基于單片機(jī)的生產(chǎn)線糖果計(jì)數(shù)與包裝控制

1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)題目： 基于單片機(jī)的生產(chǎn)線中的糖果計(jì)數(shù)與包裝控制 學(xué)院（系）： 電院自動(dòng)化系 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 吳忠強(qiáng) 劉劍鳴 教師職稱(chēng) 教授 副教授 電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱(chēng)： 微機(jī)控制課程設(shè)計(jì) 基層教學(xué)單位： 自動(dòng)化系 指導(dǎo)教師： 學(xué)號(hào)學(xué)生姓名（專(zhuān)業(yè)）班級(jí)設(shè)計(jì)題目生產(chǎn)線中的糖果計(jì)數(shù)與包裝控制設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)對(duì)生產(chǎn)線上的糖果計(jì)數(shù)與包裝進(jìn)行控制，計(jì)數(shù)控制值可以任意設(shè)定，要求最大顯示3位十進(jìn)制數(shù)設(shè)計(jì)要求1說(shuō)明書(shū)一份，不少于6000字（如打印用小四號(hào)字）。2說(shuō)明書(shū)封面與內(nèi)容需一致（打印或本人手抄）。3完成A3圖紙一張。4鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)和

2、發(fā)明。參考資料反饋控制理論、工廠電器、半導(dǎo)體變流技術(shù)、電力拖動(dòng)及自動(dòng)化、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制、制圖、計(jì)算機(jī)原理、單片機(jī)原理及應(yīng)用、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等課程教課書(shū)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)報(bào)紙、雜志和論文。周次第一周第二周應(yīng)完成內(nèi)容1、 定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案（包括方案的選擇說(shuō)明）。2、 選擇系統(tǒng)控制變量和被控參數(shù)，檢測(cè)與轉(zhuǎn)換器件、控制器和執(zhí)行器。3、選擇計(jì)算機(jī)的類(lèi)型，并對(duì)系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)行整定。1、完成計(jì)算機(jī)、外設(shè)及被控設(shè)備的連接、調(diào)試、檢驗(yàn)和計(jì)算機(jī)軟件編程。修正、改進(jìn)系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計(jì)。2、編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)一份，繪制A3圖紙一張。3、完成課程設(shè)計(jì)考核，評(píng)分。指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說(shuō)明

3、：1、此表一式三份，系、學(xué)生各一份，報(bào)送院教務(wù)科一份。 2、學(xué)生那份任務(wù)書(shū)要求裝訂到課程設(shè)計(jì)報(bào)告前面。電氣工程學(xué)院 教務(wù)科燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn)表指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：成績(jī)： 指導(dǎo)教師： 2014年 1 月 4 日答辯小組評(píng)語(yǔ)：成績(jī)： 評(píng)閱人： 2014年 1 月 4 日課程設(shè)計(jì)總成績(jī)：答辯小組成員簽字：2014年 1 月 4 日摘 要在工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)、裝箱，像是生產(chǎn)線中的糖果計(jì)數(shù)與包裝控制。如果用人工不但麻煩，而且效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大。隨著微機(jī)控制的普及，特別是單片機(jī)的應(yīng)用，給該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的方便。本論文設(shè)計(jì)了一種以AT89C51單片機(jī)為核心的流水線生產(chǎn)糖果計(jì)數(shù)及包裝控制

4、系統(tǒng)，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)和包裝。為了讀鍵盤(pán)給定值及檢測(cè)和控制，專(zhuān)門(mén)擴(kuò)展一個(gè)8255A可編程接口及程序存儲(chǔ)器EPROM2732(4K*8 200ns可用紫外線擦除標(biāo)準(zhǔn)EPROM)。擴(kuò)展的8255A的B口用于給定值或產(chǎn)品計(jì)數(shù)顯示。對(duì)微型機(jī)控制裝箱系統(tǒng)進(jìn)行全面的論述和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)；包裝；自動(dòng)控制；51單片機(jī)目錄一、課題設(shè)計(jì)目的及要求31.1自動(dòng)包裝控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義31.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及功能要求3二、總體方案設(shè)計(jì)42.1控制方案列舉分析及確定42.2自動(dòng)裝箱系統(tǒng)配置方案4三、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)73.1微機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)73.2控制電路設(shè)計(jì)9四、軟件設(shè)計(jì)134.1程序流

5、程圖134.2系統(tǒng)內(nèi)存單元分配17五、電路仿真及程序書(shū)寫(xiě)17六、結(jié)論18參考文獻(xiàn)19附錄20一、 課題設(shè)計(jì)目的及要求在工業(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)介紹一種AT89C51單片機(jī)為核心的流水線產(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。1.1 自動(dòng)包裝控制系統(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。自動(dòng)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。具有革命意義的自動(dòng)化浪潮改變著自動(dòng)裝箱的方方面面：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

6、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。1.2設(shè)計(jì)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)裝箱系統(tǒng)，其原理圖如圖1.1所示：檢測(cè)器2檢測(cè)器1傳送帶1傳送帶2圖 1.1 產(chǎn)品自動(dòng)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，及包裝箱傳送帶和糖果傳送帶，在空包裝箱傳送帶的中間裝一檢測(cè)控制器1，用以檢測(cè)包裝箱是否到位。糖果傳送帶將產(chǎn)品從車(chē)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。二、總體方案設(shè)計(jì)2.1 控制方案列舉分析及確定在這個(gè)系統(tǒng)中，從上面對(duì)系統(tǒng)要求的分析中

7、可以看出：生產(chǎn)過(guò)程中的機(jī)器按確定的先后順序連續(xù)不斷的進(jìn)行開(kāi)(ON)和關(guān)(OFF)，所以為順序控制。而順序控制一般有下列幾種控制方法：1) 繼電器順序控制(RLC) RLC的缺點(diǎn)是：線路復(fù)雜；觸點(diǎn)的頻繁開(kāi)閉產(chǎn)生電磁干擾信號(hào)，降低了使用壽命，使可靠性大為降低；不能隨意更改線路以適應(yīng)其他用途。可見(jiàn)這種控制方案實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化較難，功能也較少，不適宜于本系統(tǒng)。2) 可編程序順序控制器 這種順控器將計(jì)算機(jī)通用靈活和繼電器邏輯控制簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，被稱(chēng)為Programmable Logic Controller (可編程控制器)，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。3) 單片機(jī)：隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，

8、中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、(I/O)接口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和串行通信接口，以及其他一些計(jì)算機(jī)外圍電路等均可集成在一塊芯片上構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)為單片機(jī)。 單片機(jī)具有體積小、成本低，性能穩(wěn)定、使用方便、使用壽命長(zhǎng)、功耗低等特點(diǎn)。其最明顯的優(yōu)勢(shì)就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中，這是其他計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)都無(wú)法做到的。綜上所述，通過(guò)對(duì)各種控制方案的分析比較，再加上對(duì)本系統(tǒng)實(shí)際情況、功能要求的結(jié)合，我們可以看出，采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制的方案將容易實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)控制系統(tǒng)功能強(qiáng)大、精度高、性能穩(wěn)定可靠、使用方便、性?xún)r(jià)比高。所以采用單片機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。2.2 自動(dòng)裝

9、箱系統(tǒng)配置方案選定了單片機(jī)之后，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝箱系統(tǒng)，然后開(kāi)始進(jìn)行硬件配置。2.2.1 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)類(lèi)型及相應(yīng)芯片的選擇單片機(jī)類(lèi)型：對(duì)于單片機(jī)的型號(hào)，由于系統(tǒng)不是特別復(fù)雜的較大型系統(tǒng)，我們?cè)谶@里采用應(yīng)用廣泛、性能較高、這幾年在我國(guó)非常流行的AT89C51單片機(jī)，它是由美國(guó)ATMEL公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的。由于系統(tǒng)需要較多接口，所以必須進(jìn)行接口擴(kuò)展，在這里由于系統(tǒng)不需擴(kuò)展數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(RAM)。采用有較多的I/O接口的8255A芯片而不采用8155芯片進(jìn)行接口擴(kuò)展。2.2.2 檢測(cè)原理及傳感器選擇本系統(tǒng)所需的檢測(cè)，判斷的對(duì)象有：(1)判斷空箱是否到位。判斷空箱是否到位的方法是利用傳感檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，有

10、紅外線探測(cè)器和光電傳感器兩，但紅外線探測(cè)器由于是利用物體輻射接收信號(hào)，所以信號(hào)較弱不準(zhǔn)確，而且紅外線傳感器價(jià)格較貴、易受干擾、成本也高；光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器，光電檢測(cè)方法具有精度高、應(yīng)用快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而可測(cè)參數(shù)多，光電傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多變因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。可見(jiàn)利用光電式傳感器進(jìn)行檢測(cè)較好。(2)判斷箱子是否已裝滿(mǎn)產(chǎn)品。這里判斷箱子是否已裝滿(mǎn)產(chǎn)品的方法采用產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)：當(dāng)數(shù)量達(dá)到要求時(shí)就做出箱子已裝滿(mǎn)的判斷，計(jì)數(shù)的方法又有兩種，即紅外線照射和光敏電阻照射兩種，如(1)的方法所述，所以我們?cè)谶@里采用光電傳感器來(lái)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。 2.2

11、.3 輸入輸出設(shè)備的選擇輸入輸出設(shè)備是指系統(tǒng)與各種人機(jī)之間的對(duì)話設(shè)備。(1)輸入設(shè)備的選擇輸入設(shè)備有按鈕、開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)等，本系統(tǒng)由于不但需要開(kāi)關(guān)，而且要輸入數(shù)據(jù)，故可采用包括開(kāi)始、停止兩個(gè)命令功能鍵和數(shù)字等多個(gè)鍵的鍵盤(pán)來(lái)作為輸入設(shè)備。(2)顯示設(shè)備的選擇本系統(tǒng)的較小型簡(jiǎn)單的顯示設(shè)備有兩種：采用發(fā)光二極管顯示器LED(Light Emitting Diode)顯示和采用液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Diode)顯示。后者雖然有功耗小、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較高，多用于珍袖儀表和低功耗的系統(tǒng)中 。而在本系統(tǒng)中，為了降低產(chǎn)品成本、使顯示清晰容易辨認(rèn)，而且對(duì)功耗和體積重量等捕捉很

12、大要求，所以采用發(fā)光二極管顯示器LED顯示。 2.2.4 電機(jī)類(lèi)型及其控制方案的選擇由于對(duì)電機(jī)的控制輸入的信號(hào)為開(kāi)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(kāi)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)，因?yàn)閷?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，在此選擇了220V交流伺服同步電機(jī)。由于在傳動(dòng)過(guò)程中，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HD18-1電機(jī)。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(kāi)關(guān)量為不能直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的低電平，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)。

13、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(kāi)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。 2.2.5 確定自動(dòng)裝箱控制系統(tǒng)總體方案由以上分析可得：本系統(tǒng)采用型號(hào)為8051的單片機(jī)及其8255A等系列芯片進(jìn)行微機(jī)控制。采用STD標(biāo)準(zhǔn)總線作為系統(tǒng)總線。采用光電式傳感檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)信號(hào)。采用帶有開(kāi)始和停止命令

14、功能鍵的編碼鍵盤(pán)。采用LED顯示器進(jìn)行信號(hào)顯示。采用220V交流電機(jī)進(jìn)行同步伺服電機(jī)傳送，產(chǎn)品傳動(dòng)采用堵轉(zhuǎn)力矩可轉(zhuǎn)子慣量較小的HD5-1電機(jī)、箱子傳動(dòng)選用堵轉(zhuǎn)力矩可轉(zhuǎn)子慣量較大的HD18-1電機(jī)，電機(jī)的控制則采用光電隔離接口和固態(tài)繼電器進(jìn)行控制。采用專(zhuān)用廠家生產(chǎn)的成品的開(kāi)關(guān)電源 。只要達(dá)到下列要求即可：(1)電源具有足夠的功率，以免滿(mǎn)負(fù)荷或超負(fù)荷時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，精度降低。(2)電源變壓器將有良好的屏蔽并在電源入口處設(shè)置了交流穩(wěn)壓器和交流濾波器、分布式電抗等，以做好抗干擾、提高穩(wěn)壓和濾波效果。(3)要求能提供包括+5V等的多檔次的電壓。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：三、 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 微機(jī)系統(tǒng)硬件

15、設(shè)計(jì)硬件圖說(shuō)明為達(dá)到本系統(tǒng)功能，采用AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，為讀鍵盤(pán)給定值，同時(shí)實(shí)行檢測(cè)和控制，專(zhuān)門(mén)擴(kuò)展一個(gè)8255A可編程接口，擴(kuò)展的8255A的B口用于給定值或產(chǎn)品計(jì)數(shù)顯示。其系統(tǒng)原理圖如附錄A所示。AT89C51、74LS373(8位I/O鎖存器)、2732組成最小系統(tǒng)。其中各芯片及引腳說(shuō)明如下：(1) AT89C51: 4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128×8位內(nèi)部RAM32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式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路(2) 8255A :8255A基本特性：82

16、55A是一個(gè)具有兩個(gè)8位(A口和B口)和兩個(gè)4位(C口高/低4位)并行I/O端口的接口芯片，它是Intel系列CPU與外部設(shè)備之間提供TTL電平兼容的接口，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)、步進(jìn)電機(jī)以及需要同時(shí)兩位以上信息傳遞的一切形式的并行接口；8255A能適應(yīng)CPU與I/O接口之間的多種數(shù)據(jù)傳送方式的要求；8255A可執(zhí)行功能很強(qiáng)，內(nèi)容豐富的兩條命令(方式字和控制字)為用戶(hù)根據(jù)外界條件來(lái)使用8255A構(gòu)成多種接口電路提供了靈活方便的編程環(huán)境；8255A的PC口的使用比較特殊，除作數(shù)據(jù)口外，還可作狀態(tài)口，進(jìn)行按位控制等；(3)74LS373:8位輸入8位輸出鎖存器，引腳功能如下：VCC：接電源端

17、；G：存儲(chǔ)器允許信號(hào)； (4)開(kāi)關(guān)電源： 開(kāi)關(guān)電源選用+12V ATX電源。在整個(gè)開(kāi)關(guān)接通期間，電源向負(fù)載提供能量；當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，輸入電源便中斷了能量的控制，輸入電源向負(fù)載提供的能量是斷續(xù)的。(5)光電傳感器：光電傳感器選用CH3系列。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。光電傳感器的原理圖如圖3.1所示：3.2 控制電路設(shè)計(jì) 3.2.1 信號(hào)檢測(cè)(數(shù)據(jù)采集)電路本系統(tǒng)的基本原理主要是單片機(jī)和光電檢測(cè)技術(shù)的結(jié)合，經(jīng)過(guò)分析，光電脈沖轉(zhuǎn)換電路如圖3.3所示，BG1為光敏二極管，當(dāng)光線照射B

18、G1時(shí)，產(chǎn)生光電流，使R2上壓降增大，導(dǎo)致晶體管導(dǎo)通，觸發(fā)由晶體管BG2組成的射極耦合觸發(fā)器，使U0為低位；反之，U0為高電位。該脈沖信號(hào)U0可送到計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)。圖3.1 電脈沖轉(zhuǎn)換電路 3.2.2 電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)包裝系統(tǒng)控制電路主要有兩部分：一是信號(hào)檢測(cè)，光電檢測(cè)器1判斷包裝箱是否到位，光電檢測(cè)器2用于裝箱零件計(jì)數(shù)。再一部分就是傳送帶電機(jī)控制。下邊主要介紹傳送帶電機(jī)控制。8255A的PC0控制傳送帶1的電機(jī)，PC1控制傳送帶2電機(jī)。當(dāng)按下啟動(dòng)鍵(START)后，使PC0輸出高電平，經(jīng)反向后變?yōu)榈碗娖?，固態(tài)繼電器KM發(fā)光二極管亮，因而使得KM主觸點(diǎn)導(dǎo)通，交流電機(jī)通電，使傳送帶1運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)包

19、裝箱運(yùn)動(dòng)。電機(jī)2同樣原理。 3.2.3 顯示電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用LED數(shù)碼顯示。發(fā)光二極管LED (Light Emitting Diode)是一種通電后能發(fā)光的半導(dǎo)體器件， LED數(shù)碼顯示器就是由發(fā)光二極管組合成的。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)，故通常稱(chēng)之為7段(也有稱(chēng)作8段)發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。LED內(nèi)部結(jié)構(gòu)又有共陽(yáng)極和共陰極兩種接法，分別為高電平有效和低電平有效。其電路如下圖3.5所示，采用LED接口電路由于個(gè)位數(shù)碼管的顯示段碼是互相并聯(lián)的，因此在同一時(shí)刻只能顯示同一種字符(即只顯示一個(gè)顯示位上

20、的字符)。為了能夠同時(shí)顯示多個(gè)(即多位)字符，我們必須對(duì)LED采用動(dòng)態(tài)顯示方法，其方法就是利用人眼對(duì)視覺(jué)的殘留效應(yīng)，逐個(gè)地循環(huán)點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，每位顯示1ms左右，使人看起來(lái)就好像在通的字符一樣。圖3.2 LED顯示電路示意圖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”。因此對(duì)于多位LED數(shù)碼顯示器的接口電路來(lái)說(shuō)，需要有兩個(gè)輸出口，其中一個(gè)用于輸出顯示段碼；另一個(gè)用于輸出位控信號(hào)。“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。 3.2.4 報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)在這里為了提高系統(tǒng)的可靠性及減少誤操

21、作，設(shè)計(jì)了一個(gè)報(bào)警系統(tǒng)。其報(bào)警方式采用蜂鳴器信號(hào)進(jìn)行：我們用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。圖 3.3 報(bào)警電路圖當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)定值而啟動(dòng)START鍵時(shí)，或者當(dāng)計(jì)數(shù)值超過(guò)給定值時(shí)，則蜂鳴器響，提醒操作者注意，需重新設(shè)置參數(shù)后啟動(dòng)。 3.2.5 給定值電路設(shè)計(jì)為了使系統(tǒng)簡(jiǎn)單，我們自行設(shè)計(jì)的一個(gè)由二極管矩陣組成的編碼鍵盤(pán)，如圖3.6所示。圖3.4 編碼鍵盤(pán)原理圖鍵盤(pán)輸出信號(hào)D、C、B、A (BCD碼)接到8255A的A口PA3-PA0，鍵選通信號(hào)KEYSTROBE(高電平有效)，經(jīng)反向器接到89c51的中斷管腳。當(dāng)某一個(gè)鍵按下去時(shí)，KEYSTROBE為高

22、電平，經(jīng)反相后的下降沿向89c51申請(qǐng)中斷。89c51響應(yīng)后，讀入BCD碼，作為給定值，并送顯示。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)只有三位顯示，所以最多只能給定999，輸入順序?yàn)閺母呶?百位數(shù))開(kāi)始。當(dāng)按鍵未按下時(shí)，所有輸出端均為高電平。當(dāng)按鍵按下后該鍵的BCD碼將出現(xiàn)在輸出線上。例如，按下“6”鍵時(shí)，與鍵6相連的兩個(gè)二極管導(dǎo)通，所以D、A線上為低電平，因此輸出編碼為0110，其余以此類(lèi)推 。當(dāng)任何一個(gè)鍵按下去時(shí)，四輸入或非門(mén)7420產(chǎn)生一個(gè)高電平選通信號(hào)經(jīng)反相器后向89c51申請(qǐng)中斷。四、 軟件設(shè)計(jì) 4.1 程序流程圖 4.1.1 主程序的設(shè)計(jì)及其流程圖通過(guò)上述分析可知，本系統(tǒng)鍵盤(pán)的作用主要是給定值的輸入。當(dāng)給

23、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(pán)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(xún)方法。整個(gè)系統(tǒng)流程圖，如圖4.1所示。中斷程序主要用來(lái)設(shè)定給定值，當(dāng)給定鍵盤(pán)有鍵按下時(shí)，KEYSTROBE輸出高電平，經(jīng)反相器后向89c51申請(qǐng)中斷。在中斷服務(wù)程序中，讀入該鍵盤(pán)給定值，一方面存入相應(yīng)的給定單元(PARTS和BOXES)，另一方面送去顯示，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)(3位，最大為999，按百、十、個(gè)位順序輸入)，然后再輸入每箱的零件數(shù)(3位，最大值為999，輸入順序同包裝箱)。完成上述任務(wù)的中斷服務(wù)程序流程

24、圖如圖4.1所示 。為了設(shè)計(jì)主程序和子程序的流程圖，首先必須設(shè)置有關(guān)內(nèi)存單元。這里用89c51內(nèi)部RAM的20H單元的00H至03H四位分別代表電機(jī)1、電機(jī)2、報(bào)警和正常運(yùn)行標(biāo)志單元；用21H單元的08H和09H兩位作為零件及包裝箱計(jì)數(shù)標(biāo)志單元。當(dāng)計(jì)數(shù)值等于給定值時(shí)，則此兩位標(biāo)志單元置1，否則為0。一旦此標(biāo)志單元為1，則停止計(jì)數(shù)，把裝滿(mǎn)的包裝箱運(yùn)走并重新運(yùn)來(lái)一個(gè)空箱；若包裝箱數(shù)已夠，則重新開(kāi)始下一輪包裝生產(chǎn)控制過(guò)程。如果計(jì)數(shù)單元超過(guò)給定值，將產(chǎn)生報(bào)警，告知操作人員計(jì)數(shù)有誤，此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)停下來(lái)，等待操作人員處理。圖4.1 包裝控制系統(tǒng)主程序框圖 4.1.2 動(dòng)態(tài)顯示子程序流程圖在這里我們采用的為

25、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4.2所示。圖4.2 動(dòng)態(tài)顯示子程序流程圖 4.1.3 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(pán)按下時(shí)，KEYSTROBE輸出高電平，經(jīng)反相器后向AT89C51申請(qǐng)中斷 。在中斷服務(wù)程序中，讀入該鍵盤(pán)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4.3所示。圖4.3 輸入給定值

26、中斷服務(wù)程序圖 4.1.4 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)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 。 4.2系統(tǒng)內(nèi)存單元分配為了進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，首先需設(shè)置一些有關(guān)內(nèi)存單元。這里AT89C51內(nèi)部RAM的20H

27、單位的00H03H四位分別代表電機(jī)1、電機(jī)2、報(bào)警和正常運(yùn)行標(biāo)志單元；用21H單元的08H和09H兩位作為產(chǎn)品及包裝計(jì)數(shù)標(biāo)志單元，當(dāng)計(jì)數(shù)值超過(guò)給定值時(shí)，則此二位標(biāo)志置1，否則為0。一旦標(biāo)志單元為1，則產(chǎn)生報(bào)警，告知操作人員計(jì)數(shù)有誤，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止，等待操作人員處理。五、電路仿真及程序書(shū)寫(xiě)在PROTEUS繪制好原理圖后，截圖如下，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。 它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行

28、結(jié)果等。 用keil軟件將此次課設(shè)的程序按照前面所介紹的順序進(jìn)行了書(shū)寫(xiě)。在書(shū)寫(xiě)過(guò)程中遇到了各種由于格式上出現(xiàn)的錯(cuò)誤，開(kāi)始時(shí)在運(yùn)用匯編語(yǔ)言上有些生疏，但都一一克服了，直至運(yùn)行沒(méi)有錯(cuò)誤。六、 結(jié) 論本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)，擴(kuò)展了8255A接口，實(shí)現(xiàn)了流水線產(chǎn)品的自動(dòng)計(jì)數(shù)和自動(dòng)裝箱。本系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是控制過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便。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

29、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)上述過(guò)程，直至包裝箱數(shù)與給定值相等。本系統(tǒng)充分考慮了系統(tǒng)的性能和匹配問(wèn)題，力求提高系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)使其成本盡量低廉。缺點(diǎn)是產(chǎn)品和裝箱的計(jì)數(shù)不能超過(guò)999，控制過(guò)程為順序控制，其實(shí)際的操作可行性有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。 本論文是在自己不斷尋找材料下完成的。論文從選題、實(shí)驗(yàn)研究到最后的成稿，得到了同學(xué)的熱情鼓勵(lì)和細(xì)心指導(dǎo)，在老師和諸多同學(xué)的幫助下，我順利的完成了本次設(shè)計(jì)。在這里我要感謝老師和幫助過(guò)我的同學(xué)。在他們的幫助下，我在這次設(shè)計(jì)中學(xué)到了許多，可以說(shuō)是受益非淺。設(shè)計(jì)伊始，黃老師就有針對(duì)性的對(duì)我們提出了設(shè)計(jì)要求和注意事項(xiàng)，并對(duì)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)流程及要點(diǎn)和

30、難點(diǎn)做了詳細(xì)的說(shuō)明。而同班同學(xué)幫我解決了許多設(shè)計(jì)中遇到的細(xì)節(jié)上的小問(wèn)題，還提供了很多相關(guān)的資料。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，黃老師在各個(gè)環(huán)節(jié)都給予了細(xì)心的指導(dǎo)，小到資料的查詢(xún)，大到疑難問(wèn)題。在此深表感謝，感謝他對(duì)我的幫助，使我順利的完成了這次設(shè)計(jì)，并從本次設(shè)計(jì)中學(xué)到了教學(xué)環(huán)節(jié)中沒(méi)有學(xué)到的知識(shí)。在論文完成之際，深深感謝所有支持、鼓勵(lì)和幫助過(guò)我的老師和同學(xué)。參考文獻(xiàn) 1 周荷琴.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)M. 中國(guó)科學(xué)院技術(shù)大學(xué)出版社，2010. 2 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. 3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,2

31、003.4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,2005.5 李雪飛，范立南.計(jì)算機(jī)控制理論. 機(jī)械工業(yè)出版社,2009.6 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. 附錄 程序清單該系統(tǒng)控制程序如下：ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP KEYBOARDLED1 EQU 22H ;產(chǎn)品計(jì)數(shù)單元(百位)LED2 EQU 23H ;(十位)LED3 EQU 24H ;(個(gè)位)BOX1 EQU 25H ;包裝箱計(jì)數(shù)單元(百位)BOX2 EQU 26H ;(十位)BOX3 EQU 27H ;(個(gè)位)BOXES EQU 28H ;包

32、裝箱給定值首地址PARTS EQU 2BH ;產(chǎn)品給定值首地址TIMES EQU 2EH ;給定值次數(shù)計(jì)數(shù)單元BUFF EQU 2FH ;緩沖單元 ORG 0100H MAIN: MOV R0,#22H MOV A,#00H MOV R1,#0DH ;22H2FHCLRZERO: MOV R0,A ;清計(jì)數(shù)、給定值單元 INC R0 DJNZ R1,CLRZERO MOV 20H,#00H MOV 21H,#00H MOV DPTR,#7FF3H ;8255控制寄存器地址 MOV A,#98H ; B 口輸出，A口、C口高四位輸入 MOVX DPTR,A ;8255方式字寫(xiě)入 SETB IT0

33、 ;設(shè)置邊沿觸發(fā)方式 SETB EX0 ;設(shè)置中斷方式0 SETB EA ;開(kāi)總中斷 WAIT: MOV A,TIMES ;等待設(shè)置給定參數(shù) CJNE A,#06H,WAIT ;判斷是否輸入完給定值 MOV TIMES,#0HWORK: SETB 00H ;啟動(dòng)傳送帶電機(jī)1 SETB 03H ;工作正常指示燈 MOV A,20H ;啟動(dòng)電機(jī)1和正常指示燈 MOV DPTR,#7FF2H ;連接電機(jī)地址 MOVX DPTR,ALOOP1 : MOVX A,DPTR JNB ACC.7,LOOP1 ;判斷包裝箱是否到位 MOV LED1,#00H ;清產(chǎn)品計(jì)數(shù)單元 MOV LED2,#00H MO

34、V LED3,#00H LCALL DISPLAY ;顯示產(chǎn)品數(shù) CLR 00H ;停箱子傳送帶電機(jī) SETB 01H ;啟動(dòng)產(chǎn)品傳送電機(jī) MOV A,20H MOV DPTR,#7FF2H MOVX DPTR,ALOOP2: MOV DPTR,#7FF2H MOVX A,DPTR JNB ACC.6,LOOP2 ;判斷是否有產(chǎn)品 JNB ACC.4,STOP ;判斷是否按下停止鍵 LCALL PORTADD1 ;產(chǎn)品加1 LCALL DISPLAY ;顯示已裝入的產(chǎn)品數(shù) LCALL PORTCOMP ;與給定值比較 JB 08H,FULL ;已裝滿(mǎn) AJMP LOOP2 ;未裝滿(mǎn)，繼續(xù)裝入F

35、ULL: LCALL BOXADD1 ;包裝箱數(shù)加1 LCALL BOXCOMP ;看是否已裝夠箱數(shù) JB 09H,FINISH ;如果箱數(shù)已裝夠，則結(jié)束 JNB ACC.4,STOP LJMP WORK ;否則將繼續(xù)換新箱包裝FINISH: CLR 00H ;全部裝完，即可繼續(xù)包裝 CLR 01H MOV A,20H MOVX DPTR,A MOV BOX1,#00H MOV BOX2,#00H MOV BOX3,#00HLOOP3: MOV DPTR,#7FF2H ;判斷是否重新啟動(dòng) MOVX A,DPTR JB ACC.5,LOOP3 LJMP WORK ;在進(jìn)行下一輪包裝;停止鍵處理程

36、序：STOP: CLR 00H ;停止傳送電機(jī) CLR 01H MOV A,20H MOVX DPTR,A LJMP MAIN ;轉(zhuǎn)主程序，等待輸入新的給定值;中斷服務(wù)子程序，設(shè)置給定值： KEYBOARD: MOV DPTR,#7FF0H MOVX A,DPTR MOV 30H,A L1: MOV DPTR,#SEGTBL MOVC A,A+DPTR ;取顯示碼 MOV DPTR,#7FF1H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#4000H MOVX DPTR,A LCALL DELAY MOV DPTR,#7FF0H MOVX A,DPTR CJNE A,30H,L1 MOV R0

37、,A INC R0 INC TIMES RETI ;顯示產(chǎn)品數(shù)字程序：DISPLAY: MOV A,LED1 ;取要顯示的數(shù) MOV DPTR,#SEGTBL MOVC A,A+DPTR ;取顯示碼 MOV DPTR,#7FF1H MOVX DPTR,A ;B口輸出到數(shù)碼管 MOV DPTR,#4000H MOVX DPTR,A ;百位位選碼地址 ACALL DELAY ;顯示百位 MOV A,LED2 MOV DPTR,#SEGTBL MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FF1H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#2000H MOVX DPTR,A ACALL DEL

38、AY ;顯示十位 MOV A,LED3 MOV DPTR,#SEGTBL MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#7FF1H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#1000H MOVX DPTR,A ACALL DELAY ;顯示個(gè)位 RETSEGTBL: DB 3FH, 06H, 5BH,4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 67H ;段選碼;產(chǎn)品加1子程序：PORTADD1: MOV R0,#LED3 MOV A,R0 ;取個(gè)位數(shù) ADD A,#01H ;個(gè)位加1 DA A ;BCD碼調(diào)整 JB PSW.6,ADD2 ;等于個(gè)位所表示的最大數(shù)則轉(zhuǎn) RET ;返回主程序ADD2: CLR PSW.6 ;個(gè)位的進(jìn)位清零 DEC R0 ;顯示十位數(shù) MOV A, R0 ADD A,#01H ;十位加1 DA A ;BCD碼調(diào)整 JB PSW.6,