畢業(yè)設(shè)計(jì)自動(dòng)計(jì)數(shù)及裝箱系統(tǒng)正文

1、1 / 65 文檔可自由編輯打印 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：題目： 自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 班班 級(jí)級(jí): : 專專 業(yè)：業(yè)： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 2016 年年 10 月月2 / 65 文檔可自由編輯打印自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)學(xué)生生姓姓名名 ： 張三張三學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 20班班 級(jí)：級(jí)： 20所所在在院院 (系系): 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師 ： 李四李四 完完成成日日期期 : 0000 年年 0 月月 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文）任任務(wù)務(wù)書書3 / 65 文檔可自由編輯

2、打印電氣與信息工程 學(xué)院 自動(dòng)化 專業(yè) 10-01 班題 目 自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 任務(wù)起止日期： 2014 年 3 月 19 日 2014 年 6 月 15 日學(xué) 生 姓 名 張 三 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 李 阿 四教研室主任 2014 年 月 日審查院 長(zhǎng) 2014 年 月 日批準(zhǔn)一、一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)4 / 65 文檔可自由編輯打印課題內(nèi)容為某廠設(shè)計(jì)自動(dòng)裝箱控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)被控對(duì)象是兩個(gè)傳送帶：包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶，由兩個(gè)馬達(dá)控制產(chǎn)品的計(jì)數(shù)和裝箱，采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制。主要內(nèi)容:對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裝箱和自動(dòng)計(jì)數(shù)，一箱裝滿后由馬達(dá)傳送空箱繼續(xù)進(jìn)行產(chǎn)品計(jì)數(shù)和裝

3、箱,周而復(fù)始。課題任務(wù)要求1了解系統(tǒng)工作流程。2對(duì)控制方案進(jìn)行論證，并說(shuō)明方案優(yōu)、缺點(diǎn)。3系統(tǒng)硬件總體方案設(shè)計(jì)。4系統(tǒng)硬件電路電路設(shè)計(jì)：微機(jī)系統(tǒng)、信號(hào)檢測(cè)電路、馬達(dá)控制電路、給定值電路、顯示電路。5系統(tǒng)軟件總體方案設(shè)計(jì)。6控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：主程序、中斷服務(wù)程序。 課題完成后應(yīng)提交的資料（或圖表、設(shè)計(jì)圖紙）1設(shè)計(jì)說(shuō)明書； 2硬件電路圖； 3程序框圖； 4程序清單；5 / 65 文檔可自由編輯打印主要參考文獻(xiàn)與外文翻譯文件（ 由 指 導(dǎo) 教 師 選 定 ）1 于海生.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M. 北京：清華大學(xué)出版社，1999.2 曹承志.微型計(jì)算機(jī)控制新技術(shù)M. 機(jī)械工業(yè)出版社，2001.3 何立民.

4、MCS-51 單片及應(yīng)用文集M. 北京：北京航空航天出版社，1993.4 胡漢才.單片機(jī)原理技接口技術(shù)M. 北京：北京航空航天出版社，1993.5 沈紅衛(wèi).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析M. 北京：北京航空航天出版社，2003.6 羅亞非.單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.7 王曉明.單片機(jī)控制M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2002.8 鐘寒梅.電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 國(guó)外電子元器件，2002，09（12A）：15-23.9 劉輝.流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)及包裝微機(jī)自動(dòng)控制J. 計(jì)量與測(cè)量技術(shù)，2000，20（10A）：5-14.10葉澄清.微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)及其應(yīng)用M. 杭州

5、：浙江大學(xué)出版社，1997.11涂時(shí)亮.單片微機(jī)控制技術(shù)M. 上海：復(fù)旦大學(xué)出版社， 1994. 12楊立.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)M. 北京:中國(guó)鐵道出版社,2003.13彭楚武.微機(jī)原理與接口技術(shù)M. 湖南:湖南大學(xué)出版社,2005.14INTEL.CORP.8-bit Embedded controller handbook，1989.15Smart Battery System Specifications, SYSTEM MANAGEMENT BUS SPECIFICATION.Revision1.08.September15.1998.同組設(shè)計(jì)者：注：1. 此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。

6、如不夠填寫，可另加頁(yè)。2. 此任務(wù)書最遲必須在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前一周下達(dá)給學(xué)生。3. 此任務(wù)書可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)表格下載區(qū)下載6 / 65 文檔可自由編輯打印二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃表二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃表工工 作作 進(jìn)進(jìn) 度度 日日 程程 安安 排排序序號(hào)號(hào)畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)（論計(jì)（論 文）工文）工 作作 任任 務(wù)務(wù)周周次次12345678910111213141516171819201畢業(yè)實(shí)習(xí)2搜集、整理、消化有關(guān)資料，外文翻譯、方案論證、開題報(bào)告。3確定方案，選擇元、器件，進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)、制作。4軟件設(shè)計(jì)。5撰寫報(bào)告，打印文稿6根據(jù)指導(dǎo)教師進(jìn)行修改、定稿、打印、裝訂。

7、準(zhǔn)備答辯。7答辯8善后9 注：1. 此表由指導(dǎo)教師填寫；2. 此表每個(gè)學(xué)生人手一份，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檢查工作進(jìn)度之依據(jù)；3. 進(jìn)度安排請(qǐng)用“一”在相應(yīng)位置畫出。7 / 65 文檔可自由編輯打印三、學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段任務(wù)情況檢查表三、學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段任務(wù)情況檢查表時(shí)間第 一 階 段第 二 階 段第 三 階 段內(nèi)容組織紀(jì)律完成任務(wù)情況組織紀(jì)律完成任務(wù)情況組織紀(jì)律完成任務(wù)情況檢查記錄教師簽字簽字 日期簽字 日期簽字 日期 注：1. 此表應(yīng)由指導(dǎo)教師認(rèn)真填寫。階段分布由各學(xué)院自行決定。2. “組織紀(jì)律”一檔應(yīng)按長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)生學(xué)籍管理實(shí)施辦法精神，根據(jù)學(xué)生具體執(zhí)行情況，如實(shí)填

8、寫。3. “完成任務(wù)情況”一檔應(yīng)按學(xué)生是否按進(jìn)度保質(zhì)保量完成任務(wù)的情況填寫。包括優(yōu)點(diǎn)，存在的問(wèn)題與建議4. 對(duì)違紀(jì)和不能按時(shí)完成任務(wù)者，指導(dǎo)教師可根據(jù)情節(jié)輕重對(duì)該生提出忠告并督促其完成。 / 65 文檔可自由編輯打印四、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）裝袋要求：四、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）裝袋要求：1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）按以下排列順序印刷與裝訂成一本（撰寫規(guī)范見教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)） 。(1) 封面 (2) 扉 頁(yè)(3) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 (4) 中文摘要 (5) 英文摘要 (6) 目錄 (7) 正文 (8) 參考文獻(xiàn)(9) 致謝 (10) 附錄（公式的推演、圖表、程序等）(11) 附件 1：開題報(bào)告（文獻(xiàn)綜述）

9、 (12) 附件 2：譯文及原文影印件2. 需單獨(dú)裝訂的圖紙（設(shè)計(jì)類）按順序裝訂成一本。3. 修改稿（經(jīng)、管、文法類專業(yè)）按順序裝訂成一本。4.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)成績(jī)?cè)u(píng)定冊(cè)一份。5論文電子文檔由各學(xué)院收集保存。學(xué)生送交全部文件日期 學(xué)生（簽名） 指導(dǎo)教師驗(yàn)收（簽名） / 65 文檔可自由編輯打印自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)摘要伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類的需要，現(xiàn)在的工廠和車間每天都要生產(chǎn)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的產(chǎn)品。在過(guò)去還可依賴人工紙筆計(jì)數(shù)，現(xiàn)在由于數(shù)量龐大加上生產(chǎn)速度之快這種人工計(jì)數(shù)的方式已無(wú)法達(dá)到良好的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。因此自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)已成為現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的一部分。然而一個(gè)優(yōu)良的自動(dòng)計(jì)數(shù)裝箱系統(tǒng)必須擁有良好的數(shù)據(jù)

10、采集方式和完善的控制系統(tǒng)。本論文設(shè)計(jì)一個(gè)以 8051 單片機(jī)為核心的流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)及裝箱控制系統(tǒng)。單片機(jī)的發(fā)展為工業(yè)生產(chǎn)及社會(huì)生活帶來(lái)了很大的方便。單片機(jī)已經(jīng)在工業(yè)過(guò)程控制、機(jī)床控制等方面得到廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)中，常需要對(duì)產(chǎn)品計(jì)數(shù)、包裝。人工完成麻煩，且效率低，單片機(jī)的應(yīng)用給這類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了方便。單片機(jī)體積小、性能高、可靠性高的特點(diǎn)可為這類系統(tǒng)提高效率，且降低成本。可以對(duì)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品進(jìn)行精確的計(jì)數(shù)和裝箱。本系統(tǒng)中為了讀鍵盤給定值及檢測(cè)和控制，專門擴(kuò)展一個(gè) 8255A 可編程接口及程序存儲(chǔ)器EPROM2764。擴(kuò)展的 8255A 的 B 口用于產(chǎn)品計(jì)數(shù)顯示。對(duì)微型機(jī)控制裝

11、箱系統(tǒng)進(jìn)行全面的論述和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)裝箱系統(tǒng)的不足，具有高效、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、抗干擾等特點(diǎn)。能夠廣泛的應(yīng)用于工廠、車間，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)過(guò)程的自動(dòng)化，大大提高了生產(chǎn)效率，能為企業(yè)帶來(lái)更高的效益。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；計(jì)數(shù)裝箱系統(tǒng)；光電傳感器 I / 65 文檔可自由編輯打印0 / 65 文檔可自由編輯打印目 錄1 緒論.11.1 課題背景及目的.11.2 自動(dòng)計(jì)數(shù)裝箱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義.11.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及功能要求.12 系統(tǒng)方案論證.42.1 控制方案列舉分析及確定.42.1.1 PLC 順序控制.42.1.2 系統(tǒng)機(jī)的順序控制.42.1.3 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)順序控制.53 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及工

12、作原理.63.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).63.2 工作原理.64 硬件的設(shè)計(jì).84.1 微機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).84.1.1 單片機(jī)選擇.84.1.2 8255A 芯片.94.1.3 2764 芯片.104.1.4 74HC573 芯片.104.2 信號(hào)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì).104.2.1 數(shù)據(jù)采集方式的選擇.104.2.2 電路設(shè)計(jì).114.3 電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì).124.3.1 電機(jī)類型選擇.124.3.2 光耦的選擇.131 / 65 文檔可自由編輯打印4.3.3 電路的設(shè)計(jì).134.4 給定值電路設(shè)計(jì) .144.5 顯示電路的設(shè)計(jì).154.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì).155 軟件設(shè)計(jì).175.1 主程序流程圖.17

13、5.2 動(dòng)態(tài)顯示子程序流程圖.185.3 中斷子程序流程圖.195.4 報(bào)警子程序設(shè)計(jì).206 總結(jié).22參考文獻(xiàn).22致謝.23附錄 A：硬件連接圖.24附錄 B：程序清單.25附件一：開題報(bào)告附件二：譯文及原文影印件0 / 65 文檔可自由編輯打印1 緒論1.1 課題背景及目的在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,經(jīng)常需要對(duì)流水線上的產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)和包裝,傳統(tǒng)的人工方法不僅容易漏計(jì)、錯(cuò)計(jì)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率較低。本設(shè)計(jì)要求流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)及裝箱，可以對(duì)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品進(jìn)行精確計(jì)數(shù)和裝箱。由于科技的發(fā)展，生產(chǎn)操作的自動(dòng)化在各個(gè)領(lǐng)域都得以普及和推廣。自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)更是許多工業(yè)生產(chǎn)廠不可或缺的一部分。而一

14、個(gè)優(yōu)良的自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)必須擁有良好的數(shù)據(jù)采集方式和完善的控制系統(tǒng)。因?yàn)橹挥袚碛辛己玫臄?shù)據(jù)采集方式才能保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性，擁有完善的控制系統(tǒng)才能保證整個(gè)操作過(guò)程有條理且高效率的運(yùn)作。1.2 自動(dòng)計(jì)數(shù)裝箱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義自動(dòng)化水平在制造工業(yè)中不斷提高，應(yīng)用范圍正在拓展。裝箱行業(yè)中自動(dòng)化操作正在改變著裝箱過(guò)程的動(dòng)作方式和包裝容器及材料的加工方法。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的集裝箱系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，顯著消除包裝工序及印刷貼標(biāo)等造成的誤差，有效減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度并降低能源和資源的消耗。自動(dòng)計(jì)數(shù)裝箱的關(guān)鍵在于依據(jù)裝箱過(guò)程，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠得以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的結(jié)構(gòu)方案。顯然，自動(dòng)裝置的選擇取決于這

15、一過(guò)程的需求及特性。依據(jù)定義，一個(gè)自動(dòng)裝置即能通過(guò)自動(dòng)控制或遙控方法完成任務(wù)的一臺(tái)機(jī)器或一個(gè)機(jī)構(gòu)。它可以是簡(jiǎn)單的，例如，從一個(gè)位置移向另一位置的一種單軸結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)壓力聯(lián)動(dòng)裝置，也可以是復(fù)雜的。例如，具有六軸結(jié)構(gòu)的能動(dòng)外科手術(shù)的機(jī)器人。包裝過(guò)程的各個(gè)項(xiàng)目選擇以及各類工業(yè)自動(dòng)化機(jī)構(gòu)，可以在一個(gè)具體工作場(chǎng)所的空間范圍內(nèi)，使每一個(gè)設(shè)計(jì)方案完成一項(xiàng)任務(wù)。優(yōu)秀的自動(dòng)控制裝箱系統(tǒng)，無(wú)論從提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面，還是從消除加工誤差和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面，都能起到十分明顯的作用。尤其是在食品、飲料、藥品、電子等行業(yè)，這點(diǎn)都是至關(guān)重要的。自動(dòng)裝置和系統(tǒng)工程方面的1 / 65 文檔可自由編輯打印技術(shù)正在進(jìn)一步深化，

16、并得到更廣泛的應(yīng)用。1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及功能要求從上面分析論述，由系統(tǒng)功能要求、方案選擇和設(shè)備配置，我們可以設(shè)計(jì)出一個(gè)自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)，其原理圖如圖 1.1 所示。圖 1.1 自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)原理圖在圖 1.1 中，該系統(tǒng)帶有兩個(gè)傳送帶，及包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶。包裝箱傳送帶用來(lái)傳送產(chǎn)品包裝箱，其功能是把已經(jīng)裝滿的包裝箱運(yùn)走，并用一只空箱來(lái)代替。為使空箱恰好對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)品傳送帶的末端，以便使產(chǎn)品剛好落入箱中，在空包裝箱傳送帶的中間裝一檢測(cè)控制器 14，用以檢測(cè)包裝箱是否到位。產(chǎn)品傳送帶將產(chǎn)品從車間傳送到包裝箱。當(dāng)某一產(chǎn)品被送到傳送帶的末端，會(huì)自動(dòng)落入包裝箱內(nèi)，并由檢測(cè)器 2 轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)脈沖。產(chǎn)

17、品計(jì)數(shù)可以由硬件完成，也可以用軟件來(lái)完成。本系統(tǒng)采用軟件計(jì)數(shù)方法。系統(tǒng)工作步驟如下：(1) 預(yù)置設(shè)定：用鍵盤分別設(shè)置每個(gè)包裝箱所裝的產(chǎn)品數(shù)和包裝箱數(shù)，并分別存放在 PORTS 和 BOXES 單元中。(2) 箱體檢測(cè)：接通電源，使傳送帶 1 的傳動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，傳送帶上的包裝箱隨之位移。當(dāng)包裝箱隨著傳送帶移動(dòng)到傳感器 1 的檢測(cè)位置時(shí)，傳感器有輸出信號(hào)，由它可以判斷出包裝箱是否到位。(3) 箱體到位：當(dāng)傳感器判斷出包裝箱到位并輸出控制信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)立即檢測(cè)器 2檢測(cè)器 1傳送帶 1傳送帶2 / 65 文檔可自由編輯打印關(guān)斷包裝箱傳送帶電機(jī)電源，使傳送帶 1 停止運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了箱體到為控制。(4) 產(chǎn)品

18、裝箱：?jiǎn)?dòng)傳送帶 2 的傳動(dòng)電機(jī)，使產(chǎn)品隨傳送帶 2 運(yùn)動(dòng)，并裝入箱內(nèi)。(5) 產(chǎn)品計(jì)數(shù)：在產(chǎn)品裝箱的同時(shí)，隨產(chǎn)品一個(gè)個(gè)地落入箱內(nèi)，傳感器 2便輸出一系列反映產(chǎn)品數(shù)量的脈沖信號(hào)，供計(jì)數(shù)器個(gè)、和控制器用。(6) 計(jì)數(shù)比照：產(chǎn)品計(jì)數(shù)脈沖輸入到單片機(jī)系統(tǒng)之后，由單片機(jī)記數(shù)，并不斷與存儲(chǔ)器在 PRESET 單元中的給定值進(jìn)行比較和對(duì)照。(7) 滿箱控制： 當(dāng)裝箱的產(chǎn)品數(shù)量小于已經(jīng)設(shè)定的產(chǎn)品給定值時(shí)，傳送帶2 繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)品繼續(xù)裝如包裝箱；當(dāng)產(chǎn)品數(shù)量等于給定值時(shí)，表明產(chǎn)品滿箱，傳送帶 2 停止運(yùn)行，產(chǎn)品裝箱停止。(8) 箱數(shù)比較：控制系統(tǒng)再次啟動(dòng)傳送帶 1 的傳動(dòng)電機(jī)，使裝滿產(chǎn)品的箱子向前移動(dòng)，并把存放

19、箱子數(shù)的內(nèi)存單元中加 1 ，然后再不斷的與存放箱子的數(shù)量進(jìn)行比較。(9) 箱數(shù)控制：如果單片機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)存單元的箱子數(shù)值小于預(yù)置數(shù)量，則傳送帶 1 帶動(dòng)下一個(gè)空箱到達(dá)指定位置，繼續(xù)重復(fù)上述過(guò)程；如果箱子數(shù)與預(yù)置數(shù)相等，將停止包裝，等待新命令。3 / 65 文檔可自由編輯打印2 系統(tǒng)方案論證2.1 控制方案列舉分析及確定在這個(gè)系統(tǒng)中，可以看到上面對(duì)系統(tǒng)的需求分析：在生產(chǎn)過(guò)程中的機(jī)器，以確定連續(xù)開和閉，為順序控制序列。順序控制是工業(yè)生產(chǎn)中一種比較典型的控制方式。因?yàn)橐粋€(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程, 實(shí)際就是按一定順序和一定工藝要求進(jìn)行加工的過(guò)程。不論產(chǎn)品多么復(fù)雜, 總可以把產(chǎn)品分解為若干零部件, 每個(gè)零部件的

20、加工又可以分解為若干個(gè)流程。順序控制一般有以下幾類控制。2.1.1 PLC 順序控制PLC 可編程序控制器其實(shí)就是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，用以取代傳統(tǒng)的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等，并具有一切計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能。目前 PLC 已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其應(yīng)用面幾乎覆蓋了整個(gè)工業(yè)企業(yè)，廣泛應(yīng)用于化工、石油等企業(yè)的現(xiàn)代過(guò)程控制中。其優(yōu)點(diǎn)如下： （1）具有高可靠性。PLC 在硬件方面采用了較先進(jìn)的電源，用以防止由電源回路串入干擾。其內(nèi)部采用了電磁屏蔽，以防輻射干擾。而外部輸入/輸出電路則一律采用光電隔離，加上常規(guī)濾波和數(shù)字濾波；軟件方面設(shè)置了警戒時(shí)鐘 WDT、自診斷等措施。 （2）靈活性高、擴(kuò)展性好、

21、通用性強(qiáng)。它采用程序使得硬件軟件化，對(duì)于不同的控制系統(tǒng)，只需改變程序即可，因而通用性強(qiáng)。而且現(xiàn)場(chǎng)接口容易，設(shè)計(jì)周期短。 （3）功能強(qiáng)。PLC 具有自診斷、監(jiān)控和各種報(bào)警功能既可完成過(guò)程控制，又可進(jìn)行閉環(huán)回路的調(diào)節(jié)控制，而且在將來(lái)的工控領(lǐng)域，可以說(shuō)是無(wú)所不能。2.1.2 系統(tǒng)機(jī)的順序控制近年來(lái), 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展, 以系統(tǒng)機(jī)及其相應(yīng)接口板卡組成的順序邏輯控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣。控制面板的軟件技術(shù)、編程的可視化技術(shù)、軟件模塊化技術(shù)等的綜合應(yīng)用, 使系統(tǒng)機(jī)順序邏輯控制系統(tǒng)具有使用方便靈活、移植性好、維護(hù)容易、開發(fā)周期短、成本低、柔性度高等眾多優(yōu)點(diǎn)。雖然它完全能用于順控，單用作4 / 65 文

22、檔可自由編輯打印簡(jiǎn)單控制時(shí)經(jīng)費(fèi)要求高，故也不適用于本系統(tǒng)。2.1.3 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)順序控制順序控制器的設(shè)計(jì), 一般采用 PLC、工控機(jī)和單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn), 而單片機(jī)作為一種低成本實(shí)現(xiàn)方式, 在小型控制裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。順序控制一般進(jìn)行開關(guān)量的控制, 檢測(cè)量也是開關(guān)量, 一般單片機(jī)都提供了 I/ O 口, 如 8051 兼容型有 4 個(gè) 8 位 I/ O 口, 可以配置成 16/ 16、20/ 12、8/ 16 等應(yīng)用形式, 如 I/ O 點(diǎn)資源不足, 可以用 8255 進(jìn)行擴(kuò)展。且單片機(jī)具有下面一些特性：性價(jià)比高：由于單片機(jī)的大批量生產(chǎn)，及其已非常成熟的制造工藝，所以成本很低，加上單片機(jī)的功能

23、性能不斷的完善，種類型號(hào)的增加，其應(yīng)用系統(tǒng)的印版小、接插件少、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單等一系列原因，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的性能價(jià)格比高于一般的微機(jī)系統(tǒng)?？刂乒δ軓?qiáng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)像計(jì)算機(jī)一樣是面向控制，它的實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)，CPU可以直接對(duì) I/O 口進(jìn)行各種操作(輸入/輸出、位操作以及算術(shù)邏輯操作等)，運(yùn)算速度高，最高可達(dá) 16MHZ。而且單片機(jī)對(duì)實(shí)時(shí)事件的響應(yīng)和處理速度快。使用方便：由于單片機(jī)內(nèi)部功能強(qiáng)，系統(tǒng)擴(kuò)展方便，因此應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，又因?yàn)槭袌?chǎng)上提供多種多樣的單片機(jī)開發(fā)工具，它們具有很強(qiáng)的軟硬件調(diào)試功能和輔助設(shè)計(jì)的手段。這樣使單片機(jī)的應(yīng)用極為方便，大大的縮短了系統(tǒng)研制的周期。綜上所述，采用單片機(jī)

24、實(shí)現(xiàn)控制的方案將容易實(shí)現(xiàn)。所以采用單片機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)數(shù)和裝箱的控制。5 / 65 文檔可自由編輯打印3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及工作原理3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)共有硬件和軟件兩部分組成。其中軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、定時(shí)器中斷程序、顯示子程序。硬件外圍電路由鍵盤輸入電路、復(fù)位電路、晶振電路、晶振電路、電源電路、檢測(cè)電路、顯示電路、報(bào)警電路和電機(jī)控制電路組成。其系統(tǒng)原理框圖如圖 3.1 所示。圖 3.1 系統(tǒng)原理框圖單片機(jī)采用的是 8051，控制單片機(jī)引腳的高低電平傳到報(bào)警電路控制報(bào)警。系統(tǒng)采用 3 個(gè)共陰極八段 LED 數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，并且選擇 74HC573 芯片作為 3 位數(shù)碼管的位選

25、芯片，由單片機(jī) P0 口控制 74HC573 芯片的地址輸入，通過(guò) 74HC573 芯片的輸出信號(hào)控制顯示 3 位數(shù)碼管。3.2 工作原理本設(shè)計(jì)采用在設(shè)計(jì)中以 8051 單片機(jī)作為控制部件, 并使用光電傳感器, 發(fā)射器和接收器分別置于流水線兩側(cè)。其工作原理圖如 3.2。系統(tǒng)工作時(shí)在流水線的傳送帶上不斷有產(chǎn)品被單向傳送, 產(chǎn)品之間有較大的間隔。鍵盤輸入復(fù)位電路電源電路驅(qū)動(dòng)電路報(bào)警電路電機(jī)控制電路檢測(cè)電路8051 單片機(jī)顯示電路晶振電路6 / 65 文檔可自由編輯打印 如果流水線上沒(méi)有產(chǎn)品通過(guò), 發(fā)射電路產(chǎn)生的紅外光就會(huì)一直照射在光敏三極管上, 使得光敏三極管導(dǎo)通, 使發(fā)射級(jí)輸出高電平； 如果有產(chǎn)

26、品通過(guò), 則發(fā)射電路產(chǎn)生的紅外光會(huì)被產(chǎn)品遮擋住, 照射不到光敏三極管上, 使三極管由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài), 使發(fā)射級(jí)輸出低電平,從而產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖。產(chǎn)生的負(fù)脈沖經(jīng)過(guò)整形后作計(jì)數(shù)脈沖送至單片機(jī)，把這個(gè)脈沖輸入作為單片機(jī)定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器 T 0 的計(jì)數(shù)脈沖。這樣, 每當(dāng)有一個(gè)產(chǎn)品通過(guò)傳感器的時(shí)候都有一個(gè)負(fù)脈沖產(chǎn)生, 使計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 1, 當(dāng)經(jīng)過(guò)指定數(shù)量的產(chǎn)品時(shí)就會(huì)使計(jì)數(shù)器溢出, 并向 CPU 產(chǎn)生中斷, 通過(guò)中斷程序的執(zhí)行送出一個(gè)包裝控制信號(hào)以帶動(dòng)打包機(jī)械機(jī)構(gòu)做出相應(yīng)的動(dòng)作。光電脈沖電路計(jì)數(shù)電路顯示光源傳送帶圖 3.2 光電檢測(cè)計(jì)數(shù)原理圖7 / 65 文檔可自由編輯打印4 硬件的設(shè)計(jì)4.1 微機(jī)系

27、統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1.1 單片機(jī)電路單片機(jī)的選擇 MCS51 系列單片機(jī)是 8 位機(jī)的代表，其中 8051 單片機(jī)是 Intel 公司 MCS51 系列的一種，總共 40 個(gè)引腳，4 個(gè) 8 位雙向 I/O，其中 PORT3 除了可以當(dāng)做 I/0 還具有特殊功能。本設(shè)計(jì)中的 8051 單片機(jī)電路如圖 4.1 所示EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425

28、P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18051AHCRY111.0592M HZ30pFC130pFC2GNDS1SW-PBGND+5VR410K+C310F8 / 65 文檔可自由編輯打印圖 4.1 8051 單片機(jī)圖中的接口具體使用如下：（1）P0：可做一般 I/O 使用，當(dāng)作輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接提升電阻，外部?jī)?nèi)存擴(kuò)充時(shí)，當(dāng)作資料總線（D07）及位址總線（A07） 。由 ALE 接腳輸出信號(hào)分時(shí)復(fù)用。 本系統(tǒng)中直接與 8255A 的 D0 口相連。（2）P1：一般 I/O 使用，內(nèi)部設(shè)有提升電阻。 （3）P2：一般 I/O 使用，內(nèi)部也有提升電阻

29、，外部?jī)?nèi)存擴(kuò)充時(shí)，當(dāng)作位址總線（A815）使用。 （4）RESET：此引腳用于設(shè)計(jì)復(fù)位電路，本系統(tǒng)中的復(fù)位電路由一個(gè) 10K 電阻和10F 電容以及一個(gè)復(fù)位開關(guān)構(gòu)成。 （5）PSEN：當(dāng)作程式儲(chǔ)存致能外部程式內(nèi)存之讀取脈波，在每個(gè)機(jī)械周期會(huì)動(dòng) 2次。系統(tǒng)中外接 EPROM2764，此腳與 ROM 的/OE 腳連接。 （6）EA/VPP：接高電位時(shí)，讀取內(nèi)部程式內(nèi)存；接低電位時(shí)，讀取外部程式內(nèi)存。直接與+5V 電源相接。 （7）XTAL1, XTAL2：接石英晶體振蕩器。系統(tǒng) C1 和 C2 為 30pF，晶振的頻率選擇為 11.0592MHz。4.1.2 8255A 芯片8255 是 Inte

30、l 公司生產(chǎn)的可編程并行 I/O 接口芯片，有 3 個(gè) 8 位并行 I/O 口。具有 3 個(gè)通道 3 種工作方式的可編程并行接口芯片（40 引腳） 。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255 可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。8255 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為 3 個(gè)部分：與 CPU 連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分，圖 4.2所示。9 / 65 文檔可自由編輯打印圖 4.2 8255A 內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255 作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的 3 個(gè)總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口 A、B、C 口，其中 PA 口讀入鍵盤的給定值，PB

31、 口用于產(chǎn)品計(jì)數(shù)顯示，PC 口低四位設(shè)為輸出方式，其中 PC0 控制傳送帶 1 的電機(jī)，PC1 控制傳送帶 2 的動(dòng)力電機(jī)，PC2 控制電路安全導(dǎo)通時(shí)的提示電路，PC3 控制報(bào)警電路。4.1.3 2764 芯片 2764 是 8K*8 字節(jié)的紫外線镲除、電可編程只讀存儲(chǔ)器，單一+5V 供電，工作電流為 75mA，維持電流為 35mA，讀出時(shí)間最大為 250nS，28 腳雙列直插式封裝。各引腳的含義為：A0-A12 為 13 根地址線，可尋址 8K 字節(jié)；D0-D7 為數(shù)據(jù)輸出線；CE 為片選線；OE為數(shù)據(jù)輸出選通線；PGM 為編程脈沖輸入端；Vpp 是編程電源；Vcc 是主電源。正常工作（只讀

32、）時(shí)，Vpp=Vcc=+5V,/PGM=+5V。編程時(shí)，Vpp+25V（高壓） ，/PGM 端加入寬度為 50ms 的負(fù)脈沖。4.1.4 74HC573 芯片74HC573是八進(jìn)制3態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn)CMOS輸出兼容的。當(dāng)鎖存使能端為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的，輸出同步。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存。輸出能直接接到CMOS，NMOS和TTL接口上；操作電壓范圍：2.0V-6.0V；低輸入電流：1.0uA；CMOS器件的高噪聲抵抗性。表表4-14-1 74HC573功能表功能表輸入輸出輸出使能鎖存使能DQLHHHLHLLLL不變HZH=高電

33、平，L=低電平，=不定，Z=高阻態(tài)。10 / 65 文檔可自由編輯打印4.2 信號(hào)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)4.2.1 數(shù)據(jù)采集方式的選擇在數(shù)據(jù)采集的方式上常見的有利用 A/D（模數(shù)轉(zhuǎn)換）芯片、編碼器、電感式接近開關(guān)、電容式接近開關(guān)、光電傳感器采集數(shù)據(jù)。本次設(shè)計(jì)采用光電傳感器采集數(shù)據(jù)。由于光電傳感器的敏感范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電感、電容、磁力、超聲波傳感器的范圍，此外光電傳感器的體積很小，而敏感范圍很寬，加上機(jī)殼有很多樣式，幾乎可以到處使用。光電傳感器是利用被檢測(cè)物體對(duì)光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測(cè)物體的有無(wú)，其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均可檢測(cè)。其結(jié)構(gòu)如圖 4.3 所示。圖 4.3 光電傳感

34、器結(jié)構(gòu)圖光電傳感器的優(yōu)點(diǎn)是光電器件響應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，具有較高的可靠性和可行性。光電傳感器的檢測(cè)距離是接近開關(guān)不能相比的，采集對(duì)象不局限于金屬5，對(duì)其他物體均可檢測(cè)。采用這種紅外光電傳感器，進(jìn)行非接觸式檢測(cè)。當(dāng)有物體擋在紅外光電發(fā)光二極管和高靈敏度的光電晶體管之間時(shí)，傳感器將會(huì)輸出一個(gè)低電平，而當(dāng)沒(méi)有物體擋在中間時(shí)則輸出為高電平，從而形成一個(gè)脈沖。4.2.2 電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)電路，如圖 4.4 所示。11 / 65 文檔可自由編輯打印三三三1三三三2+5VR11KR51KGNDR21KR31KT0T1圖 4.4 信號(hào)檢測(cè)電路通過(guò)光電傳感器 1 來(lái)檢測(cè)傳送帶上

35、箱子到位，傳感器 2 檢測(cè)產(chǎn)品數(shù)量。本設(shè)計(jì)采用歐姆龍公司生產(chǎn)的 E3X-DA-S/MDA 光電傳感器。電路中的 R5 和 R9 起保護(hù)光電傳感器的作用。傳感器 1 和 2 產(chǎn)生的負(fù)脈沖經(jīng)過(guò)整形后作計(jì)數(shù)脈沖送至單片機(jī)，把這個(gè)脈沖輸入作為單片機(jī)計(jì)數(shù)器 T0 和 T1 的計(jì)數(shù)脈沖。其中 T0 計(jì)數(shù)值超出給定值時(shí)，單片機(jī)給 8255A 的 PC1 低電平，停止傳送帶 2 送產(chǎn)品；PC0 口高電平，啟動(dòng)電機(jī) 1 帶動(dòng)傳送帶，繼續(xù)傳送箱子。T1 計(jì)數(shù)值送到 8255A 的PB 口，通過(guò)譯碼顯示電路顯示箱子數(shù)量。4.3 電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)4.3.1 電機(jī)類型選擇電機(jī)有直流電機(jī)和交流電機(jī)之分。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

36、性能好、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，特別是調(diào)速性能為交流電動(dòng)機(jī)所不及。因此，在對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能和啟動(dòng)性能要求高的生產(chǎn)機(jī)械上，大都使用直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)；但直流電動(dòng)機(jī)的制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，維護(hù)較困難，可靠性差，所以在現(xiàn)代工業(yè)的拖動(dòng)系統(tǒng)中，直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)各有各的應(yīng)用場(chǎng)所。交流電機(jī)有異步電機(jī)和同步電機(jī)兩大類。異步電機(jī)一般都作電動(dòng)機(jī)用，因?yàn)楫惒桨l(fā)電機(jī)的性能較差。異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)。但也有一些缺點(diǎn):不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)范圍較廣的平滑調(diào)速；必須從電網(wǎng)吸取滯后的勵(lì)磁電流，使電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之間存在一種嚴(yán)格不變的關(guān)系。由于對(duì)電機(jī)的控制輸

37、入的信號(hào)為開關(guān)量，傳送動(dòng)力不用很大，而且傳送產(chǎn)品和箱子時(shí)需要精確定位，所以我們?cè)谶@里采用由開關(guān)量控制的伺服同步電機(jī)。不需要可逆調(diào)速，所以選擇交流電機(jī)，又從系統(tǒng)功能分析可知，對(duì)箱子和產(chǎn)品的傳送過(guò)程中都需要精確定位以便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝箱，所以要求電機(jī)能快速停止。根據(jù)上面的要求我們選擇了 220V 交流伺服同步電機(jī)。由于在傳動(dòng)過(guò)程中，12 / 65 文檔可自由編輯打印傳送箱子的電機(jī)負(fù)荷較大，所以選用堵轉(zhuǎn)力矩和轉(zhuǎn)子慣量較大的 MR-J3ENSCBL5M-L三菱交流伺服電動(dòng)機(jī)電機(jī)。另外，電機(jī)可選用含有減速裝置的多軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以便精確定位。由于對(duì)電機(jī)需要大電壓來(lái)控制，而微機(jī)系統(tǒng)輸出的開關(guān)量為不能直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的低

38、電平，還有也為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，我們采用光電隔離技術(shù)。而對(duì)電機(jī)可以采用多種方法控制，如繼電器、固態(tài)繼電器(SSR)、可控硅(SCR)、電磁閥及大功率場(chǎng)效應(yīng)管等。其中繼電器是電氣控制中最常用的控制器，但在控制時(shí)容易發(fā)生觸點(diǎn)產(chǎn)生火花，并且因觸點(diǎn)容易氧化而影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；而固態(tài)繼電器輸入電流小，輸出無(wú)觸點(diǎn)，與電磁式繼電器相比具有體積小、重量輕、無(wú)機(jī)械噪聲、無(wú)抖動(dòng)和回跳、開關(guān)速度快、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。故我們?cè)谶@里采用無(wú)觸點(diǎn)的固態(tài)繼電器進(jìn)行控制。 4.3.2 光耦的選擇由于對(duì)電機(jī)需要大電壓來(lái)控制，而微機(jī)系統(tǒng)輸出的開關(guān)量是不能直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的低電平，所以用光耦 P521 經(jīng)行電氣隔離，提高系統(tǒng)的抗干

39、擾能力。并且 P521 是線性光耦,適合在一些模擬信號(hào)或連續(xù)變化的數(shù)據(jù)的傳輸與隔離。4.3.3 電機(jī)電路的設(shè)計(jì)如圖 4.5 圖所示電路，整個(gè)電機(jī)的啟動(dòng)和停止分別通過(guò)常開和常閉開關(guān) START 和STOP 來(lái)控制。8255A 的 PC0 給信號(hào)控制的傳動(dòng)電機(jī) 1，PC1 控制傳動(dòng)電機(jī) 2。當(dāng)按下START 后整個(gè)自動(dòng)計(jì)數(shù)裝箱系統(tǒng)啟動(dòng)，8255A 的 PC0 口輸出高電平，通過(guò)反向驅(qū)動(dòng)器74LS04 和光耦 P521 相連，通過(guò)改變光敏電阻控制 GATE，進(jìn)而控制三端雙向晶閘管 1通斷，電路中的光耦和三端雙向晶閘管構(gòu)成固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止的控制。13 / 65 文檔可自由編輯打印P2P

40、521R181KP1P521Q3三三三三三三三1Q6三三三三三三三230pFC4R131K30pFC5R142KR192K+5R121KR171K+574LS0474LS04STARTMB1三三三1MB2三三三2PC0PC1V1220VSTOPGATEGATE圖 4.5 自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱控制系統(tǒng)電機(jī)控制電路當(dāng) PC0 或 PC1 為高電平時(shí)，P521 的的光敏電阻因左端發(fā)光二級(jí)管發(fā)光而阻值變小，GATE 的電位上升達(dá)到使三端雙向晶閘管接通，于是電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。交流電機(jī)通電，傳送帶 1 運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)包裝箱前移。當(dāng)包裝箱運(yùn)動(dòng)到傳感器 1 可以檢測(cè)到信號(hào)的位置時(shí)，傳感器 1 輸出高電平，單片機(jī)檢測(cè)到這一高電

41、平后，PC0 輸出為 0，傳動(dòng)電機(jī) 1 停止傳動(dòng) 。同時(shí)，傳動(dòng)電機(jī) 2 因PC1 輸出為 1 而通電運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)，并落入包裝箱內(nèi)。當(dāng)零件經(jīng)過(guò)傳感器 2 的檢測(cè)范圍時(shí)，傳感器 2 輸出高電平。單片機(jī)檢測(cè)到該信號(hào)時(shí)，在計(jì)數(shù)器加 1，并送往顯示，然后再與產(chǎn)品給定值比較。如果計(jì)數(shù)值小于給定值，則繼續(xù)計(jì)數(shù)；如果計(jì)數(shù)值等于給定值，則停止計(jì)數(shù)，關(guān)斷傳送帶 2 電機(jī)的電源，接通傳送帶 1 電機(jī)的電源，讓裝滿產(chǎn)品的箱子移開，同時(shí)帶動(dòng)下一個(gè)空箱到位，并自動(dòng)重復(fù)以上作業(yè) 。4.4 給定值電路設(shè)計(jì)為了使系統(tǒng)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)鍵盤電路采用矩陣式鍵盤。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加

42、以連接。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些。在圖 4.6 中，8051 單片機(jī)的 I/O 擴(kuò)展8255A 的 PB 口用作鍵盤 I/O 口，鍵盤的列線接到 PB7 至 PB4，鍵盤的行線接到 PB3 至PB0。列線通過(guò)電阻接+5V 電源，并將行線所接的單片機(jī)的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)14 / 65 文檔可自由編輯打印讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下后，延時(shí)一段時(shí)間再做下一步的檢測(cè)判斷。為了保

43、證鍵每閉合一次 CPU 僅作一次處理，必須卻除鍵釋放時(shí)的抖動(dòng)。41058C9D236AE7BS0R 61KR 71KR 81KR 91K+5三8255A三PB 三圖 4.6 矩陣式鍵盤電路如圖 4.6 的矩陣鍵盤電路，如果想給定值 21，先按 2 鍵，根據(jù)鍵盤的延時(shí)，再按1 鍵，最后按 S0 鍵確定即可。如果給定值小于等于 14，直接在鍵盤想按相應(yīng)的鍵，再按 S0 鍵確定即可。4.5 顯示電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用 LED 數(shù)碼顯示，其電路如下圖 4.7 所示。發(fā)光二極管是組成 LED 發(fā)光二極管顯示字符的顯示器件。它使用了 8 個(gè) LED 發(fā)光二極管，其中 7 個(gè)用于顯示字符，1 個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)

44、，故通常稱之為 7 段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。LED 采用共陰極接法。顯示某個(gè)數(shù)字，就要點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的段，這就需要74HC573 譯碼和鎖存。為了實(shí)現(xiàn) LED 顯示器的動(dòng)態(tài)掃描顯示，除了要給顯示器提供顯示碼段之外，還要對(duì)顯示器進(jìn)行位控制，即通常所說(shuō)的“段控”和“位控” 。 “位控”實(shí)際上就是對(duì)LED 顯示器的公共段進(jìn)行控制，位控信號(hào)的數(shù)目與顯示器的位數(shù)相同。這里的顯示器位數(shù)為 3 位。顯示電路從左向右，依次是百位、十位、個(gè)位。設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì) 74HC573 的鎖存使能經(jīng)行控制，從而實(shí)現(xiàn)“位控” 。當(dāng)要對(duì)個(gè)位單獨(dú)計(jì)數(shù)時(shí)，單片機(jī)通過(guò) P2.4 和15 / 65 文檔可自由編輯打印P2.5 給百位和十位的 7

45、4HC573 的/OC 端低電平，鎖存百位和十位的數(shù)，通過(guò) P2.6 給個(gè)位的 74HC573 的/OC 端高電平，這時(shí)再給顯示電路送數(shù)。同理，當(dāng)要顯示十位的數(shù)時(shí)，用 74HC573 鎖存百位和個(gè)位。D034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216PC317PC413PC512PC611PC710RD5WR36A09A18RESET35CS6U38255AOC1C111D21Q192D32Q183D

46、43Q174D54Q165D65Q156D76Q147D87Q138D98Q121SN74HC573OC1C111D21Q192D32Q183D43Q174D54Q165D65Q156D76Q147D87Q138D98Q122SN74HC573OC1C111D21Q192D32Q183D43Q174D54Q165D65Q156D76Q147D87Q138D98Q123SN74HC5731234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp三三1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp三三1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp三三P24P25P26G

47、NDGNDGND圖 4.7 自動(dòng)計(jì)數(shù)裝箱系統(tǒng)的顯示電路4.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)中，為了使生產(chǎn)安全準(zhǔn)確，通常設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)。通?？赏ㄟ^(guò)聲、光、語(yǔ)言進(jìn)行報(bào)警。L1B_LEDR112KR102KQ4NPN1Q5NPN1R151KR161KGNDGNDL2R_LED+5+5PC2PC3U4BELL圖 4.8 報(bào)警電路為了提高系統(tǒng)的可靠性及減少誤操作，設(shè)計(jì)了一個(gè)報(bào)警電路，如上圖 4.8 所示。16 / 65 文檔可自由編輯打印其報(bào)警方式采用光信號(hào)和電鈴進(jìn)行：用 PC2、PC3 這兩個(gè) I/O 口接線設(shè)計(jì)了兩個(gè)狀態(tài)指示燈以作為報(bào)警系統(tǒng)的輸出硬件。L1 為藍(lán)色，L2 為紅色，當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)定值而啟動(dòng)

48、 START 鍵時(shí)，或者當(dāng)計(jì)數(shù)值超過(guò)給定值時(shí)，則 L2 燈亮，并且電鈴?fù)婍戔徧嵝巡僮髡咦⒁?，需重新設(shè)置參數(shù)后啟動(dòng)。如果系統(tǒng)操作運(yùn)行正常，則綠燈 L1 亮。5 軟件設(shè)計(jì)5.1 主程序流程圖通過(guò)上述分析可知，本系統(tǒng)鍵盤的作用主要是給定值的輸入。當(dāng)給定值設(shè)定后，在包裝過(guò)程中就沒(méi)什么作用了。因此為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)采用中斷方式作鍵盤處理，對(duì)裝箱是否到位及產(chǎn)品數(shù)計(jì)數(shù)，則采用查詢方法。整個(gè)系統(tǒng)流程圖，如圖 5-1所示。在自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱系統(tǒng)中，先將裝箱數(shù)單元和產(chǎn)品單元清零。當(dāng)選定了 8255A 的工作方式后，設(shè)置中斷方式。一切初值設(shè)定完畢后，啟動(dòng)電機(jī) 1，通過(guò)光電傳感器檢測(cè)電機(jī)帶動(dòng)的傳送帶上的包裝箱

49、是否到位，包裝箱到位以后，停止電機(jī) 1，啟動(dòng)電機(jī) 2，17 / 65 文檔可自由編輯打印計(jì)數(shù)單元清零。這時(shí)電機(jī) 2 帶動(dòng)的傳送帶將產(chǎn)品送入包裝箱，并通過(guò)光電傳感器計(jì)數(shù)，送入顯示與給定值的進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到給定值時(shí)，啟動(dòng)電機(jī) 1，停止電機(jī) 2，傳送帶 1運(yùn)送包裝空箱，進(jìn)行下一輪的產(chǎn)品裝箱。當(dāng)所有箱都裝滿時(shí)，停止兩個(gè)電機(jī)，清包裝箱計(jì)數(shù)單元，等待下一輪的裝在信號(hào)。18 / 65 文檔可自由編輯打印圖 5-1：包裝控制系統(tǒng)主程序框圖19 / 65 文檔可自由編輯打印5.2 動(dòng)態(tài)顯示子程序流程圖在這里我們采用的為以軟件為主的 LED 接口電路，用軟件進(jìn)行譯碼，其流程圖如圖 5-2 所示。圖 5-2： 動(dòng)態(tài)

50、顯示子程序流程圖5.3 中斷子程序流程圖中斷服務(wù)程序主要用來(lái)設(shè)定給定值，當(dāng)給定鍵盤按下時(shí)，在中斷服務(wù)程序中，讀入該鍵盤給定值，一方面存入相應(yīng)的給定單元(PARTS 或 BOXES)，另一方面送顯示器，以便操作者檢查輸入的給定值是否正確。本程序輸入的順序是先輸入包裝箱數(shù)(三位，最大 999，按百位、十位、個(gè)位順序輸入)，然后再輸入每箱裝的產(chǎn)品數(shù)(三位，最大999，輸入順序同包裝箱)，完成上述任務(wù)的中斷服務(wù)程序框圖如圖 5-3 所示。20 / 65 文檔可自由編輯打印圖 5-3： 輸入給定值中斷服務(wù)程序圖5.4 報(bào)警子程序設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)報(bào)警參數(shù)及傳感器的具體情況又可分為硬件直接報(bào)警和全軟件程序報(bào)

51、警，前者的報(bào)警信號(hào)是直接通過(guò)硬件對(duì)被測(cè)參數(shù)和給定值進(jìn)行比較而產(chǎn)生的，是在傳感器中進(jìn)行的，當(dāng)這種硬件直接報(bào)警的信號(hào)產(chǎn)生之后再由軟件進(jìn)行處理，而后者則通過(guò)程序比較而得到信號(hào)并由軟件完成報(bào)警處理系統(tǒng)主要是針對(duì)誤操作做出報(bào)警，如當(dāng)無(wú)給定值時(shí)就按 STRART 鍵等，而無(wú)需進(jìn)行上下限參數(shù)的比較，故只需在微機(jī)中進(jìn)行即可，故可采用全軟件報(bào)警。其報(bào)警程序的設(shè)計(jì)可對(duì)計(jì)數(shù)單元進(jìn)行比較而形成。 1321 / 65 文檔可自由編輯打印6 結(jié)論經(jīng)過(guò)將近一個(gè)學(xué)期的努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)總算快接近尾聲了，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)的自動(dòng)計(jì)數(shù)與裝箱控制系統(tǒng)是以 8051 單片機(jī)機(jī)為核心，為了使系統(tǒng)更為完

52、善，外部設(shè)備加入了傳感器、鍵盤、顯示器等，為了讀取鍵盤給定值及檢測(cè)和控制的方便，擴(kuò)展了一個(gè) 8255A 可編程接口以及程序存儲(chǔ)器2764，擴(kuò)展的 8255A 的 B 口用于產(chǎn)品計(jì)數(shù)顯示，使裝箱系統(tǒng)更易于操作。本系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是控制過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便。當(dāng)系統(tǒng)起動(dòng)裝箱電機(jī) 1，使裝箱沿著傳送帶向前移動(dòng)。通過(guò)光電傳感器 1 檢測(cè)裝箱是否到位，裝箱到位后，停止電機(jī) 1。起動(dòng)電機(jī) 2，使產(chǎn)品沿著傳送帶向前移動(dòng)，產(chǎn)品一個(gè)一個(gè)下落時(shí)，通過(guò)光電傳感器 2 的檢測(cè)，將產(chǎn)生一系列脈沖信號(hào)，從檢測(cè)器 2 輸出的脈沖，由計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)，并不斷地與存在給定值單元中的給定值進(jìn)行比較。如果產(chǎn)品數(shù)與給定值相等，則停止電機(jī) 2。重復(fù)上述

53、過(guò)程，直至包裝箱數(shù)與給定值相等。通過(guò)本次設(shè)計(jì)使對(duì)單片機(jī)部分知識(shí)有了進(jìn)一步的了解，熟悉了一些常用芯片的用法。但在設(shè)計(jì)過(guò)程中我也遇到了許多困難，首先是對(duì)系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)的不明確，許多理論知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中不知道熟練運(yùn)用。其次，在具體到電路連接方面運(yùn)用的不熟練，也曾使我的設(shè)計(jì)停滯不前。但通過(guò)袁老師的詳細(xì)耐心講解，不僅逐漸掌握了本次設(shè)計(jì)所用到得一些專業(yè)知識(shí)，還掌握了許多必要的方法和技巧。22 / 65 文檔可自由編輯打印參考文獻(xiàn)1 張迎新等編著.單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 電子工業(yè)出版社出版社， 2005.62 馮柏群等編著.檢測(cè)與傳感技術(shù)M. 人民郵電出版社.，2006.93 韓太林主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用M

54、. 電子工業(yè)出版社，2005.44 潘新民 .微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M. 電子工業(yè)出版社，2009.25 汪德彪.MCS-51 單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2011.16 徐煜明 .單片機(jī)原理及應(yīng)用教程M. 電子工業(yè)出版社出版社，2009.27 王曉明.單片機(jī)控制M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 2008.78 曹承志.微型計(jì)算機(jī)控制新技術(shù)M. 機(jī)械工業(yè)出版社，2011.49 劉輝.流水線產(chǎn)品計(jì)數(shù)及包裝微機(jī)自動(dòng)控制J. 計(jì)量與測(cè)量技術(shù)，2007.510 楊立.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)M. 北京:中國(guó)鐵道出版社,2005.611 彭楚武.微機(jī)原理與接口技術(shù)M. 湖南:湖南大學(xué)出版

55、社,2008.812 鐘寒梅.電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 國(guó)外電子元器件，2002，09（12A）:15-23.13 沈紅衛(wèi).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析M. 北京航空航天出版社 2006.114 INTEL.CORP.8-bit Embedded controller handbook.2009.415 Smart Battery System Specifications, SYSTEM MANAGEMENT BUS SPECIFICATION.Revision1.08.September15.2008.523 / 65 文檔可自由編輯打印致謝四年的本科學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束,在本人做畢業(yè)設(shè)計(jì)中，得到了

56、袁老師的悉心指導(dǎo)和無(wú)私幫助。在我課題設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，袁老師對(duì)我的設(shè)計(jì)工作悉心指導(dǎo)。設(shè)計(jì)初期為我的開題方向和研究?jī)?nèi)容做了大量的工作，設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)于系統(tǒng)的不足和優(yōu)化都給予了很多的建議和指導(dǎo)，硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中由于涉及一些芯片選擇和電機(jī)選擇的袁老師都很耐心的給予我?guī)椭?。?dǎo)師的淵博學(xué)識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，高尚的師德和平易近人的人格魅力將對(duì)我影響深遠(yuǎn)。謝謝你，袁老師！其次感謝我的家人，養(yǎng)育之恩，一言難盡，希望他們一直健康快樂(lè)。最后感謝我的母校和朋友，是母校給了我大學(xué)深造的機(jī)會(huì)，在這里我有幸遇到很多優(yōu)秀的老師，他們教給了我很多知識(shí)，還有做人的道理，當(dāng)然還有我的朋友們，他在設(shè)計(jì)中給我提出了許多寶貴的意見，使得本

57、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中能夠不斷的得到完善，在這里一并致以謝意。 由于本人學(xué)識(shí)有限，論文中不免有一些錯(cuò)誤與待改進(jìn)的地方，真誠(chéng)地歡迎各位師長(zhǎng)同行加以斧正。24 / 65 文檔可自由編輯打印附錄 A:硬件連接圖11223344DDCCBBAATitleNumberRevisionSizeA4Date:2012-6-14Sheet ofFile:F:SHEET1.SCHDOCDrawn By:D034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC01

58、4PC115PC216PC317PC413PC512PC611PC710RD5WR36A09A18RESET35CS6U38255AOC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U2SN74HC573OC1C111D21Q192D32Q183D43Q174D54Q165D65Q156D76Q147D87Q138D98Q121SN74HC573OC1C111D21Q192D32Q183D43Q174D54Q165D65Q156D76Q147D87Q138D98Q122SN74HC573OC1C111D21Q192D32

59、Q183D43Q174D54Q165D65Q156D76Q147D87Q138D98Q123SN74HC5731234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp三三11234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp三三11234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp三三1EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425

60、P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18051AHGNDGNDGNDCRY111.0592MHZ30pFC130pFC2GNDS1SW-PBGND+5V+5VQ1Q2+5VR11KR51KGNDR21KR31KT0T1R410KA010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE20VPP1OE22D011D112D213D314D415D516D617D718U4276441058C9D236AE7BS0R61KR71KR81KR91K+5PC1PC0L1B_LEDR112KR102KQ4NPN1Q5NP