基于80C196單片機(jī)的橡膠硫化儀的研制

摘要：利用80C196單片機(jī)研制了一種低成本、全自動化橡膠硫化儀。該儀器采用單片機(jī)驅(qū)動24針打印機(jī)和彩色液晶屏，實現(xiàn)了整機(jī)自動控制，大大提高了整機(jī)的性能價格比，在橡膠加工工業(yè)中具有較大的實用價值。 關(guān)鍵詞：橡膠；硫化；單片機(jī)；PID算法；針式打印機(jī)

1 概述     橡膠硫化儀是用于測量生橡膠受控加熱后變成熟橡膠的硫化時間、硫化速度及其它橡膠加工性能參數(shù)的測量儀器。該儀器是橡膠廠用于確定膠料配方、最佳硫化點和選擇合理硫化條件的必不可少的關(guān)鍵設(shè)備。     硫化儀主要有兩種形式：往復(fù)測量式和扭轉(zhuǎn)測量式。因為能保證比較完整的試樣，所以后者應(yīng)用較多。國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 9869－1997(圓盤振蕩硫化儀法)指出了控溫范圍、記錄硫化曲線(轉(zhuǎn)矩－時間曲線)的量程，以及從曲線上獲得的剪切值、時間值等9項膠料常數(shù)的方法。     國內(nèi)外有一些公司生產(chǎn)硫化儀，競爭比較激烈。帶有高性能微機(jī)和觸摸屏的硫化儀也在國內(nèi)外有探討和研究，但是在關(guān)鍵的性能價格比上總不能令人滿意。     筆者設(shè)計的硫化儀微機(jī)系統(tǒng)，主要考慮了如下幾點：         A保證了測試技術(shù)指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)；         B遵循軟件代替硬件的原則；         C含微機(jī)在內(nèi)的全電路系統(tǒng)造價低；         D減少按鍵，實現(xiàn)實驗過程全程自動化；         E用彩色液晶屏進(jìn)行顯示，實現(xiàn)了曲線與測試結(jié)果圖文并茂的效果；         F用單片機(jī)驅(qū)動24針打印機(jī)輸出數(shù)據(jù)、曲線及測試結(jié)果；         G曲線存儲于RAM中，且掉電不丟失，允許在液晶屏上重新恢復(fù)曲線；     基于以上特點的硫化儀具有很高的性能價格比。

2 硫化儀整機(jī)工作原理簡述     將生橡膠試塊連同一個圓盤轉(zhuǎn)子放到恒溫狀態(tài)下的模腔內(nèi)，通過安裝在電機(jī)出軸上的偏心輪、連桿及傳感梁使轉(zhuǎn)子擺動，擺動角度為?1.5?。利用應(yīng)變橋測出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩，可以獲得轉(zhuǎn)矩——時間曲線，這就是硫化曲線。它代表了橡膠硫化時間和機(jī)械可加工性能。     模腔恒溫精度?0.3℃，外施壓力11 kN。整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖見圖2—1。     在電路方面，考慮到硫化儀功能復(fù)雜，要求測量精度高，所以選擇美國INTEL公司的80C196單片機(jī)。硫化儀還選用了顯示效果良好的彩色液晶屏，完成人機(jī)交互及各種界面顯示。硫化儀選用EPSON公司的24針打印機(jī)取代微打，完成曲線及實驗結(jié)果的打印。微機(jī)電路框圖見圖2—2。

3 儀器的軟件方案

 傳統(tǒng)的硫化儀溫度控制模塊與其它電路分開，這樣必須在兩套系統(tǒng)間實現(xiàn)通訊，從而使硬件設(shè)計復(fù)雜化，增加了成本。該儀器采用的16位單片機(jī)速度快、功能強(qiáng)，采用分時復(fù)用的方法即可克服上述缺點，能夠?qū)崿F(xiàn)整機(jī)的自動操作。軟件主程序流程見圖3—1。