課程設(shè)計(jì)全自動(dòng)捆鈔機(jī)設(shè)計(jì)說明書

1、 1西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書目目 錄錄摘摘 要要.前前 言言.II1 1 緒論緒論.11.1 本設(shè)計(jì)的任務(wù)與內(nèi)容 .11.2 全自動(dòng)捆鈔機(jī)的概述 .12 2 捆鈔機(jī)的機(jī)械原理方案設(shè)計(jì)捆鈔機(jī)的機(jī)械原理方案設(shè)計(jì).32.1 機(jī)械總體方案設(shè)計(jì) .32.2 壓幣機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) .62.3 送、收帶機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) .72.3.1 縱向送、收帶機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) .72.3.2 橫帶送、收帶機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) .92.4 凸輪機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) .102.4.1 縱向凸輪機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) .102.4.2 橫向凸輪機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) .112.4.3 對(duì)應(yīng)凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .112.5 控制面板設(shè)計(jì) .153 3 捆鈔機(jī)的控制電路原理方案設(shè)計(jì)捆

2、鈔機(jī)的控制電路原理方案設(shè)計(jì).173.1 總體原理方案 .173.2 信號(hào)分析 .213.3 開關(guān)信號(hào)處理電路 .223.4 溫度傳感信號(hào)處理電路 .233.5 LED 顯示電路.273.6 熱合片溫度控制電路 .303.7 測(cè)速電路 .31 2西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書3.8 電機(jī)控制電路 .363.9 鍵盤設(shè)計(jì)電路 .383.10 電源設(shè)計(jì) .384 4 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì).404.1 控制流程設(shè)計(jì) .40結(jié)論結(jié)論.41總結(jié)與體會(huì)總結(jié)與體會(huì).42致謝詞致謝詞.43參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).44 I西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書摘摘 要要本設(shè)計(jì)是在結(jié)合現(xiàn)有的捆鈔機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的簡(jiǎn)單可行全自動(dòng)控制

3、系統(tǒng)。捆鈔機(jī)經(jīng)自己分析和查閱相關(guān)資料及指導(dǎo)老師的意見采取三帶 3 點(diǎn)式捆扎紙幣。在本設(shè)計(jì)中對(duì)捆鈔機(jī)的機(jī)械原理部分設(shè)計(jì)分為三部分考慮:捆鈔機(jī)壓幣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，縱向和橫向送帶收帶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，縱向橫向凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。進(jìn)而進(jìn)行控制面板的設(shè)計(jì)。在控制電路設(shè)計(jì)方面主要為信號(hào)采集處理，電機(jī)控制顯示及鍵盤控制等。并在設(shè)計(jì)中介紹了此次設(shè)計(jì)時(shí)所使用的各類芯片，對(duì)相應(yīng)芯片的引腳和功能也做了說明。在完成主要功能設(shè)計(jì)后進(jìn)行了軟件方面的分析，分析了控制流程。最后對(duì)本設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)分析?！娟P(guān)鍵詞】捆鈔機(jī)、自動(dòng)控制、單片機(jī)AbstractThis design is combined with the existin

4、g Money packer , make a simple and feasible design based on single chip microcomputercontrol automatic control system. Money packer with my own analysis and access to relevant information and advice the instructor to take the three tied with 3-point to pack the money. In the design part of the Money

5、 packer Design Machine Theory is divided into three parts to consider: Money packer currency mechanism design pressure, vertical and horizontal delivery with collection agencies with the design of horizontal and vertical cam design. In the control circuit design primarily for signal acquisition and

6、processing, motor control, display and keyboard control. And introduced in the design used in the design of various types of chips, chip pin and the corresponding functionality illustrated. After completing the design of the main functions carried out the analysis about software. Analysis of control

7、 flow and control panel design. Finally, analysis advantages and disadvantages of the feasibility of the design.【Key【Key words】words】Money packer；Automatic Control；Single chip microcomputer II西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書前前 言言伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自加入世界貿(mào)易組織以來，金融行業(yè)的發(fā)展也漸漸達(dá)到了高峰。當(dāng)前國內(nèi)的貨幣交易主體依舊是紙幣，因而就需要對(duì)紙幣進(jìn)行清點(diǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸。首先金融機(jī)構(gòu)就需要對(duì)紙幣進(jìn)行捆

8、扎處理，從而相應(yīng)的紙幣捆扎設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。本設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)控制的全自動(dòng)的捆鈔機(jī)，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的總體原理方案。進(jìn)而完善機(jī)械原理部分，控制面板和控制電路部分的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中參照了現(xiàn)今一些捆鈔機(jī)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)和金融行業(yè)對(duì)捆鈔機(jī)的要求，機(jī)械設(shè)計(jì)中分析幾種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行選擇，在控制電路設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于芯片和方案的選擇也做了分析比較，并對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)做系統(tǒng)分析從而最終完成其控制電路的設(shè)計(jì)。在最后整理出控制流程的相關(guān)設(shè)計(jì)。 III西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1 1 緒論緒論1.11.1 本設(shè)計(jì)的任務(wù)與內(nèi)容本設(shè)計(jì)的任務(wù)與內(nèi)容1.完成全自動(dòng)捆鈔機(jī)控制系統(tǒng)的總體原理方案的設(shè)計(jì)；2.在總體原

9、理方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成驅(qū)動(dòng)元件的選擇，并保證方案的可行性；3.完成機(jī)械系統(tǒng)所需的控制信號(hào)和反饋信號(hào)的分析；4.完成相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)；5.完成基于單片機(jī)的主控電路的電路原理圖設(shè)計(jì)；6.完成控制流程及控制界面的設(shè)計(jì)。1.21.2 全自動(dòng)捆鈔機(jī)的概述全自動(dòng)捆鈔機(jī)的概述捆鈔機(jī)是一款為了解決金融系統(tǒng)紙幣捆扎而研制的捆鈔設(shè)備 。在今后一段時(shí)間內(nèi)，我國貨幣流通領(lǐng)域的主體仍是現(xiàn)鈔。為了便于清點(diǎn)、運(yùn)輸和保存，金融部門需要將現(xiàn)鈔打把(每百張紙幣為一把)、打捆(每十把為一捆)。捆鈔機(jī)的大致工作過程為壓幣-送帶-壓帶頭-收帶-熱合-剪斷-松幣-取幣過程。國內(nèi)的捆鈔機(jī)主要分為 3 類。第一類是機(jī)械式的，即通過杠桿、螺

10、旋或液壓機(jī)械按壓后由手工捆扎，其工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度較大，且操作不規(guī)范。第二類是半自動(dòng)的，即用電腦控制實(shí)現(xiàn)其中連續(xù)的 1 個(gè)或 2 個(gè)動(dòng)作，然后在工作人員配合下完成捆鈔。第三類是全自動(dòng)的，由工作人員把捆扎的現(xiàn)金放在工作臺(tái)上，按下自動(dòng)捆扎鍵后，自動(dòng)捆鈔機(jī)將完成全部動(dòng)作。采用全自動(dòng)方式可以真正地把操作人員從重復(fù)勞動(dòng)中解放出來，同時(shí)大大提高效率。目前金融部門用的捆鈔機(jī)大部分是三點(diǎn)式半自動(dòng)捆鈔機(jī)。國內(nèi)金融部門急需一種新型自動(dòng)化程度高的國產(chǎn)捆扎設(shè)備, 以滿足其紙幣打捆的需要。為實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)捆鈔機(jī)的時(shí)序控制，目前國內(nèi)全自動(dòng)大把捆鈔機(jī)電控系統(tǒng)大多用 PLC控制，由于 PLC 成本高，保密性差，若控制點(diǎn)數(shù)多，則價(jià)格

11、高，并且對(duì)捆鈔機(jī)某些控制單元的特殊要求，PLC 難以實(shí)現(xiàn)，因此用單片機(jī)控制方式，自行開發(fā)軟硬件，使成本降低，且保密性好、性能穩(wěn)定、控制點(diǎn)數(shù)多、便于修改。全自動(dòng)捆鈔機(jī)和半自動(dòng)捆鈔機(jī)，區(qū)別在于全自動(dòng)捆鈔機(jī)是紙幣一次置入定位，按動(dòng)工作鍵后，不需要轉(zhuǎn)向和反復(fù)施壓，即可完成捆扎，而且速度較快，一般每捆低于 20 秒，部分廠家的機(jī)型可以達(dá)到 13-14 秒完成捆扎 。而半自動(dòng)捆鈔機(jī)是紙幣置 2西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書入定位，按動(dòng)工作鍵后，需要兩次手動(dòng)轉(zhuǎn)向 ，才可完成捆扎，而且速度較慢，一般每捆需要 35 秒，部分可以達(dá)到 28 秒以下。 目前國內(nèi)專業(yè)的捆鈔機(jī)品牌， 主要有：“聚龍牌”“飛越牌”“匯金牌”“凱

12、豐牌” “集能牌”“騰飛牌”等。 最新型捆鈔機(jī)采用微電腦控制、使用了最先進(jìn)的非接觸燙合方式，一次壓緊，完成三道捆扎,成型更平整,避免了多次壓鈔， 真正保護(hù)錢幣不受損傷。該機(jī)具有智能人機(jī)對(duì)話功能， 工作狀態(tài)清晰顯示，故障屏幕自動(dòng)提示。封閉捆扎，操作簡(jiǎn)單， 安全可靠。由于工作時(shí)三道同時(shí)捆扎、無需轉(zhuǎn)位，所以速度更快。 獨(dú)有外置帶盒裝置，更換捆扎帶更為簡(jiǎn)單，從而減輕了操作人員工作強(qiáng)度，提高了工作效率，是一款理想的金融辦公自動(dòng)化設(shè)備。 3西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2 2 捆鈔機(jī)的機(jī)械原理方案設(shè)計(jì)捆鈔機(jī)的機(jī)械原理方案設(shè)計(jì)2.12.1 機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)首先捆鈔機(jī)的工作為對(duì)各類版本及面額的紙幣進(jìn)行

13、捆扎，也達(dá)到便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和管理的設(shè)備。捆鈔機(jī)主要包括部分如 2-1 圖所示。捆鈔機(jī)送收帶，凸輪機(jī)構(gòu)捆鈔機(jī)工作區(qū)捆鈔機(jī)壓緊機(jī)構(gòu) 圖 2-1 捆鈔機(jī)主要組成部分1.捆鈔機(jī)壓緊機(jī)構(gòu)：捆鈔機(jī)的壓緊機(jī)構(gòu)是捆鈔機(jī)機(jī)械設(shè)備中比較重要的一個(gè)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)主要完成對(duì)送入的大捆紙幣進(jìn)行壓幣以方便后續(xù)的捆扎工作。2.捆鈔機(jī)工作區(qū)：該部分為捆鈔機(jī)工作時(shí)的紙幣存放地，紙幣放在密閉的設(shè)備中，被設(shè)備進(jìn)行壓緊，送帶收帶捆扎等一系列工作。3.捆鈔機(jī)送收帶、凸輪機(jī)構(gòu)： 這兩個(gè)機(jī)構(gòu)是該設(shè)備最主要的機(jī)構(gòu)，捆鈔機(jī)的主要?jiǎng)幼鞫家窟@兩個(gè)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。送、收帶機(jī)構(gòu)為一個(gè)機(jī)構(gòu)完成，分縱向和橫向送收帶機(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)構(gòu)主要完成捆扎帶收緊后對(duì)捆扎帶的

14、熱合剪斷處理，當(dāng)然收帶前對(duì)捆扎帶的帶頭壓緊工作也由凸輪機(jī)構(gòu)來完成。 4西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 對(duì)捆鈔機(jī)的組成部分了解了后總體大致分析出其機(jī)構(gòu)布局的簡(jiǎn)單框圖，進(jìn)而便于也后的各部分機(jī)械原理的設(shè)計(jì)。機(jī)構(gòu)布局框圖如圖 2-2 所示。紙 幣 捆 扎凸 輪 機(jī) 構(gòu)送收帶機(jī)構(gòu)壓緊機(jī)構(gòu) 圖 2-2 機(jī)構(gòu)布局簡(jiǎn)圖壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)定為采取上壓式布局，方便對(duì)紙幣的壓幣和松幣。送、收帶機(jī)構(gòu)由于分縱向和橫向，機(jī)構(gòu)布局為紙幣側(cè)向設(shè)置。對(duì)于凸輪機(jī)構(gòu)的布局，分析到壓緊機(jī)構(gòu)也為上壓式，避免機(jī)構(gòu)的復(fù)雜位置設(shè)計(jì)和考慮到整體設(shè)備的尺寸大小盡量小型化，故而安排到整體機(jī)構(gòu)下方，采取頂桿上升動(dòng)作式。依據(jù)初步的機(jī)構(gòu)劃分和布局設(shè)定開始擬定捆鈔機(jī)的總

15、體方案，經(jīng)設(shè)計(jì)分析出兩種機(jī)械原理方案。方案一如圖 2-3 所示，方案二如圖 2-4 所示 5西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書捆扎帶凸輪電機(jī)2壓緊輪帶輪電機(jī)3紙幣電機(jī)1 圖 2-3 機(jī)械方案一電機(jī)1捆扎帶凸輪紙幣電機(jī)3帶輪壓緊輪電機(jī)2 圖 2-4 機(jī)械方案二 對(duì)分析出的兩種方案進(jìn)行比較，兩種方案中主要區(qū)別在于壓緊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上。指導(dǎo)老師給予分析意見，方案一中壓緊機(jī)構(gòu)的布局有利于設(shè)備整體體積的減小，但是對(duì)于反向同軸絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能發(fā)生使兩移動(dòng)快的水平移動(dòng)不一致，從而導(dǎo)致連桿的 6西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書上升不一致，致使壓板不能良好的壓幣，并且在檢測(cè)壓幣壓緊采用特殊材料的壓縮通過限位信號(hào)來檢測(cè)，此方案中材

16、料不易選取并且材料受溫度影響后壓縮量會(huì)變化而影響壓緊，致使紙幣的捆扎效果變差或失敗。檢測(cè)凸輪機(jī)構(gòu)方案一中采用帶輪作為一級(jí)傳動(dòng)，在凸輪動(dòng)作中如果出現(xiàn)打滑現(xiàn)象會(huì)造成紙幣捆扎時(shí)出現(xiàn)一些故障，導(dǎo)致捆幣失敗。在方案二中由于其壓緊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)增加了整體結(jié)構(gòu)的體積，在壓緊檢測(cè)時(shí)可能通過限位開關(guān)，延時(shí)壓緊、測(cè)被動(dòng)輪測(cè)速方案，方案有待確定。凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪作為一級(jí)傳動(dòng)，避免了方案一中帶輪打滑的現(xiàn)象，但是由于齒輪的齒隙的存在可能會(huì)產(chǎn)生定位誤差導(dǎo)致凸輪動(dòng)作不到位而影響捆鈔。所以方案二中可能需要較好的定位方案從而減小這樣誤差。 最終分析比較確定方案二作為捆鈔機(jī)整體的初步設(shè)計(jì)方案，在后續(xù)各部分的機(jī)械部分詳細(xì)設(shè)計(jì)中

17、解決方案二中所出現(xiàn)的一系列問題。2.22.2 壓幣機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)壓幣機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)首先明白壓幣機(jī)構(gòu)的目的為對(duì)紙幣壓緊。在壓幣過程中可能出現(xiàn)的問題，及如何解決這些問題。由于紙幣分不同版本，不同面額，而且還有新舊只分，因而不可能出現(xiàn)壓板下壓到同一位置時(shí)達(dá)到紙幣壓緊。進(jìn)而排除了運(yùn)用限位開關(guān)來檢測(cè)紙幣壓緊與否的方案。進(jìn)一步分析到當(dāng)紙幣壓緊后由于都會(huì)出現(xiàn)下壓板不在下移，絲桿也會(huì)不在轉(zhuǎn)動(dòng)，即帶輪的從動(dòng)輪出現(xiàn)打滑。此時(shí)從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速理想情況下應(yīng)為零，但由于實(shí)際的各種原因只能在一很小速度附近震動(dòng)。分析后可采用編碼盤測(cè)帶輪從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速來檢測(cè)紙幣的壓緊與否。在壓幣過程中會(huì)出現(xiàn)人為的誤操作如在無紙幣放入時(shí)啟動(dòng)了捆鈔機(jī)時(shí)，壓

18、板下壓由于無紙幣的原因，不能使帶輪被動(dòng)輪轉(zhuǎn)速變小，只有在壓到工作區(qū)紙幣底板時(shí)才會(huì)檢測(cè)到信號(hào)，這樣會(huì)可能會(huì)造成整體設(shè)備損壞。并且在紙幣捆扎完畢后壓板上升高度也需要限位，就需要在絲桿道中加入上限位和下限位開關(guān)來解決這一問題。詳細(xì)分析壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及各種問題解決辦法后，得出其比較系統(tǒng)的機(jī)械和各種檢測(cè)設(shè)計(jì)。其方案如圖 2-5 所示。 7西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書下限位開關(guān)上限位開關(guān)電機(jī)編碼盤測(cè)速 張緊輪 圖 2-5 下壓機(jī)構(gòu)上圖 2-5 中絲桿導(dǎo)軌中加入 2 個(gè)限位開關(guān)，用以對(duì)壓板的上下位置進(jìn)行限位控制。用關(guān)電編碼盤對(duì)帶輪從動(dòng)輪進(jìn)行測(cè)速給出壓緊信號(hào)。對(duì)于帶輪的預(yù)緊力可也通過張緊輪進(jìn)行調(diào)整。2.32.3 送

19、、收帶機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)送、收帶機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)2.3.1 縱向送、收帶機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)的捆鈔機(jī)采取三帶三點(diǎn)式捆扎，所以在縱向上只捆扎一次，送出的捆扎帶也只有一道。因而機(jī)構(gòu)相對(duì)也簡(jiǎn)單些，其紙幣采用三點(diǎn)式捆扎后的效果如圖 2-6 所示。 8西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書圖 2-6 三點(diǎn)式捆扎效果分析送帶機(jī)構(gòu)的任務(wù)和目的為當(dāng)紙幣壓緊后由該機(jī)構(gòu)將捆扎帶送入帶道中，將捆扎帶送到位后，等凸輪壓帶壓緊信號(hào)反饋后在進(jìn)行收帶動(dòng)作，將紙幣捆緊。在送收帶中可能出現(xiàn)的問題有：堵帶、送帶不到位，帶頭未壓緊而收帶，捆扎帶完等系列問題。對(duì)于堵帶現(xiàn)象可通過帶道的設(shè)計(jì)來減小這一現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率；帶到位和捆扎帶收緊檢測(cè)科由測(cè)壓緊輪轉(zhuǎn)速來監(jiān)測(cè)

20、，在測(cè)速這一方案中和指導(dǎo)老師進(jìn)行了分析和討論；捆扎帶帶完檢測(cè)可由關(guān)電開關(guān)來檢測(cè)，但對(duì)于其安裝位置的的選擇要進(jìn)行分析。經(jīng)過考慮和研究確定縱向送、收帶機(jī)構(gòu)如圖 2-7 所示。捆扎帶編碼盤測(cè)速帶完檢測(cè)帶輪壓緊輪電機(jī) 圖 2-7 縱向送、收帶機(jī)構(gòu)上圖中帶輪為捆扎帶存放帶輪，捆扎帶經(jīng)壓緊輪和帶輪從動(dòng)輪間進(jìn)入帶道。調(diào)整壓緊輪和帶輪從動(dòng)輪使之能帶動(dòng)捆扎帶送收。捆扎帶的送入和收回長(zhǎng)度和壓緊輪的正反轉(zhuǎn)的周長(zhǎng)應(yīng)該是一致的，當(dāng)堵帶或捆扎帶送到位時(shí)，捆扎帶不能再前進(jìn)，壓緊輪由于相對(duì)移動(dòng)而也近似停轉(zhuǎn)，捆扎帶收緊后的情況也和這一樣，因而可測(cè)壓緊輪的轉(zhuǎn)速來檢測(cè)，但絕對(duì)不能測(cè)從動(dòng)輪或電機(jī)的轉(zhuǎn)速。帶完檢測(cè)開關(guān)位置安排在帶輪和壓

21、緊輪之間，因?yàn)槿绻才旁趬壕o輪之后即使檢測(cè)到帶完信號(hào)，但是捆扎帶的斷代取出比較麻煩，在帶輪之前檢測(cè)到帶完信號(hào)，由于帶尾還在外面很容易取出并更換新的捆扎帶。 9西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2.3.22.3.2 橫帶送、收帶機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)橫帶送、收帶機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)由于為三帶三點(diǎn)式捆扎，橫向方向就要送兩條捆扎帶，但是原理和縱帶原理是一致的。都是完成對(duì)捆扎帶的送帶和收帶動(dòng)作并且所需注意的問題也和縱向一致。由于是兩條捆扎帶，要求應(yīng)具有同步性。電機(jī)采取兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)還是一個(gè)電機(jī)通過機(jī)械傳遞來實(shí)現(xiàn)，測(cè)帶完是兩條捆扎帶上都進(jìn)行檢測(cè)還是只檢測(cè)一條捆扎帶，測(cè)壓緊輪轉(zhuǎn)速是兩個(gè)壓緊輪都檢測(cè)還是只測(cè)一個(gè)，這些都要進(jìn)行分析考慮。

22、通過對(duì)以上問題的研究和指導(dǎo)老師討論后，得出了比較可行的橫向送、收帶機(jī)構(gòu)的方案，如圖 2-8 所示。橫帶2橫帶1 圖 2-8 橫向送、收帶機(jī)構(gòu)采取上圖所示的機(jī)構(gòu)方案后，可也看橫向的捆扎帶 1 和捆扎帶 2 達(dá)到了同步，并且其驅(qū)動(dòng)電機(jī)也簡(jiǎn)化為一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于捆扎帶在送出和收回達(dá)到一致故對(duì)于壓緊輪的測(cè)速可也只測(cè)一條帶上的壓緊輪來完成橫向的測(cè)試目的。在對(duì)于測(cè)帶完的問題上，按理也能通過只檢測(cè)一條帶上的帶完來達(dá)到整個(gè)橫向的帶完檢測(cè)目的，但不排除人為更換帶輪及產(chǎn)品帶長(zhǎng)尺寸的不一致造成帶 1 和帶 2 帶完不一致。故還是采取兩帶各自進(jìn)行帶完檢測(cè)，其帶完檢測(cè)和縱向帶完檢測(cè)原理一樣。 10西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

23、2.42.4 凸輪機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)為捆鈔機(jī)的重要機(jī)構(gòu)，完成動(dòng)作最多，要求也多因而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)比較復(fù)雜，考慮的問題也相對(duì)會(huì)多點(diǎn)。凸輪機(jī)構(gòu)同樣分為縱向和橫向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。由于縱向和橫向所完成的動(dòng)作是一致的，所以凸輪的結(jié)構(gòu)是一樣的，只是縱向?yàn)橐粭l帶的系列動(dòng)作，橫向?yàn)閮蓷l帶的一系列同步動(dòng)作，故而在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上會(huì)有所區(qū)別。分析凸輪所完成的動(dòng)作有壓帶頭，熱合片的伸入和收回，熱合，剪斷四個(gè)過程。因而凸輪軸上應(yīng)有 4 個(gè)凸輪。2.4.1 縱向凸輪機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)縱向的凸輪機(jī)構(gòu)主要用于完成紙幣縱向的捆扎帶的相關(guān)處理，如在捆扎帶送到位后對(duì)捆扎帶帶頭壓緊，捆扎帶收緊后完成捆扎帶熱合，壓緊，剪斷等一系列的

24、動(dòng)作。對(duì)于凸輪的具體結(jié)構(gòu)后面會(huì)給出方案，現(xiàn)在設(shè)計(jì)其機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案?？v向凸輪機(jī)械機(jī)構(gòu)如圖 2-9 所示。光電編碼盤縱向凸輪 圖 2-9 縱向凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)于分解動(dòng)作完成主要的凸輪安排在圖中凸輪軸上，一級(jí)傳動(dòng)采取齒輪傳動(dòng)，放棄帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方案，帶傳動(dòng)可能出現(xiàn)帶輪打滑現(xiàn)象從而致使凸輪定位不準(zhǔn)確造成凸輪動(dòng)作不到位，影響捆扎質(zhì)量。用齒輪傳動(dòng)前面也分析到由于齒輪間隙的問題出現(xiàn)定位誤差， 11西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書但是可也通過在齒輪從動(dòng)輪上安裝關(guān)電編碼盤來對(duì)凸輪軸進(jìn)行定位檢測(cè)，來減小或避免定位誤差。2.4.2 橫向凸輪機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)由于橫向凸輪和縱向凸輪完成的動(dòng)作一樣，只是縱向?yàn)橐粭l捆扎帶，只有一個(gè)對(duì)應(yīng)的凸輪

25、機(jī)構(gòu)；而橫向上有兩個(gè)條捆扎帶，故需要與之對(duì)應(yīng)的兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)來完成每一條捆扎帶的一系列相關(guān)動(dòng)作。在各自捆扎帶上的動(dòng)作要求一致，所以需要凸輪的轉(zhuǎn)位也要達(dá)到一致才能保證這一要求，就需要機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)也最好使用一個(gè)電機(jī)來驅(qū)動(dòng) 2 個(gè)凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。最后得出橫向的凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖 2-10 所示。光電編碼盤 圖 2-10 橫向凸輪機(jī)構(gòu)在橫向凸輪機(jī)構(gòu)中同樣要解決縱向凸輪機(jī)構(gòu)的相關(guān)問題，由于兩個(gè)凸輪采用上圖所示的傳動(dòng)方案，故在凸輪動(dòng)作的一致性上能保持一致。在凸輪定位檢測(cè)上無需分別對(duì)兩個(gè)凸輪進(jìn)行檢測(cè)，只需對(duì)其中一個(gè)凸輪軸上的同軸齒輪采用編碼盤進(jìn)行轉(zhuǎn)位檢測(cè)即可。2.4.3 對(duì)應(yīng)凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在前面已經(jīng)

26、分析到凸輪軸上主都有 4 個(gè)動(dòng)作的完成，因而對(duì)應(yīng)一般需要 4 個(gè)凸輪的相關(guān)設(shè)計(jì)。第一步為壓帶凸輪到位對(duì)到位的捆扎帶壓緊，便于收帶的進(jìn)行將捆扎帶收緊；第二步為當(dāng)捆扎帶收緊后送加熱片凸輪到位，將加熱片伸入兩帶間對(duì)捆扎帶進(jìn)行加熱； 12西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第三步為當(dāng)加熱完畢夠加熱片收回后熱合壓緊凸輪到位對(duì)捆扎帶進(jìn)行熱合；第四步熱合完畢，剪帶凸輪到位，剪斷捆扎帶。紙幣捆扎完畢。對(duì)于具體的各凸輪布局經(jīng)分析得出兩種方案。方案一如圖 2-11 所示。 引導(dǎo)塊捆扎帶熱合片帶頭壓頭熱合剪斷壓頭圖 2-11 凸輪布局方案一方案二如圖 2-12 所示 剪斷壓頭熱合壓頭帶頭壓頭熱合片捆扎帶引導(dǎo)塊圖 2-12 凸輪布

27、局方案二在給出的兩種方案中都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。方案一中只有三個(gè)凸輪就能完成捆扎帶的壓帶頭，送熱合片、熱合壓帶、剪斷四個(gè)主要?jiǎng)幼?，?jiǎn)化了凸輪的結(jié)構(gòu)。將剪斷和熱合壓帶用一個(gè)凸輪來實(shí)現(xiàn)，該凸輪的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一點(diǎn)，同時(shí)對(duì)于刀口的位置也要確定好。不然會(huì)出現(xiàn)還沒熱合好就將捆扎帶剪斷的現(xiàn)象，那么捆扎帶會(huì)因?yàn)榧垘诺膹埩Χ?13西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書使捆扎帶松散開，導(dǎo)致故障。方案二中按照分工就設(shè)置出 4 個(gè)凸輪的布局，雖然在凸輪機(jī)構(gòu)上復(fù)雜了一點(diǎn)點(diǎn)，但是凸輪獨(dú)立完成各自的動(dòng)作，單輪處理對(duì)應(yīng)動(dòng)作的性能得到加強(qiáng)，熱合和剪斷分開，先熱合后進(jìn)而剪斷捆扎帶，減少了方案一中可能出現(xiàn)問題的幾率。最后選定方案二，捆扎帶由送帶機(jī)

28、構(gòu)經(jīng)過帶頭壓帶頂塊的帶道，在經(jīng)過剪斷頂塊的帶道，到熱合片和熱合壓頭之間，在由引導(dǎo)塊帶道進(jìn)入繞幣道。帶頭到位后凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)首先壓帶頭凸輪到位使壓帶頭快上移壓緊帶頭，收帶收緊后熱合片凸輪到位熱合片到位加熱捆扎帶，延時(shí)后熱合片收回?zé)岷蠅簬馆喌轿?，帶?dòng)壓塊上移熱合捆扎帶。延時(shí)后剪斷凸輪到位，剪斷塊上移剪斷捆扎帶捆帶完畢。對(duì)于凸輪設(shè)計(jì)采用常用的滾子推桿，因?yàn)橥茥U和凸輪接觸為滾動(dòng)摩擦，不易磨損，傳遞較大的動(dòng)力。帶頭壓緊凸輪設(shè)計(jì)如圖 2-13 所示圖 2-13 為壓緊凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)使?jié)L子推桿在豎直方向上升和下降，推桿和壓塊剛性連接從而使壓塊發(fā)生一致的動(dòng)作。捆扎帶送帶到位后，帶頭位于壓帶塊的上方，

29、凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)到最大離心距時(shí)即壓塊上升到最高點(diǎn)致使壓緊帶頭。當(dāng)然至于其具體準(zhǔn)確的尺寸應(yīng)考慮實(shí)際的機(jī)構(gòu)布局。壓塊中開有捆扎帶通道，捆扎帶入帶可穿過壓塊。在推桿下方附加彈簧后可使推桿和凸輪隨時(shí)緊密接觸保證定位準(zhǔn)確也確保壓幣動(dòng)作的完成。 圖 2-13 壓緊凸輪機(jī)構(gòu) 剪斷凸輪機(jī)構(gòu)如圖 2-14 所示 14西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 左邊圖示為剪斷凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。此機(jī)構(gòu)的任務(wù)是當(dāng)捆扎帶經(jīng)熱合壓緊后對(duì)捆扎帶進(jìn)行剪斷，便于將捆扎完畢的紙幣取出，從而進(jìn)行下一個(gè)工作的循環(huán)。其設(shè)計(jì)的主體部分和前面的帶頭壓緊凸輪差不多，只是在捆扎帶通道上有差別。由于要考慮到捆扎帶通過且又要對(duì)捆扎帶進(jìn)行剪斷，故在通道口上加了楔形開口放置切

30、斷刀片。當(dāng)剪斷凸輪到位，剪斷塊整體上移由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而將捆扎帶切斷。圖 2-14 剪斷凸輪機(jī)構(gòu)由于熱合片的伸入和收回和其他凸輪的運(yùn)動(dòng)方向并非在同一個(gè)平面上，因而其凸輪機(jī)構(gòu)方案要加入變向的相應(yīng)機(jī)構(gòu)來處理這一問題。經(jīng)分析后得到熱合片凸輪機(jī)構(gòu)如圖2-15 所示熱合片凸輪機(jī)構(gòu)主要任務(wù)為當(dāng)捆扎帶完成收帶收緊步驟后，通過凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)水平滑塊在另一個(gè)平面上移動(dòng)，從而使熱合片伸入到熱合的捆扎帶間，完成對(duì)捆扎帶的加熱工作。當(dāng)延時(shí)時(shí)間 圖 2-15 熱合片凸輪機(jī)構(gòu) 到即加熱程度也足夠時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)再次轉(zhuǎn)動(dòng) 15西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書將熱合片從捆扎帶間收回以便于后面的熱合壓緊動(dòng)作的完成，避免將熱合片也壓在捆扎帶之間，造

31、成對(duì)紙幣的過加熱而引起的損壞。熱合壓緊機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其凸輪機(jī)構(gòu)如圖 2-16 所示熱合壓緊凸輪主要任務(wù)在熱合片完成對(duì)捆扎帶的熱化達(dá)到粘合的溫度后，在熱合片收回后馬上凸輪轉(zhuǎn)到位是熱合壓頭壓緊捆扎帶使捆扎帶的粘合面緊密的接觸在一起而熱合。此凸輪機(jī)構(gòu)處不能設(shè)置捆扎帶的帶道。因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)的布局在剪斷凸輪機(jī)構(gòu)的后面，如果設(shè)置帶道，當(dāng)紙幣完成收帶收緊工序，熱合片進(jìn)入后 由于熱合片和下面捆扎帶間有阻隔無法對(duì)下面的捆扎帶加熱，而使熱合無法達(dá)到理想效果，或無法完成對(duì)捆扎帶的熱合處理。圖 2-16 熱合壓緊凸輪機(jī)構(gòu)2.52.5 控制面板設(shè)計(jì)控制面板設(shè)計(jì)完成了捆鈔機(jī)的凸輪機(jī)構(gòu)及各自細(xì)分部分的設(shè)計(jì)后，捆鈔機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)也

32、基本完畢。并且在捆扎過程中也處理了必要的信號(hào)檢測(cè)問題。對(duì)于捆鈔機(jī)工作時(shí)需分自動(dòng)和手動(dòng)模式，在自動(dòng)模式下要求能在按下自動(dòng)按鍵后捆鈔機(jī)能夠自動(dòng)完成捆扎紙幣的全過程動(dòng)作，而且在動(dòng)作過程中能進(jìn)行狀態(tài)顯示，故障檢測(cè)顯示，熱合片溫度監(jiān)控顯示；手動(dòng)模式下能確定各機(jī)構(gòu)能否正常的運(yùn)行，并且直觀的表示出來，以便于人為監(jiān)視和操作，因而需要設(shè)計(jì)較為實(shí)用的控制面板。分析后主控按鍵有電源開關(guān)，停止按鍵，自動(dòng)、手動(dòng)四個(gè)按鍵，并且同時(shí)要指示燈加以指示。在自動(dòng)控制時(shí)需顯示的狀態(tài)應(yīng)對(duì)應(yīng)捆鈔機(jī)的工作流程，這樣能直觀的觀察捆鈔機(jī)的工作情況。細(xì)分下來顯示為壓幣-送縱帶-壓縱帶帶頭-收縱帶-縱帶熱合剪斷-送橫帶-壓橫帶帶頭-收橫帶-橫帶

33、熱合剪斷-松幣-請(qǐng)取幣。對(duì)于手動(dòng)狀態(tài)下，主要要控制動(dòng)作為壓幣，松幣、送縱帶、收縱帶、送橫帶、收橫帶、縱向熱合剪斷、橫向熱合剪斷 16西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書八個(gè)按鍵和對(duì)應(yīng)的指示燈。還有加熱片的溫度顯示。在捆鈔過程中難免出現(xiàn)故障，故障為無紙幣，送帶故障、帶完，因而故障也要指示出來。分析設(shè)計(jì)出控制面板如圖 2-17所示。橫帶完縱帶完收帶故障送帶故障無紙幣橫向凸輪收縱帶縱向凸輪送縱帶收橫帶松幣送橫帶壓幣手動(dòng)自動(dòng)停止電源開關(guān)手動(dòng)控制自動(dòng)指示主控區(qū)熱合片溫度：故障狀態(tài)區(qū)溫度監(jiān)控區(qū)松幣請(qǐng)取幣橫向熱合剪斷收橫帶壓橫帶帶頭收縱帶壓縱帶帶頭送縱帶壓幣縱向熱合剪斷送橫帶 圖 2-17 控制面板 上圖所示的控制面板分

34、四個(gè)區(qū)，主控區(qū)四個(gè)按鍵和對(duì)應(yīng)的指示。電源按鍵控制捆鈔機(jī)的整體通斷電，自動(dòng)為正常工作下，按下后捆鈔機(jī)自動(dòng)完成紙幣的捆扎工作。手動(dòng)按鍵用來觀察捆鈔機(jī)各機(jī)構(gòu)是否能正常工作，一般作為調(diào)試使用。自動(dòng)區(qū)主要為當(dāng)捆鈔機(jī)處于自動(dòng)工作模式下的實(shí)時(shí)狀態(tài)指示，指示出當(dāng)前捆鈔機(jī)正在進(jìn)行的步驟，設(shè)計(jì)中也按照捆鈔機(jī)工作的步驟安排了指示，使觀察一目了然。手動(dòng)控制區(qū)是在手動(dòng)模式下按下對(duì)應(yīng)的按鍵檢測(cè)對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況。溫度顯示區(qū)實(shí)時(shí)的顯示熱合片的溫度，用來監(jiān)測(cè)。故障區(qū)是當(dāng)捆鈔機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)對(duì)相應(yīng)的故障明確的指示出來，便于排除故障。 17西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書3 3 捆鈔機(jī)的控制電路原理方案設(shè)計(jì)捆鈔機(jī)的控制電路原理方案設(shè)計(jì)3.

35、13.1 總體原理方案總體原理方案在完成了捆鈔機(jī)的機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)后結(jié)合控制面板可簡(jiǎn)單的預(yù)計(jì)出基于單片機(jī)控制的一些控制信號(hào)和需要處理的輸入信號(hào)。捆鈔機(jī)主要的信號(hào)有對(duì)壓緊機(jī)構(gòu)電機(jī)，縱帶送帶電機(jī)，橫帶送帶電機(jī)，縱向凸輪電機(jī)和橫向凸輪電機(jī) 5 個(gè)電機(jī)的控制；對(duì)壓緊機(jī)構(gòu)的限位信號(hào)溫度傳感信號(hào)，縱向橫向帶完檢測(cè)信號(hào)，凸輪到位信號(hào)處理；對(duì)壓緊機(jī)構(gòu)的帶輪被動(dòng)輪和送帶機(jī)構(gòu)壓緊輪的轉(zhuǎn)速檢測(cè)；按鍵、LED 溫度顯示，指示燈等信號(hào)的輸入輸出。對(duì)于也上的控制分析分為幾大塊。開關(guān)信號(hào)塊，溫度檢測(cè)模擬信號(hào)塊，編碼盤測(cè)速塊，溫度顯示塊，鍵盤控制，電機(jī)控制，指示燈等幾個(gè)部分。綜合分析出總體電路控制簡(jiǎn)單框圖如圖 3-1 所示89

36、 51指示燈控制加熱片加熱控制四位溫度顯示五個(gè)電機(jī)控制12按鍵信號(hào)一路溫度檢測(cè)信號(hào)六個(gè)測(cè)速信號(hào)八路開關(guān)信號(hào) 圖 3-1 控制總體框圖 控制芯片使用常用的 AT89C51 芯片。AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀寄存器 的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器， 俗稱單片機(jī) 。AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器 18西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼 容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍

37、存儲(chǔ) 器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖 3-2 所示。圖 3-2 AT89C51 引腳排列主主要要特特性性：與 MCS-51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000 寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz-24MHz 19西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 1288 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模

38、式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管管腳腳說說明明：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下

39、拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 F

40、LASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口：P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平 ，并用作輸入。作為輸入 20西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊 功能口，如 表 3-1 所示： 表 3-1 P3 口管腳備選功能P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2INT0外部中斷 0P3.3INT1外部中斷 1P3.4T0記時(shí)器 0 外部輸入P3.5T1記時(shí)器 1 外

41、部輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另

42、外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 ：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器PSEN周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不PSENPSEN出現(xiàn)。 21西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000H-FFFFH），不EA管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1 時(shí)，將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)EAEA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反

43、向振蕩器的輸出。3.23.2 信號(hào)分析信號(hào)分析 要對(duì)捆鈔機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，在設(shè)計(jì)電路時(shí)就需要對(duì)其 CPU 所輸入輸出的信號(hào)進(jìn)行分析，并明白各自信號(hào)的性質(zhì)和作用。 1.輸入： 對(duì)于檢測(cè)的開關(guān)信號(hào)有紙幣到位檢測(cè)開關(guān)信號(hào)，壓緊機(jī)構(gòu)處控制壓板的上限位信號(hào)和下限位信號(hào)，縱帶帶完檢測(cè)信號(hào)，橫向 2 調(diào)捆扎帶的帶完檢測(cè)信號(hào)，縱向凸輪到位壓緊帶頭信號(hào)及橫向的凸輪到位壓緊帶頭信號(hào)。加熱片的溫度如果過高會(huì)損壞捆扎帶過低無法將捆扎帶熱合，因而需要對(duì)熱合片的溫度進(jìn)行檢測(cè)并加以控制。溫度傳感器信號(hào)屬于模擬信號(hào)需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。由于捆扎過程中的要求需要對(duì)三處的輪系進(jìn)行正向和反向測(cè)速。壓緊機(jī)構(gòu)的帶輪被動(dòng)輪測(cè)速以檢測(cè)紙幣壓緊

44、與否；縱向送帶機(jī)構(gòu)處的壓緊輪測(cè)速以檢測(cè)捆扎帶是否送帶到位和收緊捆扎帶；橫向送帶機(jī)構(gòu)處的壓緊輪的測(cè)試以檢測(cè)橫向送帶到位和帶的收緊。分析控制面板得知，有 12 個(gè)按鍵信號(hào)需要 CPU 的處理，由于有 12 個(gè)按鍵如果采用獨(dú)立式鍵盤則會(huì)占用過多的 I/O 口，故應(yīng)采取陣列式鍵盤的方式或其他方法來節(jié)省 CPU的 I/O 口。2.輸出：CPU 所需要輸出的控制信號(hào)經(jīng)分析包含電機(jī)控制，加熱片加熱控制，LED 顯示控制，指示燈控制。捆鈔機(jī)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有五個(gè)電機(jī)都需要進(jìn)行控制，每個(gè)電機(jī)用兩個(gè)信號(hào)來控制其正反轉(zhuǎn)的話，就需要 10 個(gè)控制信號(hào)。加熱片的溫度高過上限溫度時(shí)就需要通過 CPU 控制其斷電停止加熱，反之

45、當(dāng)溫度低 22西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書于下限值時(shí)則需要對(duì)其通電加熱。指示燈的亮滅也需要控制，顯然控制口有很多，就需要對(duì) CPU 的口進(jìn)行擴(kuò)展才能達(dá)到目的。3.33.3 開關(guān)信號(hào)處理電路開關(guān)信號(hào)處理電路對(duì)于開關(guān)信號(hào)在信號(hào)輸入時(shí)夠需要進(jìn)行信號(hào)處理，包括去雜，放大、隔離等。首先紙幣到位信號(hào)，壓緊機(jī)構(gòu)的上限位和下限位信號(hào)為限位開關(guān)；三條捆扎帶帶完檢測(cè)信號(hào)和橫向凸輪到位信號(hào)為光電開關(guān)信號(hào)。對(duì)這八路開關(guān)信號(hào)處理用同樣的電路，如圖 3-3所示。圖 3-3 開關(guān)信號(hào)處理由于開關(guān)的機(jī)械式設(shè)計(jì)，觸點(diǎn)閉合或斷開時(shí)伴有機(jī)械抖動(dòng)，會(huì)使輸出信號(hào)波形出現(xiàn)振蕩。若將該信號(hào)輸入到微控制器的計(jì)數(shù)器中，會(huì)造成錯(cuò)誤的計(jì)數(shù)而導(dǎo)致系統(tǒng)控制

46、混亂。開關(guān)量的輸入干擾是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中客觀存在的問題。因此在獲得開關(guān)信號(hào)后，我們必須對(duì)開關(guān)信號(hào)進(jìn)行處理，使其成為單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)后才能做出相應(yīng)的反應(yīng)。在開關(guān)信號(hào)輸入 CPU 之前，首先用電容對(duì)其進(jìn)行濾波，抑制信號(hào)中的高頻分量。TPL 光耦隔離實(shí)現(xiàn)了光電開關(guān)、限位開關(guān)信號(hào)和控制器之間的電平轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)不同回路間的隔離，保證了控制器電路不受來自開關(guān)信號(hào)電路的干擾。 23西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書由于在本設(shè)計(jì)中存在八路開關(guān)信號(hào)的處理，所以需要對(duì)輸入接口進(jìn)行擴(kuò)展。在本設(shè)計(jì)中此處用 74LS245 芯片進(jìn)行輸入接口擴(kuò)展。接入 74LS245 后的電路圖如圖 3-4 所示。圖 3-4 接入 74LS

47、245 后的電路 圖 3-4 中 74LS245 的 Q 端為八路處理后開關(guān)信號(hào)的輸入，D 端同 CPU 的 P0 口相接作為數(shù)據(jù)通信。74LS245 作為常用的 I/O 擴(kuò)展芯片，可用來驅(qū)動(dòng) LED 或者其他的設(shè)備，它是 8 路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng) 8051 單片機(jī)的 P0 口總線負(fù)載達(dá)到或超過 P0 最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入 74LS245 等總線驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)片選端低電平有效時(shí)，DIR=“0”，接收信號(hào)； EDIR=“1”，發(fā)送信號(hào)。當(dāng)為高電平時(shí)，A、Q 均為高阻態(tài)。E3.43.4 溫度傳感信號(hào)處理電路溫度

48、傳感信號(hào)處理電路 24西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書在捆鈔機(jī)的機(jī)構(gòu)中為了保證熱合時(shí)的效果就涉及到加熱片的溫度控制，首先要使用溫度傳感器對(duì)捆鈔機(jī)中的三個(gè)加熱片 的溫度進(jìn)行檢測(cè)。 溫度傳感器類型很多，目前出現(xiàn)的石英體溫度傳感器如 AD590 具有很高的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度和良好的線性，抗干擾能力強(qiáng)。單總線數(shù)字型的溫度傳感器 DS18B20 直接產(chǎn)生溫度數(shù)字信號(hào)，不需要 AD轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性都相當(dāng)高，但這些傳感器的適用范圍不廣，不利于以后其他功能的擴(kuò)展。所以本次采用 TREND 公司的鉑熱電阻溫度傳感器 TPIHT，傳感器的工作電壓為 24 V，輸出電流為 420 mA。該信號(hào)為模擬信號(hào)在輸入 CPU 錢要進(jìn)

49、過必須的信號(hào)處理。在三個(gè)加熱片的主電路中科設(shè)計(jì)為三個(gè)片同時(shí)斷電和得電，并且使用同一型號(hào)的加熱片，則只需要對(duì)一個(gè)加熱片進(jìn)行檢測(cè)和一個(gè)控制信號(hào)來對(duì)加熱片通斷電控制。加熱片的 信號(hào)處理如圖 3-5 所示。圖 3-5 溫度傳感器信號(hào)處理電路溫度信息由溫度傳感器測(cè)量并轉(zhuǎn)換成毫伏級(jí)的電壓信號(hào)，再經(jīng)過 LM324 運(yùn)算放大電路將弱電壓信號(hào)放大到單片機(jī)可以處理的范圍內(nèi)，輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī) AT89C51 進(jìn)行處理。 25西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書ADC0809 是帶有 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、8 路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS 組件。它是逐次逼近式 A

50、/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖 3-6 所示。由下圖可知，ADC0809 由一個(gè) 8 路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。圖 3-6 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)ADC0809 芯片的一種引腳結(jié)構(gòu)圖如圖 3-7 所示，其芯片對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖如圖 3-8 所示。 26西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書圖 3-7 ADC0809 引

51、腳圖 圖 3-8 ADC0809 實(shí)物圖ADC0809 各腳功能如下：D7-D0：8 位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7：8 位模擬量輸入引腳。VCC：+5V 工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負(fù)端。START：A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換）.EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為 500KHz）。A、B、C：地址輸入線。 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是

52、 05V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A，B，C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道 27西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0IN7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表 3-2 所示。表 3-2 通道選通 A、B、C 對(duì)應(yīng)表在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)

53、換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。；否 ST 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng) ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。OE 為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī) D7D0 為數(shù)字量輸出線，CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。ADC0809 應(yīng)用說明（1） ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89S51 單片機(jī)直接相連。（2） 初始化時(shí)，使 ST 和 OE 信號(hào)全為低電平。（3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A，B，C 端口上。（4） 在 ST 端給出一個(gè)至少有 100ns 寬的正脈沖信號(hào)。（5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) E

54、OC 信號(hào)來判斷。（6） 當(dāng) EOC 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。3.53.5 LEDLED 顯示電路顯示電路對(duì)于熱合片溫度檢測(cè)，由于溫度要求控制在 100-110，故采用四位 LED 顯示。在這里使用了一種通用的可編程鍵盤、顯示器接口芯片 8279。其控制電路圖如圖 3-8所示。 28西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書圖 3-8 四位 LED 顯示電路 8279 芯片和 CPU 進(jìn)行通信并經(jīng)過 3-8 線譯碼器/多路轉(zhuǎn)換器 74LS138 控制四位 LED顯示，LED 采用共陽極接法。8279 的 OUTA0-3 和 OUTB0-3 控制 7 段 LED 的數(shù)字顯示

55、，SL0-SL2 對(duì)四位 LED 進(jìn)行片選。在此電路中使用的 8279 芯片引腳圖如圖 3-9 所示。 圖 3-9 8279 引腳Intel 8279 芯片是一種可編程鍵盤、顯示器接口芯片，它能完成鍵盤輸入和顯示控制功能。鍵盤部分提供一種掃描工作方式，可與 64 個(gè)按鍵的鍵盤連接，能對(duì)鍵盤掃 29西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書描，能消抖，能自動(dòng)識(shí)別出按下的鍵并給出編碼，能對(duì)雙鍵或 N 鍵同時(shí)按下進(jìn)行保護(hù)。顯示可也為發(fā)光二極管，熒光管及其他顯示器提供了按掃描方式工作的顯示接口，它為顯示器提供多路可用信號(hào)，可顯示最多 16 位的字符或數(shù)字。 8279 對(duì)應(yīng)管腳功能說明：8279 采用單5V 電源供電，40

56、 腳封裝。 DB0DB7： 雙向數(shù)據(jù)總線，用來傳送 8279 與 CPU 之間的數(shù)據(jù)和命令。 CLK： 時(shí)鐘輸入線，用以產(chǎn)生內(nèi)部定時(shí)的時(shí)鐘脈沖。 RESET： 為復(fù)位輸入線， 當(dāng) 8279 復(fù)位后，字符顯示被置為左端輸入， 編碼掃描鍵盤，雙鍵鎖定的觸點(diǎn)回彈型式，程序時(shí)鐘 編程為為 31，RESET 信號(hào)為高電平有效。 ：片選輸入線，低電平有效，單片機(jī)在端為低時(shí)可以對(duì) 8279 讀/寫操CSCS作。A0： 緩沖器低位地址，當(dāng) A0 為高電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)， 當(dāng)為低電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當(dāng)為低電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為數(shù)據(jù)。 ： 讀信號(hào)輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，

57、數(shù)據(jù)送往外部總線。RD：寫信號(hào)輸入線，低電平有效，將緩立器讀出，將數(shù)據(jù)從外部數(shù)據(jù)總線寫入WR8279 的緩沖器。 IRQ：中斷請(qǐng)求輸出線，高電平有效，在鍵盤工作方式下，當(dāng)FIFO/傳感器 RAM 中有數(shù)據(jù)時(shí)，此中斷線變?yōu)楦唠娖剑?FIFO/傳感器 RAM 每次讀出時(shí)，中斷線就下降為低電平，若在 RAM 中還有信息，則此線重又變?yōu)楦唠娖?。在傳感器工作方式中?每當(dāng)探測(cè)到傳感器信號(hào)變化時(shí)，中斷線就變?yōu)楦唠娖健?SL0SL3：掃描線，用來掃描按鍵開關(guān)，傳感器陣列和顯示數(shù)字， 這些可被編程或被譯碼。 RL0RL7：回送線，經(jīng)過按鍵或傳感器開關(guān)與掃描線聯(lián)接， 這些回送線內(nèi)部設(shè)置有上拉電路，使之保持為高

58、電平，只有當(dāng)一個(gè)按閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)的返回線變?yōu)榈碗娖剑粺o按鍵閉合時(shí) ，均保持高電平。 30西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書SHIFT：換位功能，當(dāng)有開關(guān)閉合時(shí)被拉為低電平，沒有按下SHIFT 開關(guān)時(shí)，SHIFT 輸入端保持高電平，在鍵盤掃描方式中，按鍵一閉合，按鍵位置和換位輸入狀態(tài)一起被存貯起來。 CNTL/STB：當(dāng) CNTL/STB 開關(guān)閉合時(shí)將其拉到低電平，否則始終保持高電平， 對(duì)于鍵盤輸入方式，此線用作控制輸入端，當(dāng)鍵被按下時(shí)，按鍵位置就和控制輸入狀態(tài)一起被存貯起來，在選通輸入方式中，作選通用，把數(shù)據(jù)存入FIFO RAM 中。 OUTA3OUTA0：A 組顯示信號(hào)、輸出線。OUTB3OUTB0：B

59、組顯示信號(hào)、輸出線 。 ：空格顯示，此輸出端信號(hào)用于在數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)將顯示空格或者用顯示空格命BD令控制其顯示空格字符。 VCC：5V 電源輸入線。3.63.6 熱合片溫度控制電路熱合片溫度控制電路捆鈔機(jī)熱合片電路的通斷控制采用一個(gè)控制信號(hào)控制，三個(gè)加熱片采用并聯(lián)的電路方式采用固體繼電器 SSR 進(jìn)行隔離。電路圖如圖 3-10 所示。圖 3-10 熱合片控制電路由 CPU 的 P3.2 控制 Q11 的導(dǎo)通繼而使 SSR 工作對(duì)三個(gè)熱合片的通斷電控制來控制其溫度在指定的范圍內(nèi)?！癝SR”是表示固態(tài)繼電器字母符號(hào)，它是一種無機(jī)械觸點(diǎn)的電子開關(guān)器件。(1)固態(tài)繼電器的特點(diǎn) 固態(tài)繼電器因?yàn)闆]有機(jī)械觸點(diǎn)以

60、及其他機(jī)械部件，因此它的可靠性非常高，壽命長(zhǎng)，在通與斷的瞬間不會(huì)產(chǎn)生電火花、更沒有噪聲，其開關(guān)速度 31西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書相當(dāng)快、工作頻率也相當(dāng)高。又因該種繼電器的輸入與輸出間采用光電合器，因此又具有良好的抗干擾性能。 固態(tài)繼電器另一個(gè)特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電壓、電流很小，也就是給輸入端一個(gè)很小的信號(hào)，就能完成對(duì)系統(tǒng)的控制。因此可由 TTL、COMS 等數(shù)字電路直接驅(qū)動(dòng)。所以被廣泛應(yīng)用于數(shù)字程控裝置、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的終端裝置，以及其他各種自動(dòng)控制系統(tǒng)。 (2)固態(tài)繼電器的類型 按其所控制的負(fù)載電源進(jìn)行區(qū)分有交流固態(tài)繼電器 (AC-SSR)和直流固態(tài)繼電器 (DC-SSR)。交流固態(tài)繼電器能夠控制交流負(fù)載