生產(chǎn)流水線設(shè)計(jì)

物理與電子工程學(xué)院物理與電子工程學(xué)院《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》

課程設(shè)計(jì)報(bào)告書設(shè)計(jì)題目：生產(chǎn)流水線產(chǎn)品產(chǎn)量顯示系統(tǒng)專業(yè)： 自動(dòng)化 班級(jí)： 二班 *學(xué)號(hào)* 指導(dǎo)教師： 尹世忠 2013年12月16日

班級(jí)：二班物理與電子工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書班級(jí)：二班專業(yè)：自動(dòng)化學(xué)生姓名姜明浩學(xué)號(hào)2010341237課程名稱單片機(jī)原理與接口技術(shù)設(shè)計(jì)題目生產(chǎn)流水線產(chǎn)品產(chǎn)量顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的、主要內(nèi)容（參數(shù)、方法）及要求設(shè)計(jì)目的：鞏固單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程中所學(xué)的知識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料和閱讀文獻(xiàn)的能力，培養(yǎng)學(xué)生初步的科研能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。主要內(nèi)容：本課程設(shè)計(jì)主要是利用單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程中所學(xué)的知識(shí)，完成一個(gè)生產(chǎn)流水線產(chǎn)品產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括硬件電路原理圖、顯示程序設(shè)計(jì)、硬件和軟件的綜合調(diào)試。設(shè)計(jì)要求：1、以80C51系列單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)生產(chǎn)流水線產(chǎn)品產(chǎn)量顯示系統(tǒng)。用三位數(shù)碼管顯示一個(gè)班組的產(chǎn)品件數(shù)。2、在現(xiàn)有的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上完成硬件電路接線。3、完成該課題的程序設(shè)計(jì)、提交程序設(shè)計(jì)框圖及程序設(shè)計(jì)清單。4、完成硬件與軟件的綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。5、通過老師審核，提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。工作量2周時(shí)間，每天3學(xué)時(shí)，共計(jì)42學(xué)時(shí)進(jìn)度安排第1-3天：根據(jù)任務(wù)書的要求查閱相關(guān)資料。閱讀相關(guān)文獻(xiàn)。搞清楚本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容，對(duì)本課題的設(shè)計(jì)有個(gè)初步的設(shè)想。第4-5天：完成本課題設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)方案，通過指導(dǎo)老師的審核。第6-7天：完成課題的硬件電路的設(shè)計(jì)，完成程序設(shè)計(jì)。第8-9天：進(jìn)行調(diào)試。第10-11天：撰寫課題設(shè)計(jì)報(bào)告書，并根據(jù)指導(dǎo)教師的意見進(jìn)行修改。第12天：完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。第13天：提交報(bào)告書。第14天：指導(dǎo)教師批閱課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。主要參考資料1、韓志軍，沈晉源，王振波.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］機(jī)械工業(yè)出版社，2005年2、李全利.單片機(jī)原理與接口技術(shù)［乂］高等教育出版社，2009年第二版3、馬淑蘭.單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例分析［M］西安電子科技大學(xué)出版社，2009年指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字摘要隨著當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展，越來越多的產(chǎn)品裝配線上及各種公共場(chǎng)所都需要自動(dòng)計(jì)數(shù)。基于單片機(jī)的自動(dòng)計(jì)數(shù)器是計(jì)數(shù)直觀、顯示準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。自動(dòng)計(jì)數(shù)器有各種形式，具體來說有接觸式和非接觸式兩種計(jì)數(shù)器。隨著當(dāng)今科學(xué)的發(fā)展，非接觸式紅外計(jì)數(shù)器被廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)。本次設(shè)計(jì)以STC89C51單片機(jī)為核心，利用專用的紅外傳感器作為檢測(cè)裝置，用LED數(shù)碼管作為人機(jī)交互的界面。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、顯示清楚等特點(diǎn)。具體思路是專業(yè)檢測(cè)芯片（本次設(shè)計(jì)用紅外傳感器）形成計(jì)數(shù)脈沖后送入STC89C51單片機(jī)控制單元，通過對(duì)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，然后由數(shù)碼管LED顯示，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流水線產(chǎn)品產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)顯示。關(guān)鍵詞：紅外檢測(cè)；自動(dòng)計(jì)數(shù)；單片機(jī)；LED數(shù)碼管TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論 5\o"CurrentDocument"前言 5\o"CurrentDocument"研究背景 5\o"CurrentDocument"國內(nèi)外研究概況 5\o"CurrentDocument"課題分析 6\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)要求 6\o"CurrentDocument".系統(tǒng)硬件框圖 6\o"CurrentDocument".系統(tǒng)單元電路的設(shè)計(jì) 7\o"CurrentDocument"紅外線檢測(cè)電路 7\o"CurrentDocument"紅外傳感器的概念 7\o"CurrentDocument"紅外傳感器的組成和分類 7\o"CurrentDocument"紅外傳感器的特點(diǎn)與原理 7\o"CurrentDocument"LED顯示器部分 8\o"CurrentDocument"MCS-51單片機(jī)和LED顯示接口 8\o"CurrentDocument"本次設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示部分 8本次設(shè)計(jì)次單片機(jī)與數(shù)碼管連接仿真圖 9\o"CurrentDocument"單片機(jī)計(jì)數(shù)及控制部分 10\o"CurrentDocument"外部中斷計(jì)數(shù) 10本次設(shè)計(jì)中斷仿真圖 10\o"CurrentDocument".系統(tǒng)流程圖、程序設(shè)計(jì) 11\o"CurrentDocument"主程序流程圖 11\o"CurrentDocument"脈沖中斷流程圖 11\o"CurrentDocument"程序設(shè)計(jì) 11\o"CurrentDocument".整體系統(tǒng)仿真原理圖 13\o"CurrentDocument".心得體會(huì) 131緒論前言自動(dòng)化時(shí)代的社會(huì)，許多制造商在生產(chǎn)經(jīng)營中幾乎都要使用到流水線技術(shù)，但如何實(shí)現(xiàn)對(duì)其產(chǎn)品實(shí)時(shí)，高效，準(zhǔn)確的自動(dòng)計(jì)數(shù)成為廣大廠商的極為關(guān)注的問題。傳統(tǒng)的計(jì)數(shù)器是一個(gè)數(shù)字集成電路組件，有許多缺點(diǎn)：例如：電路有更復(fù)雜的組件，較高的故障率，維修比較困難等。并且不能很方便設(shè)置預(yù)定值，功能比較單一，適用范圍窄。因此，具有實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)準(zhǔn)確、可靠、穩(wěn)定的基于以單片機(jī)作為控制核心的自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置成為廣大廠家的首選。研究背景當(dāng)今社會(huì)，基于單片機(jī)計(jì)數(shù)設(shè)備和以開發(fā)產(chǎn)品的微控制器技術(shù)為基礎(chǔ)的控制技術(shù)發(fā)展迅速，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。以單片機(jī)為核心的產(chǎn)品和設(shè)備，促進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，因此企業(yè)迫切需要很多懂單片機(jī)技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用和維護(hù)這些智能產(chǎn)品管理的高級(jí)工程技術(shù)人員。電子計(jì)數(shù)器是一種多功能的電子測(cè)量?jī)x器，它采用電子檢測(cè)在一段時(shí)間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)，以數(shù)字形式顯示的結(jié)果。單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、性價(jià)比高的特點(diǎn)，已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、智能化測(cè)量和控制產(chǎn)品的進(jìn)步和發(fā)展的一個(gè)重要手段。國內(nèi)外研究概況當(dāng)今的自動(dòng)計(jì)數(shù)器產(chǎn)品大多采用非接觸的方式，并已開發(fā)出多種型號(hào)的專用測(cè)試芯片。使用以STC89C5為核心，輔以各種外設(shè)控制單元的自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置應(yīng)用已成為趨勢(shì)。但是，如何提高自動(dòng)實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器的抗干擾能力、穩(wěn)定性等是國內(nèi)外生產(chǎn)研究的自動(dòng)計(jì)數(shù)器的重要課題。自動(dòng)計(jì)數(shù)是工廠流水線產(chǎn)品產(chǎn)量檢測(cè)的主體，但其往往工作在極其惡劣的高溫、高噪音環(huán)境中。而以STC89C51的為核心的微控制器產(chǎn)品系列自動(dòng)計(jì)數(shù)器工作在這種環(huán)境下會(huì)經(jīng)常進(jìn)入死機(jī)（程序進(jìn)入無限循環(huán)）或出現(xiàn)濫用（單片機(jī)逍遙），這是基于單芯片自動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品存在的致命缺點(diǎn)。課題分析基于單片機(jī)構(gòu)成的自動(dòng)計(jì)數(shù)器產(chǎn)品研究的主要課題包括：紅外模塊的原理、紅外模塊如何與單片機(jī)相連接、單片機(jī)如何與數(shù)碼管相連接、STC89C51單片機(jī)用何種方式對(duì)外部計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)顯示控制、數(shù)碼管如何編程顯示計(jì)數(shù)值。在這個(gè)設(shè)計(jì)中主要需要解決的問題便是如何用單片機(jī)通過C語言程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)紅外檢測(cè)裝置信號(hào)的計(jì)數(shù)、數(shù)碼管對(duì)單片機(jī)傳過來信號(hào)的顯示。設(shè)計(jì)要求1）整個(gè)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。2）單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括復(fù)位電路等。3）能夠準(zhǔn)確地顯示計(jì)數(shù)值。4）具有自動(dòng)清除功能。.系統(tǒng)硬件框圖素相更件框圖圖2.1系統(tǒng)硬件框圖原理闡述：當(dāng)流水線上沒有物體時(shí)，紅外傳感器沒有檢測(cè)到外部信號(hào)，處于高電平狀態(tài)；當(dāng)流水線上有物體時(shí)，紅外傳感器檢測(cè)到有外部信號(hào)，由原來的高電平狀態(tài)變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)，產(chǎn)生信號(hào)。將紅外傳感器的輸出端與單片機(jī)I/O連接，通過軟件程序設(shè)置單片機(jī)內(nèi)部寄存器，當(dāng)傳感器的高低脈沖被單片機(jī)接收到時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生中斷，中斷產(chǎn)生后進(jìn)入中斷服務(wù)程序，通過設(shè)置中斷服務(wù)程序，進(jìn)行計(jì)數(shù)。并通過P0、P1、P2分別接到數(shù)碼管上，由數(shù)碼管來顯示其個(gè)數(shù)。當(dāng)需要置位時(shí)按下復(fù)位開關(guān)，則計(jì)數(shù)器清零，重新開始計(jì)數(shù)。.系統(tǒng)單元電路的設(shè)計(jì)紅外線檢測(cè)電路紅外傳感器的概念紅外傳感器，在20世紀(jì)80年代興起的一個(gè)新的，高度敏感的探測(cè)器元件。它是一種能夠探測(cè)到由紅外線發(fā)射出的信號(hào)并且轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件。紅外又稱紅外光，它具有反射，折射，散射，干涉，吸收和其他屬性。利用物體產(chǎn)生紅外輻射特性，紅外傳感器可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)。任何物質(zhì)，只要有一定的溫度（絕對(duì)零度以上），可以產(chǎn)生紅外線輻射，就可以用紅外傳感器檢測(cè)。紅外傳感器測(cè)量與被測(cè)對(duì)象無直接接觸，從而具有無摩擦，靈敏度高，響應(yīng)速度快的優(yōu)勢(shì)。紅外傳感器的組成和分類組成：紅外傳感器組成由光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)設(shè)備和轉(zhuǎn)換電路組成。分類：按結(jié)構(gòu)的不同可分為光學(xué)系統(tǒng)的傳輸和反射兩種類型。檢測(cè)元件根據(jù)熱檢測(cè)設(shè)備和光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的原則，可以分為熱敏監(jiān)測(cè)和光電檢測(cè)兩部分。使用最廣泛的熱元件是熱敏電阻。熱敏電阻器是由紅外輻射、溫度、電阻改變成電信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換電路。紅外傳感器的特點(diǎn)與原理特點(diǎn)：（1）具有信號(hào)輸出指示（2）單路信號(hào)輸出（3）輸出為低電平有效(4)靈敏度可調(diào)(5)可用于工件計(jì)數(shù)、電機(jī)測(cè)速等(6)電路板輸出開關(guān)量原理：紅外模塊有三個(gè)I/O口，兩個(gè)口分別接電源正負(fù)極，另一個(gè)口則為輸出口，當(dāng)紅外傳感器沒有檢測(cè)到外部信號(hào)時(shí)該輸出口處于高電平狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到外部物體時(shí)該輸出口由高電平狀態(tài)變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)，通過與單片機(jī)的I/O連接來檢測(cè)高低電平變化。原理圖：3V'圖3.1.3原理圖LED顯示器部分MCS-51單片機(jī)和LED顯示接口經(jīng)常使用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，LED數(shù)碼管作為顯示輸出設(shè)備。雖然LED顯示屏顯示信息簡(jiǎn)單，但它有顯示清晰、高亮度、低電壓、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。和單片機(jī)接口連接方便，基本能夠滿足單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的需求，所以經(jīng)常被用在單片機(jī)領(lǐng)域。本次設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示部分顯示部分是通過三個(gè)數(shù)碼管來完成，分別接到P0、P1、P2口上。然后再通過軟件譯碼來完成，為了考慮到數(shù)碼管在動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，每點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管的時(shí)間很短暫，這樣就會(huì)影響到數(shù)碼管的亮度，故在此用共陽極數(shù)碼管，用共陽極數(shù)碼

管可以不用加驅(qū)動(dòng)，而且顯示亮度非常好。該設(shè)計(jì)中段碼輸出口是利用P0口作為輸出口，而P0口是漏極開路，雖然有很強(qiáng)的灌電流能力，但拉電流能力很差，故在P0口上加一個(gè)10K的排阻作為上接電阻。上拉電阻的作用是，當(dāng)單片機(jī)的P0口上輸入為1時(shí)，上拉電阻上的電流直接流入單片機(jī)中，使數(shù)碼管的段碼上保持低電平，因此碼管在這時(shí)不發(fā)光；而當(dāng)單片機(jī)的P0口輸出為高電平時(shí)，這時(shí)上拉電阻使電流灌入單片機(jī)中，故排阻上的電流流入數(shù)碼管中，因此這時(shí)數(shù)碼管發(fā)光（這里用的是共陽極數(shù)碼管）。本次設(shè)計(jì)顯示部分采用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示，所謂的軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示是指字符段選擇組織一個(gè)表來顯示字符的第一次查表得到其選舉的代碼段，然后傳送到顯示段碼。3.2.3本次設(shè)計(jì)次單片機(jī)與數(shù)碼管連接仿真圖RP13.2.3本次設(shè)計(jì)次單片機(jī)與數(shù)碼管連接仿真圖RP1正號(hào)PRCK-7 二T3二奇號(hào)導(dǎo)局因O=1=■二11=1OOq.dddCl.Cl.O.Illi1」Jp0.3Mpo.4V| Apo.5Xl A^9Hi pix _4她A■PLLO1ro.1P0.2PCIWIPCI.4 |■■圖3.2.3仿真圖單片機(jī)計(jì)數(shù)及控制部分外部中斷計(jì)數(shù)完成技術(shù)功能的部分由單片機(jī)STC89C51控制，基本原理為當(dāng)紅外檢測(cè)部分檢測(cè)到光時(shí)，紅外接收電路輸出口將產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，該信號(hào)將提供給單片機(jī)計(jì)數(shù)控制，P0、P1、P2mj端口負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)顯示的部分。計(jì)數(shù)控制部分將計(jì)入脈沖的單片機(jī)STC89C51中斷INT0的入口，計(jì)數(shù)編程構(gòu)成中斷信號(hào)后，內(nèi)部的微控制器。STC89C51的MCS-52指令集完全兼容。提供下列標(biāo)準(zhǔn)特性：4K字節(jié)的FLASH閃存，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)五向量?jī)蓚€(gè)中斷，片上振蕩器和時(shí)鐘電路。STC89C51的兩種省電模式具有下調(diào)至0Hz的靜態(tài)的邏輯功能。在CPU、振蕩器停止工作時(shí)，禁止其他部分工作，仍可繼續(xù)正常運(yùn)行的有RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)，RAM中內(nèi)容不會(huì)刪除，復(fù)位時(shí)一切恢復(fù)正常?？傊?，設(shè)計(jì)最合理的是外部中斷計(jì)數(shù)，故本次設(shè)計(jì)采用外部中斷計(jì)數(shù)。本次設(shè)計(jì)中斷仿真圖P3.0/RXDP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/1NTTP3.3/1NTTP3.4/T0P3.6/WRP3.7/RD-圖3.3.2中斷仿真圖.系統(tǒng)流程圖、程序設(shè)計(jì)主程序流程圖初始化數(shù)據(jù)應(yīng)理圖4.1主程序流程圖脈沖中斷流程圖圖4.2脈沖中斷流程圖程序設(shè)計(jì)/*說明：每次按下計(jì)數(shù)鍵時(shí)觸發(fā)INT0中斷，中斷程序累加計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值顯示在3只數(shù)碼管上，按下清零鍵時(shí)數(shù)碼管清零*/

#include<reg51.h>#definecharunsignedchar#defineunitunsignedint//0~9的段碼DSY_CODE□={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};charDSY_Buffer[]={0,0,0);charCount=0;bitClear_Key=P3八6;〃數(shù)碼管上顯示計(jì)數(shù)值voidShow_Count_ON_DSY()(DSY_Buffer[2]=Count/100; 〃獲取3個(gè)數(shù)DSY_Buffer[1]=Count%100/10;DSY_Buffer[0]=Count%10;if(DSY_Buffer[2]==0) 〃高位為0時(shí)不顯示(DSY_Buffer[2]=0x0a;if(DSY_Buffer[1]==0) 〃高位為0,若第二位為0同樣不顯示DSY_Buffer[1]=0x0a;)P0=DSY_CODE[DSY_Buffer[0]];P1=DSY_CODE[DSY_Buffer[1]];P2=DSY_CODE[DSY_Buffer[2]];//主程序voidmain()(P0=0xffP1=0xff;P2=0x00;P1=0xff;P2=0x00;IE=0x81;IT0=1;while(1)〃允許INT0中斷〃下降沿觸發(fā)(if(Clear_Key==0)Count=0;(if(Clear_Key==0)Count=0;Show_Count_ON_DSY();))//INT0中斷函數(shù)voidEX_INT0()interrupt0//清0Count++;〃計(jì)數(shù)值遞增Count++;〃計(jì)數(shù)值遞增｝.整體系統(tǒng)仿真原理圖HpFC2J1■ZpF9京31FJ-KTAL1PR同田PCLWAMPUBfADEKTAL2F皿ADOFU咖*PUSHHpFC2J1■ZpF9京31FJ-KTAL1PR同田