基于80C196单片机的橡胶硫化仪的研制

摘要：利用80C196单片机研制了一种低成本、全自动化橡胶硫化仪。该仪器采用单片机驱动24针打印机和彩色液晶屏，实现了整机自动控制，大大提高了整机的性能价格比，在橡胶加工工业中具有较大的实用价值。 关键词：橡胶；硫化；单片机；PID算法；针式打印机

1 概述     橡胶硫化仪是用于测量生橡胶受控加热后变成熟橡胶的硫化时间、硫化速度及其它橡胶加工性能参数的测量仪器。该仪器是橡胶厂用于确定胶料配方、最佳硫化点和选择合理硫化条件的必不可少的关键设备。     硫化仪主要有两种形式：往复测量式和扭转测量式。因为能保证比较完整的试样，所以后者应用较多。国家标准GB／T 9869－1997(圆盘振荡硫化仪法)指出了控温范围、记录硫化曲线(转矩－时间曲线)的量程，以及从曲线上获得的剪切值、时间值等9项胶料常数的方法。     国内外有一些公司生产硫化仪，竞争比较激烈。带有高性能微机和触摸屏的硫化仪也在国内外有探讨和研究，但是在关键的性能价格比上总不能令人满意。     笔者设计的硫化仪微机系统，主要考虑了如下几点：         A保证了测试技术指标符合国家标准；         B遵循软件代替硬件的原则；         C含微机在内的全电路系统造价低；         D减少按键，实现实验过程全程自动化；         E用彩色液晶屏进行显示，实现了曲线与测试结果图文并茂的效果；         F用单片机驱动24针打印机输出数据、曲线及测试结果；         G曲线存储于RAM中，且掉电不丢失，允许在液晶屏上重新恢复曲线；     基于以上特点的硫化仪具有很高的性能价格比。

2 硫化仪整机工作原理简述     将生橡胶试块连同一个圆盘转子放到恒温状态下的模腔内，通过安装在电机出轴上的偏心轮、连杆及传感梁使转子摆动，摆动角度为�1.5�。利用应变桥测出转子的转矩，可以获得转矩——时间曲线，这就是硫化曲线。它代表了橡胶硫化时间和机械可加工性能。     模腔恒温精度�0.3℃，外施压力11 kN。整机机械结构示意图见图2—1。     在电路方面，考虑到硫化仪功能复杂，要求测量精度高，所以选择美国INTEL公司的80C196单片机。硫化仪还选用了显示效果良好的彩色液晶屏，完成人机交互及各种界面显示。硫化仪选用EPSON公司的24针打印机取代微打，完成曲线及实验结果的打印。微机电路框图见图2—2。

3 仪器的软件方案

 传统的硫化仪温度控制模块与其它电路分开，这样必须在两套系统间实现通讯，从而使硬件设计复杂化，增加了成本。该仪器采用的16位单片机速度快、功能强，采用分时复用的方法即可克服上述缺点，能够实现整机的自动操作。软件主程序流程见图3—1。