制电路，作动器等组成。
每侧有一个称重传感器，在称量斗的两端的力支撑点上检测每包在斗中的物料的重量，并将其转化为电信号输出。采用测试电路将信号进行放大等处理后送到A/D转换器中，将模拟信号转换为数字信号输出，再用单片机读取A/D输出的数字量并进行运算处理，得到所测物料的重量值，然后用数字形式显示物料重量。
该系统选用89C51单片机作为处理器，内部集成CPU、RAM、ROM、计数器/定时器、中断处理系统和I/O口等多种功能部件[2]，设计电路简洁，系统可靠性高。
在硬件上采用LED数字显示屏，除了能显示物料重量外，还能同时显示系统工作状态信息；使用键盘，实现了系统的键控操作和相关参数的设定；通过扩展I/O口，可实现设定的输出开关量控制，保证了电磁阀、电机等执行元件的可靠、协调工作。
三、软件设计
该系统软件包括多个子程序和一个主程序。主要包括系统初始器、零点自动跟踪调整、粗料定量控制、过冲量自动校正、出料输送封口控制等功能模块。
3.1实现零位自动跟踪调整。
卸载和加料时，物料会与称量斗壁发生少量粘连，造成称量零点漂移。为了修正称量误差，在每次加料前，称量过程由单片机控制自动完成，并将其作为下一次加料称量的参考零点，以保证下一次实际加料的称量值不受称量零点漂移的影响。
3.2粗细物料加料阈值设置。
粗细两种加料阀的设计目的是兼顾加料速度和加料精度。粗细进给阀均开时，进给速度快，阈值一般可设定在目标值的70%~90%。细级加料时，只开细级加料阀，便于实现对加料量的精确控制，细级加料阀值应等于目标值减去过冲量。
3.3自动修正过冲量。
在细小进料阀关闭、系统停止进料时，从进料口到称量斗之间的一段“飞流”最终会落入包装容器，使实际重量超过定量包装的目标值，同时，在进料过程中，由于物料冲击称量斗，会产生瞬时重量标值增加的现象。二者对称量结果的影响量可以统称为过冲量。因此，实际加料量应该与细粒级的阈值相对应，再加上过冲量。该系统采用负反馈偏差控制技术，自动对过冲量进行校正。它的基本方法是根据上一次称量值与目标值的偏差来调整本次称量过程中所用的过冲量值，即调整细进水阀门关闭时间，以减少本次称量值与目标值的偏差，提高定量包装的准确性。
3.4键盘程序。
通过键盘处理程序实现对按键状态的查询、判断和响应，并完成相应的键功能处理，键功能主要有：目标值设置，加料门限设置，手动键操作等。
3..5子程序显示。
该显示器可实现称量结果的转换处理和LED数码管的显示，同时还能显示当前系统的工作状态信息，便于用户实时直观地了解系统的运行情况。
四结论。
采用89C51单片机对定量包装系统进行称量，实现了定量包装过程的自动化，提高了生产效率和包装精度。

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