工業(yè)流水線計(jì)數(shù)運(yùn)輸車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)--畢業(yè)設(shè)計(jì)(共30頁(yè))

1、摘 要PAGE PAGE II摘 要摘 要在制造業(yè)高度繁榮、工業(yè)智能控制蓬勃發(fā)展的今天，市場(chǎng)的變化、技術(shù)的更替都無(wú)時(shí)無(wú)刻不在影響著工業(yè)智能控制向前發(fā)展的方向。而依托用戶(yngh)的使用需求和使用習(xí)慣，無(wú)疑已經(jīng)成為眾多工業(yè)智能控制供應(yīng)商的主流選擇。今天，智能控制主流產(chǎn)品也在不斷滿足用戶需求的前提下發(fā)生(fshng)著變化。雖然PLC占據(jù)主流(zhli)，然而嵌入式智能作為過(guò)程控制的典型系統(tǒng)積極向上拓展，也越來(lái)越多地扮演及其重要的角色。低成本的單片機(jī)走入了大小工廠工業(yè)智能控制領(lǐng)域。其中流水線作業(yè)中也不乏單片機(jī)的智能運(yùn)用。今天的設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的工業(yè)計(jì)數(shù)運(yùn)輸車。工業(yè)流水線計(jì)數(shù)運(yùn)輸車采用STC89C

2、54作為核心器件實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸車的自動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)其既定的性能指標(biāo)。安裝自制光敏三極管傳感器計(jì)數(shù)裝置，貨物裝運(yùn)到指定數(shù)目，小車開(kāi)始按指定路線運(yùn)行。小車前端安裝兩個(gè)SL-89型號(hào)光電對(duì)管傳感器，利用光電傳感器來(lái)采集軌道信息(黑色邊界)，單片機(jī)實(shí)時(shí)采集光電傳感器傳來(lái)的信號(hào)，分析所設(shè)固定軌道，到達(dá)指定地點(diǎn)，在原有直流電機(jī)的基礎(chǔ)上，采用PWM調(diào)速法進(jìn)行調(diào)速。多次試驗(yàn)，最終確定合適的脈寬和占空比，基本能保證小車在所需要的速度范圍內(nèi)平穩(wěn)前行。該運(yùn)輸車計(jì)數(shù)傳感器使用四對(duì)光敏三極管組合而成，每對(duì)組合包括一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)接收的光敏三極管，在其中間有東西阻隔的時(shí)候（即貨物通過(guò)的時(shí)候），傳感器會(huì)傳出一個(gè)低電平，四對(duì)

3、三極管增加其精確性。單片機(jī)在得到信號(hào)后，通過(guò)數(shù)碼管顯示貨物數(shù)目。達(dá)到指定數(shù)目后運(yùn)輸車運(yùn)輸貨物到指定地點(diǎn)，以完成工業(yè)流水線上貨物的計(jì)數(shù)運(yùn)輸?shù)墓δ?，具有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；SL-89；PWM；光敏三極管摘 要AbstractToday, intelligent control mainstream products are constantly meet the needs of the user premise changing. Although PLC occupy the mainstream, however embedded intelligence as control

4、in the process of typical system positive development, also more and more important role play and. Low cost into the size of the single chip microcomputer factory industrial intelligent control field. Among them there are in line operation of single chip intelligent use.Industrial assembly used as t

5、he core STC89C54 vehicle counting device to realize the transporter automatic control, in order to realize its established performance index. Installation homemade light activated triode sensor counting device, the goods shipment to specified number, the car to start the designated route operation.

6、The small car front install two SL-89 model to the photoelectric sensor, using photoelectric sensors to collect rail information (black border), microcontroller real-time acquisition photoelectric sensor signals coming, analysis of fixed orbit set, reach the designated place, in the original dc moto

7、r, and on the basis of using PWM control method for the speed. Many experiments, eventually determine appropriate pulse width than of empty, basic can guarantee in the speed of the car to range on smoothly.The transporter sensor use to count four light activated triode combination and into, each uni

8、on includes a leds and a received light activated triode, in which there is something between the cut off time (that is, the goods through the), sensor will spread a low level, increase the accuracy of four transistor. SCM in get signal after, through the digital pipe display the number of goods. As

9、 specified number transporter to transport goods after the designated place to complete industrial assembly line of goods on the count of the function of the transportation, has a broad prospect of application.Keywords: SCM; SL-89; PWM; Light activated triode正 文目 錄目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _To

10、c325582479 摘 要 PAGEREF _Toc325582479 h I HYPERLINK l _Toc325582480 Abstract PAGEREF _Toc325582480 h I HYPERLINK l _Toc325582481 1 緒論(xln) PAGEREF _Toc325582481 h 1 HYPERLINK l _Toc325582482 1.1 論文(lnwn)研究的背景與意義 PAGEREF _Toc325582482 h 1 HYPERLINK l _Toc325582483 1.2 本設(shè)計(jì)(shj)的工作原理 PAGEREF _Toc3255824

11、83 h 1 HYPERLINK l _Toc325582484 2 主要模塊的方案設(shè)計(jì)與論證 PAGEREF _Toc325582484 h 2 HYPERLINK l _Toc325582485 2.1主控芯片的選擇 PAGEREF _Toc325582485 h 2 HYPERLINK l _Toc325582486 2.2 計(jì)數(shù)傳感器選型 PAGEREF _Toc325582486 h 3 HYPERLINK l _Toc325582487 2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 PAGEREF _Toc325582487 h 3 HYPERLINK l _Toc325582488 2.4 循跡模塊 P

12、AGEREF _Toc325582488 h 4 HYPERLINK l _Toc325582489 2.5 機(jī)械系統(tǒng) PAGEREF _Toc325582489 h 4 HYPERLINK l _Toc325582490 3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325582490 h 4 HYPERLINK l _Toc325582491 3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案描述 PAGEREF _Toc325582491 h 4 HYPERLINK l _Toc325582492 3.2 系統(tǒng)電路原理圖 PAGEREF _Toc325582492 h 5 HYPERLINK l _Toc325582

13、493 4 主要電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325582493 h 8 HYPERLINK l _Toc325582494 4.1 最小系統(tǒng)模塊 PAGEREF _Toc325582494 h 8 HYPERLINK l _Toc325582495 4.2 驅(qū)動(dòng)電路 PAGEREF _Toc325582495 h 8 HYPERLINK l _Toc325582496 4.3 計(jì)數(shù)傳感器模塊 PAGEREF _Toc325582496 h 9 HYPERLINK l _Toc325582497 4.4 路線檢測(cè)模塊 PAGEREF _Toc325582497 h 10 HYPERLINK

14、 l _Toc325582498 4.5 LCD數(shù)碼管顯示模塊 PAGEREF _Toc325582498 h 11 HYPERLINK l _Toc325582499 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325582499 h 12 HYPERLINK l _Toc325582500 5.1 系統(tǒng)主程序流程圖 PAGEREF _Toc325582500 h 12 HYPERLINK l _Toc325582501 5.2小車循跡流程圖 PAGEREF _Toc325582501 h 14 HYPERLINK l _Toc325582502 5.3中斷程序流程圖 PAGEREF _Toc

15、325582502 h 15 HYPERLINK l _Toc325582503 結(jié)論 PAGEREF _Toc325582503 h 16 HYPERLINK l _Toc325582504 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc325582504 h 17 HYPERLINK l _Toc325582505 致謝 PAGEREF _Toc325582505 h 17 HYPERLINK l _Toc325582506 附錄 源程序 PAGEREF _Toc325582506 h 18*2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE 1*2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE 271 緒論(xln)1.1 論文(lnw

16、n)研究(ynji)的背景與意義隨著國(guó)際主流智能控制供應(yīng)商與產(chǎn)品用戶的關(guān)系日趨緊密，各種智能控制方式層出不窮。而且在國(guó)際制造業(yè)發(fā)展智能控制的推動(dòng)與相關(guān)部門(mén)的指引下，智能控制行業(yè)對(duì)于發(fā)展嵌入式智能也有了更深層次的理解。隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)激烈化，生產(chǎn)制造業(yè)已經(jīng)開(kāi)始將嵌入式智能控制的推進(jìn)作為發(fā)展要?jiǎng)?wù)。嵌入式智能已經(jīng)成為智能控制產(chǎn)業(yè)中增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)之一，也是目前智能控制市場(chǎng)上值得關(guān)注的市場(chǎng)之一。適于發(fā)展智能控制產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)具有三個(gè)特點(diǎn)：高技術(shù)性和專業(yè)性，非主體性和關(guān)鍵性，應(yīng)用普遍性和集成性；其發(fā)展途徑為從“硬”開(kāi)發(fā)到“軟”開(kāi)發(fā)，從銷售型經(jīng)營(yíng)到服務(wù)型經(jīng)營(yíng)。工業(yè)生產(chǎn)的智能自動(dòng)化可以使企業(yè)將更多的人力資金投入到新產(chǎn)

17、品的研發(fā)方面。大大節(jié)省了人力成本。而且成熟的工業(yè)自動(dòng)化也增加了產(chǎn)品的安全可靠性，嵌入式的加入試生產(chǎn)線更具有靈活性、高效性。嵌入式走入工業(yè)流水線已成為我國(guó)當(dāng)前智能控制產(chǎn)業(yè)發(fā)展智能控制必然的選擇。制造業(yè)一直是能源消耗的大戶，也是二氧化碳的主要“生產(chǎn)者”，如何降低“碳的生產(chǎn)”是擺在企業(yè)面前的重要難題。先進(jìn)的科技技術(shù)正是改善低碳現(xiàn)象的有力武器。在制造業(yè)中，這種技術(shù)正是先進(jìn)的工業(yè)智能控制技術(shù)。在全社會(huì)提倡建立低能耗、低污染的綠色低碳經(jīng)濟(jì)背景下，如何在制造業(yè)中利用先進(jìn)的智能控制技術(shù)降低能源消耗的命題，也是智能控制轉(zhuǎn)型所必須要思考的問(wèn)題。低碳經(jīng)濟(jì)是世界發(fā)展的趨勢(shì)，是國(guó)家提倡的重點(diǎn)，也是企業(yè)轉(zhuǎn)型的亮點(diǎn)。隨著企

18、業(yè)技術(shù)改造的進(jìn)行，在傳統(tǒng)的智能控制市場(chǎng)將出現(xiàn)一次契機(jī)，出現(xiàn)新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。特別是在節(jié)能減排、打造綠色的“數(shù)字化企業(yè)”方面，智能控制產(chǎn)業(yè)將有巨大的機(jī)會(huì)。未來(lái)二十年，隨著中國(guó)人民生活水平、人均壽命的不斷提高以及城市化進(jìn)程加快人，兩化融合的推進(jìn)，這些都將成為驅(qū)動(dòng)智能控制不斷發(fā)展的因素?？偠灾?，在制造業(yè)高度繁榮、工業(yè)智能控制蓬勃發(fā)展的今天，市場(chǎng)的變化、技術(shù)的更替都無(wú)時(shí)無(wú)刻不在影響著工業(yè)智能控制向前發(fā)展的方向。一種高效高速的生產(chǎn)方式已經(jīng)決定了一個(gè)工廠一個(gè)企業(yè)的生死存亡。計(jì)數(shù)運(yùn)輸車大大節(jié)約了貨物在工業(yè)流水線上的時(shí)間，相信在工業(yè)領(lǐng)域有著不小的發(fā)展與空間。1.2 本設(shè)計(jì)的工作原理本系統(tǒng)(xtng)主要由兩部分

19、組成，產(chǎn)品計(jì)數(shù)(j sh)顯示部分和產(chǎn)品運(yùn)輸部分。產(chǎn)品計(jì)數(shù)顯示部分(b fen)由自制的光電傳感器將待測(cè)的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為光電信號(hào)并經(jīng)一些模擬電路變?yōu)閱纹瑱C(jī)可以接收的信號(hào)進(jìn)行處理。具體工作過(guò)程為：傳感器由四對(duì)發(fā)光二極管和光敏三極管組成，每個(gè)二極管與三極管一組，二極管發(fā)光，三極管接收到光線的時(shí)候?qū)?，?dāng)產(chǎn)品通過(guò)傳感器中間的時(shí)候，通過(guò)模擬電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)分析所得數(shù)據(jù)通過(guò)led數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)。產(chǎn)品運(yùn)輸部分由智能循跡小車按指定路線運(yùn)輸產(chǎn)品到達(dá)固定位置。具體工作過(guò)程：當(dāng)產(chǎn)品計(jì)數(shù)到指定數(shù)目，首先發(fā)出報(bào)短暫的蜂鳴聲，以示啟動(dòng)運(yùn)輸，小車前端左右各安裝一個(gè)SL-89型號(hào)光電對(duì)管傳感器，利用光電

20、傳感器來(lái)采集軌道信息(黑色邊界)，使運(yùn)輸車始終保持在軌道內(nèi)運(yùn)行到指定地點(diǎn)，運(yùn)輸車結(jié)構(gòu)為后輪驅(qū)動(dòng)，前輪調(diào)整角度。驅(qū)動(dòng)采用L298N驅(qū)動(dòng)電路完成，速度由單片機(jī)輸出的PWM波控制，電源由外接四節(jié)五號(hào)電池組成以保證運(yùn)輸車穩(wěn)定平穩(wěn)運(yùn)行到指定地點(diǎn)。2 主要模塊的方案設(shè)計(jì)與論證2.1主控芯片的選擇方案一：選用一片CPLD（如EPM7128LC84-15）作為系統(tǒng)的核心部件，實(shí)現(xiàn)控制與處理的功能。CPLD具有速度快、編程容易、資源豐富、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，可利用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)開(kāi)發(fā)。但CPLD在控制上較單片機(jī)有較大的劣勢(shì)。同時(shí)，CPLD的處理速度非常快，而小車的行進(jìn)速度不可能太高，那么對(duì)系統(tǒng)處理信息的要求也

21、就不會(huì)太高，在這一點(diǎn)上，MCU就已經(jīng)可以勝任了。若采用該方案，必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。為此，我們不采用該種方案，進(jìn)而提出了第二種設(shè)想。方案二： 采用低端contextM3系列芯片，優(yōu)點(diǎn)是IO口多，可充分拓展外部電路，缺點(diǎn)是沒(méi)有外部低電平觸發(fā)中斷且價(jià)格比較昂貴。在綜合考慮了傳感器、兩部電機(jī)的驅(qū)動(dòng)等諸多因素后，我們決定采用一片單片機(jī)，充分利用STC89C54單片機(jī)的資源。方案三：采用單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，用其控制行進(jìn)中的小車，以實(shí)現(xiàn)其既定的性能指標(biāo)。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)控制，而在這一點(diǎn)上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來(lái)它的優(yōu)勢(shì)控制簡(jiǎn)單、方便、快捷。這樣一來(lái)，單片機(jī)就

22、可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此，這種方案是一種較為理想的方案。針對(duì)本設(shè)計(jì)(shj)特點(diǎn)多開(kāi)關(guān)量輸入的復(fù)雜程序控制系統(tǒng)，需要擅長(zhǎng)(shnchng)處理多開(kāi)關(guān)量的標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)，而不能用精簡(jiǎn)I/O口和程序存儲(chǔ)器的小體積單片機(jī)，D/A、A/D功能也不必選用。根據(jù)這些分析,我選定(xun dn)了STC89C54RA單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的主控裝置，51單片機(jī)具有功能強(qiáng)大的位操作指令，I/O口均可按位尋址，程序空間多達(dá)8K，對(duì)于本設(shè)計(jì)也綽綽有余，更可貴的是51單片機(jī)價(jià)格非常低廉。2.2 計(jì)數(shù)傳感器選型方案一：選用黑白LG微型CCD攝像頭 KM-3030B。此

23、類攝像頭體積小，最低照度小，黑白，速度快（每秒50幀以上）。雖然用攝像頭記錄物品然后傳給CPU，CPU通過(guò)圖形分析可以得到較高準(zhǔn)確率的產(chǎn)品數(shù)目，但攝像頭對(duì)處理器要求高，而且成本大，多以我們不選擇此類計(jì)數(shù)裝置。方案二：選用自制傳感器。在借鑒別人的設(shè)計(jì)成果的基礎(chǔ)上并經(jīng)過(guò)研究資料對(duì)比，選取半值角小的發(fā)射和接收光電元件，EL-1KL5發(fā)光二極管（ 6 ）和ST-1KL3A光敏三極管（ 5 ）。每一個(gè)傳感器上都安裝四對(duì)這樣的發(fā)射和接收管?？梢宰鲆粋€(gè)單獨(dú)的接頭接在產(chǎn)品通過(guò)的通道上，開(kāi)8個(gè)孔將光電傳感固定在上面。此傳感器成本低廉，信號(hào)容易處理，操作簡(jiǎn)單，滿足所需功能，所以我們選擇此傳感器。2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模

24、塊方案一：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制,通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整.此方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢,易損壞,壽命較短,可靠性不高。方案二：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到分壓的目的。但電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價(jià)格比較昂貴。更主要的問(wèn)題在于一般的電動(dòng)機(jī)電阻很小，但電流很大，分壓不僅回降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。方案三：采用(ciyng)功率(gngl)三極管作為功率放大器的輸出(shch)控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，加速能力強(qiáng)，采用由達(dá)林頓管組成的 H型橋式電路(如圖2.1)。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在

25、占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高，H型橋式電路保證了簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，電子管的開(kāi)關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的 PWM調(diào)速技術(shù)?，F(xiàn)市面上有很多此種芯片，我選用了L298N(如圖2.2)。這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過(guò)載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。因此決定采用使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。2.4 循跡模塊方案一：采用簡(jiǎn)易光電傳感器結(jié)合外圍電路探測(cè)，但實(shí)際效果并不理想，對(duì)行駛過(guò)程中的穩(wěn)定性要求很高，且誤測(cè)幾率較大、易受光線環(huán)境

26、和路面介質(zhì)影響。在使用過(guò)程極易出現(xiàn)問(wèn)題，而且容易因?yàn)?該部件造成整個(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。故最終未采用該方案。方案二：采用兩只紅外對(duì)管，分別置于小車車身前軌道的兩側(cè)，根據(jù)兩只光電開(kāi)關(guān)接受到白線與黑線的情況來(lái)控制小車轉(zhuǎn)向來(lái)調(diào)整車向，測(cè)試表明，只要合理安裝好兩只光電開(kāi)關(guān)的位置就可以很好的實(shí)現(xiàn)循跡的功能。(參考文獻(xiàn)3)方案三：采用三只紅外對(duì)管，一只置于軌道中間，兩只置于軌道外側(cè)，當(dāng)小車脫離軌道時(shí)，即當(dāng)置于中間的一只光電開(kāi)關(guān)脫離軌道時(shí)，等待外面任一只檢測(cè)到黑線后，做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向調(diào)整，直到脫離黑線區(qū)。中間的用來(lái)檢測(cè)停車線以作為停車的參考量。 通過(guò)比較，我選取第三種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)循跡。2.5 機(jī)械系統(tǒng)本題目要求運(yùn)輸車

27、的機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定、靈活、簡(jiǎn)單，而四輪運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具備以上特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)部分：由于運(yùn)輸車的直流電機(jī)功率較小，而小車上裝有電池、電機(jī)、電子器件，產(chǎn)品等，使得電機(jī)負(fù)擔(dān)較重。為使小車能夠順利啟動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在直流電機(jī)和輪車軸之間加裝了三級(jí)減速齒輪。電池的安裝：將電池放置在車體的電機(jī)前后位置，降低車體重心，提高穩(wěn)定性，同時(shí)可增加驅(qū)動(dòng)輪的抓地力，減小輪子空轉(zhuǎn)所引起的誤差。簡(jiǎn)單，而四輪運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具備以上特點(diǎn)。物品的擺放：由于自制小車的負(fù)載能力差，小車為后輪驅(qū)動(dòng)，我們將產(chǎn)品(chnpn)放在小車后端，以保證運(yùn)輸車平穩(wěn)行進(jìn)。3 系統(tǒng)(xtng)整體(zhngt)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案描述 根據(jù)要求，將系統(tǒng)分為若干模

28、塊，以單片機(jī)為核心，完成多項(xiàng)功能。Stc89c54停車紅外對(duì)管步進(jìn)電機(jī)調(diào)整角度直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)避障紅外對(duì)管避障紅外對(duì)管計(jì)數(shù)傳感器Led顯示運(yùn)輸開(kāi)始報(bào)警提示圖3-1 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖如圖3-1，計(jì)數(shù)傳感器把檢測(cè)到的產(chǎn)品數(shù)目的信息傳給STC89C54,經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理， 把數(shù)據(jù)顯示到Led數(shù)碼管上，當(dāng)增加到上限，單片機(jī)控制蜂鳴器給予報(bào)警提示，然后小車開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行。在指定的軌道上，小車兩側(cè)紅外壁障對(duì)管檢測(cè)兩邊邊界線，當(dāng)左側(cè)檢測(cè)到黑線，控制前輪步進(jìn)電機(jī)向右調(diào)整角度，當(dāng)右側(cè)檢測(cè)到黑線，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)向左調(diào)整角度。于是運(yùn)輸車按指定路線前進(jìn)，當(dāng)前面?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到停止線，小車進(jìn)入停車區(qū)，停止前進(jìn)，等待產(chǎn)品完全卸下

29、，Led數(shù)碼管清零。再次啟動(dòng)小車按指定路線回到計(jì)數(shù)產(chǎn)品位置。3.2 系統(tǒng)電路原理圖如圖3-2所示，該系統(tǒng)(xtng)電路(dinl)主要由電源電路，232電路(dinl)、計(jì)數(shù)傳感器電路，數(shù)碼管顯示電路，報(bào)警等電路組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)完成程序下載及供電轉(zhuǎn)換還有就是總電路的復(fù)位。計(jì)數(shù)傳感器通過(guò)光敏三極管是否導(dǎo)通，將電平變化傳給與非門(mén)從而精確傳給單片機(jī)IO。單片機(jī)采集到IO狀態(tài)判斷計(jì)數(shù)狀態(tài)。數(shù)碼管顯示為節(jié)省單片機(jī)IO采用了74LS164串進(jìn)并出的芯片，直接由單片機(jī)串行給入要顯示的數(shù)據(jù)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)使用了L298N驅(qū)動(dòng)芯片，通過(guò)單片機(jī)給予L298N電路PWM信號(hào)來(lái)控制小車的速度，起停。運(yùn)輸車還安裝了步進(jìn)

30、電機(jī)來(lái)控制前輪轉(zhuǎn)彎，電機(jī)四個(gè)驅(qū)動(dòng)直接連接單片機(jī)IO采用單相勵(lì)磁方式轉(zhuǎn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，在此沒(méi)有給出原理圖。圖3-2 系統(tǒng)(xtng)電路原理4 主要(zhyo)電路設(shè)計(jì)4.1 最小系統(tǒng)(xtng)模塊(m kui)圖4-1 最小系統(tǒng)模塊如圖4-1所示，最小系統(tǒng)模塊包括供電模塊，可以通過(guò)電源線供電也可以使用USB供電；還有下載程序模塊，通過(guò)轉(zhuǎn)串口線下載調(diào)試程序；核心就是主控芯片，包括晶振提供工作頻率和主復(fù)位按鍵。4.2 驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般(ybn)采用H橋式驅(qū)動(dòng)(q dn)電路，L298N內(nèi)部集成(j chn)了H橋式驅(qū)動(dòng)電路，從而可以采用L298N電路來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。通過(guò)單片機(jī)給予L298N電路PWM

31、信號(hào)來(lái)控制小車的速度，起停。其引腳圖如3-2，驅(qū)動(dòng)原理圖如圖3-3。圖4-2 L298N引腳圖v圖4-3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路4.3 計(jì)數(shù)傳感器模塊計(jì)數(shù)傳感器需要安裝貨物通過(guò)的通道上，在借鑒別人的設(shè)計(jì)成果的基礎(chǔ)上并經(jīng)過(guò)研究資料對(duì)比，選取半值角小的發(fā)射和接收光電元件，EL-1KL5發(fā)光二極管（ 6 ）和ST-1KL3A光敏三極管（ 5 ）自制了計(jì)數(shù)傳感器。 每一個(gè)通道上都安裝四對(duì)這樣的發(fā)射和接收管?？梢宰鲆粋€(gè)單獨(dú)的接頭接在通道上或者在其通過(guò)的地方開(kāi)8個(gè)孔將光電傳感器固定在上面。產(chǎn)品從中間通過(guò)時(shí)，光電信號(hào)轉(zhuǎn)換為通過(guò)模擬電路和一個(gè)與非門(mén)芯片轉(zhuǎn)化為T(mén)TL電平信號(hào)，由單片機(jī)做出處理。計(jì)數(shù)傳感器見(jiàn)原理圖4-4。圖

32、4-3 計(jì)數(shù)(j sh)傳感器電路圖圖4-5 計(jì)數(shù)(j sh)傳感器pcb圖4.4 路線檢測(cè)(jin c)模塊小車(xioch)循跡原理是小車在畫(huà)有黑線的白紙 “路面”上行駛，由于黑線和白紙對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來(lái)判斷“道路”黑線。筆者在該模塊中利用了簡(jiǎn)單、應(yīng)用也比較普遍的檢測(cè)方法紅外探測(cè)法。紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)。在小車行駛過(guò)程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色地面時(shí)發(fā)生漫發(fā)射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則小車上的接收管接收不到信號(hào)，再通過(guò)LM324作比較器來(lái)采集高低電平，從而實(shí)

33、現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)。避障亦是此原理。電路圖如圖3.4。市面上有很多紅外傳感器，在這里我選用SL-89型光電對(duì)管。圖3.4循跡原理圖4.5 LCD數(shù)碼管顯示(xinsh)模塊數(shù)碼管顯示(xinsh)部分完成產(chǎn)品計(jì)數(shù)部分，單片機(jī)通過(guò)(tnggu)串行并出的芯片控制數(shù)碼管段選，以節(jié)省單片機(jī)IO，至于數(shù)碼管位選則通過(guò)單片機(jī)IO直接控制。當(dāng)單片機(jī)接收到產(chǎn)品數(shù)據(jù)時(shí)候，我們首先控制位選選擇需要點(diǎn)亮的數(shù)碼管，然后串行發(fā)送數(shù)據(jù)到74ls164.數(shù)碼管顯示部分原理圖見(jiàn)圖4-5圖4-5 數(shù)碼管顯示模塊74ls164簡(jiǎn)介74ls164是高速硅門(mén) CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。74

34、HC164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時(shí)鐘 (CP) 每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入(shr)到 Q0， Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。主復(fù)位(f wi) (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。5 系統(tǒng)軟件(x tn run jin)設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)

35、主程序流程圖 如圖5-1所示，運(yùn)輸車首先處于初始化狀態(tài)，此時(shí)數(shù)碼管顯示數(shù)值為零；計(jì)數(shù)傳感器連接單片機(jī)外部中斷，下降沿觸發(fā)中斷。有產(chǎn)品通過(guò)傳感器中間時(shí)，程序進(jìn)入中斷中，產(chǎn)品數(shù)值加1；當(dāng)達(dá)到指定數(shù)目后，運(yùn)輸車運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)程序 ，小車為直流后輪驅(qū)動(dòng)，采用PWM調(diào)速方式，調(diào)節(jié)運(yùn)輸車平穩(wěn)運(yùn)行。此時(shí)單片機(jī)不斷掃描紅外對(duì)管傳感器IO。當(dāng)左右兩側(cè)檢測(cè)到黑線，通過(guò)前輪的電機(jī)調(diào)整車輪角度，使運(yùn)輸車始終保持在軌跡上行駛。當(dāng)前面紅外對(duì)管檢測(cè)到黑線即停車線的時(shí)候。跳出驅(qū)動(dòng)程序，數(shù)碼管顯示清零。小車停止運(yùn)行，等待貨物卸下，然后繼續(xù)按規(guī)定的路線行駛到最初始位置。繼續(xù)下一輪的計(jì)數(shù)運(yùn)送產(chǎn)品。 開(kāi)始沿指定路線前進(jìn)掃描循跡傳感器

36、調(diào)整角度報(bào)告達(dá)到數(shù)值啟動(dòng)小車計(jì)數(shù)傳感器IO顯示產(chǎn)品數(shù)量初始化是否到設(shè)定值目YN檢測(cè)到停車線停車卸貨數(shù)碼管清零回到起始位置圖5-1 單片機(jī)主程序流程圖5.2小車(xioch)循跡流程圖小車進(jìn)入循跡模式后，即開(kāi)始不停地掃描與探測(cè)器連接(linji)的單片機(jī)I/O口，一旦檢測(cè)到某個(gè)I/O口有信號(hào)，即進(jìn)入判斷處理程序，先確定(qudng)3個(gè)探測(cè)器中的哪一個(gè)探測(cè)到了黑線，如果左面第一級(jí)傳感器，即小車左半部分(b fen)壓到黑線，車身向左偏出，此時(shí)應(yīng)使小車向右轉(zhuǎn)；如果是右面第一級(jí)傳感器探測(cè)到了黑線，即車身右半部壓住黑線，小車向右偏出了軌跡，則應(yīng)使小車向左轉(zhuǎn)。在經(jīng)過(guò)了方向調(diào)整后（調(diào)整數(shù)值在實(shí)驗(yàn)中得到），

37、小車再繼續(xù)向前行走，并繼續(xù)探測(cè)黑線重復(fù)上述動(dòng)作。循跡流程圖如圖4-2所示啟動(dòng)循跡模式探測(cè)黑線是否檢測(cè)到黑線判斷處理程序右側(cè)黑線向左轉(zhuǎn)停止線數(shù)目清零復(fù)位線開(kāi)始計(jì)數(shù)左側(cè)黑線向右轉(zhuǎn)繼續(xù)前進(jìn)NY循跡流程圖4-2當(dāng)是前面的探測(cè)器檢測(cè)到黑線，則有可能是停止線也有可能是復(fù)位線。可以通過(guò)判斷產(chǎn)品數(shù)量，如果產(chǎn)品數(shù)量是指定值，那么此時(shí)檢測(cè)到的黑線就是停止線。如果產(chǎn)品數(shù)量為零的話，那么此時(shí)檢測(cè)到的黑線就是復(fù)位線。如果確定了是停止線，則等待產(chǎn)品卸下后，對(duì)產(chǎn)品顯示清零，然后繼續(xù)按著指定路線到達(dá)起始位置。如果確定了是復(fù)位線，則程序進(jìn)入初始化狀態(tài)，通過(guò)外部中斷計(jì)算產(chǎn)品數(shù)量，繼續(xù)顯示。5.3中斷(zhngdun)程序流程圖這

38、里(zhl)利用的是51單片機(jī)的T0定時(shí)(dn sh)計(jì)數(shù)器，從而讓單片機(jī)P0口的P0.4和P0.5引腳輸出占空比不同的方波, 然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片放大后控制直流電機(jī)。定時(shí)計(jì)數(shù)器若干時(shí)間（比如0.1ms）比如中斷一次, 就使P0.4或P0.5產(chǎn)生一個(gè)高電平或低電平。中斷程序流程圖如圖4-3所示定時(shí)器賦初值Y技術(shù)變量賦值t=0N計(jì)數(shù)值t占空比？繼續(xù)前進(jìn)P0.4和P0.5輸出高電平向右轉(zhuǎn)Turn_Lright2P0.4和P0.5輸出低電平向右轉(zhuǎn)Turn_right1計(jì)數(shù)變量t加1開(kāi)始結(jié)束YN結(jié)論該計(jì)數(shù)運(yùn)輸車采用STC89C54作為核心器件實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸車的自動(dòng)控制，小車其上安裝自制光敏三極管傳感器計(jì)數(shù)裝置，

39、貨物達(dá)到指定數(shù)目，小車開(kāi)始按指定路線運(yùn)行到指定地點(diǎn)。小車前端安裝兩個(gè)SL-89型號(hào)光電對(duì)管傳感器，利用光電傳感器來(lái)采集軌道信息(黑色邊界)，單片機(jī)實(shí)時(shí)采集光電傳感器傳來(lái)的信號(hào)，分析所設(shè)固定軌道，到達(dá)指定地點(diǎn)，在原有直流電機(jī)的基礎(chǔ)上，采用PWM調(diào)速法進(jìn)行調(diào)速。多次試驗(yàn)，最終確定合適的脈寬和占空比，基本能保證小車在所需要的速度范圍(fnwi)內(nèi)平穩(wěn)前行。通過(guò)對(duì)計(jì)數(shù)運(yùn)輸車的設(shè)計(jì)研究，我對(duì)計(jì)數(shù)運(yùn)輸車的相關(guān)知識(shí)有了深刻的了解，即知道了國(guó)內(nèi)外的在工業(yè)智能控制方面的發(fā)展趨勢(shì)以及研究現(xiàn)狀。同時(shí)加深了對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解，如：?jiǎn)纹瑱C(jī)基本結(jié)構(gòu)，各種功能的實(shí)現(xiàn)，外圍電路的連接及程序的編寫(xiě)；模擬電路的設(shè)計(jì)，傳感器的實(shí)際應(yīng)

40、用，電子器件的識(shí)別與選擇，單片機(jī)編程軟件及仿真軟件的應(yīng)用等。學(xué)會(huì)了相關(guān)的應(yīng)用，提高了實(shí)際操作能力(nngl)，另外，在文獻(xiàn)檢索及資料整理方面也有了一定的提高。參考文獻(xiàn)1 李朝青. 單片機(jī)原理(yunl)及接口技術(shù)（第3版）. 北京航空航天大學(xué)出版社 2 華兵. MCS-51單片機(jī)原理(yunl)應(yīng)用. 武漢華中科技大學(xué)出版社，2002.53 胡漢才. 單片機(jī)原理(yunl)及其接口技術(shù)（第2版）. 清華大學(xué)出版社，20044 康華光. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）. 高等教育出版社 5 康華光. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）. 高等教育出版社6 九州. 放大電路實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè). 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，

41、2002.57 黃賢武. 傳感器原理與應(yīng)用. 高等教育出版社，2007 8 劉修文. 新編電子控制電路. 機(jī)械工業(yè)出版社，20069 楊剛 周群. 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐. 電子工業(yè)出版社，200410 徐愛(ài)鈞. 智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì). 北京航空航天大學(xué)出版社，2004.11 謝自美. 電子線路綜合設(shè)計(jì). 華中科技大學(xué)出版社，200712 李學(xué)禮. 基于proteus的8051單片機(jī)實(shí)例教程. 電子工業(yè)出版社13 袁小平. 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)教程. 機(jī)械工業(yè)出版社14 郭天祥. 51單片機(jī)C語(yǔ)言教程. 電子工業(yè)出版社，200915 A.V.Oppenheim, R.W.Schafer, J.

42、R.Buck, Prentice-Hall, Inc.Discrete-time Signal Processing（Second Edition）.200016 Yang H C, L ee L K, Co R S. A low jit ter 0. 3165MHz CMO S PLL frequency synthesizer fo r3V 5V operat ion. IEEE J So l Sta Circ. 199717 Yang. Y. ，Yi.J.，Woo,Y.Y.，and Kim. B.：“Optimum design for linearity and efficiency

43、of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique”,Microw. J.J, 2001, 44, (12), pp. 2036致謝(zh xi)首先(shuxin)，包長(zhǎng)春(chn chn)老師在我畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予了細(xì)心指導(dǎo)和耐心幫助，并認(rèn)真細(xì)致的審閱，提出修改意見(jiàn)，使我的論文能夠順利完成，在此向包老師致以誠(chéng)摯的謝意。同時(shí)感謝幫助我的所有老師和同學(xué)們并向參加本文評(píng)閱和答辯的各位老師致謝。最后，我要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的短短3個(gè)月里，你們給我提出很多寶貴的意見(jiàn)，給了我不少幫助，在此也真誠(chéng)的謝謝你

44、們。附錄(fl) 源程序/*Project Name:工業(yè)(gngy)流水線計(jì)數(shù)運(yùn)輸車Designed By：JiangHaitaoDate: 2012.5.20*/#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit in1= P10;sbit in2= P11;sbit en= P12;sbit DS=P00; sbit CLK=P01;sbit led1=P23;sbit led2=P24;sbit led3=P26;/sbit in4= P13;sbit R= P20;sbit L= P21;sbit b

45、izhang=P23;sbit Z=P22;/sbit first=P00;/sbit second=P01;/sbit speednum=P24;/sbit endianji= P14;uchar code table=0 x01,0 x02,0 x04,0 x08,0 x08,0 x04,0 x02,0 x01;uchar code shumaguan=0 xfc,0 x60,0 xda,0 xf2,0 x66,0 xb6,0 xbe,0 xe0,0 xfe,0 xf6,/bu dai xiao shudian0 xfd,0 x61,0 xdb,0 xf3,0 x67,0 xb7,0 xb

46、f,0 xe1,0 xff,0 xf7,;uint pwm=50,forward=250; uchar flag=0,speed=0, num=0,fan=0,productnum=0,first=0;void IT_INIT() EX0=1; /外部(wib)中斷0開(kāi)EX1=1; /外部中斷1開(kāi)IT0=1; /邊沿觸發(fā)，為0則為低電平觸發(fā)IT1=1; /邊沿(binyn)觸發(fā)，為0則為低電平觸發(fā) TMOD=0X12;TH0=56; /pwm TL0=56;TH1=(50000-800)/256; /pwm TL1=(50000-800)%256;ET0=1;TR0=1;TR1=1;ET1=1

47、;EA=1;/*延時(shí)函數(shù)(hnsh)*/void delayms(uint x)uint i,j; for(i=x;i0;i-)for(j=110;j0;j-); /forward=250;void delayus() uchar bt; for(bt=90;bt0;bt-);void left() fan=0; forward=1;void right() fan=4; forward=1; void moveahead(uchar x) in1=1;in2=0; pwm=x;forward=250;void moveback(uchar x) in1=0;in2=1; pwm=x;/for

48、ward=250;void stop() pwm=0; en=0;forward=250;void delay_zhijiao(uint x) uint i,j; for(i=x;i0;i-) for(j=110;j0;j-) if(R=0)&(L=1) if(R=0)&(L=1) moveback(150); delayms(750); stop(); right(); delayms(210); moveahead(150); while(R=0)&(L=1); delayms(1000); stop(); left(); delayms(200); moveahead(150); del

49、ayms(300); if(L=0)&(R=1) delayus();if(L=0)&(R=1) moveback(150); delayms(750); stop(); left(); delayms(210); moveahead(135); while(L=0)&(R=1); delayms(1000); stop(); right(); delayms(200); moveahead(150); void in_74ls164(uchar temp)uchar i;for(i=0;i8;i+) temp=1; CLK=0; DS=CY; CLK=1; void display( uchar num) uchar bai,shi,ge; bai=num/100; shi=num/10%10; ge=num%10; led1=0; in_74ls164(shumaguange);delayms(1);led1=1; in_74ls164(0 x00);delayms(2); led2=0; in_74ls164(shumaguange);delayms(1);led2=1; in_74ls164(0