【正文】 章 緒 論 裝藥生產(chǎn)線的簡介 流水線簡單結(jié)構(gòu)圖 藥丸、膠囊的模板瓶裝流水線的核心是裝藥模板。藥品瓶裝生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)圖大致如下圖 1— 1所示． 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 信息工程系 3 圖 11 藥品瓶裝生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)圖 生產(chǎn)線各個(gè)模塊 主要模塊有：藥丸檢測電路、閥門控制電路、履帶電機(jī)控制電路、計(jì)數(shù)顯示電路五部分構(gòu)成。 檢測流程 采用紅外傳感器檢測藥丸通過漏斗頸情況并進(jìn)行計(jì)數(shù)顯示；并與設(shè)定的每瓶藥丸數(shù)量進(jìn)行比較，通過閥門控制電路，控制閥門打開或關(guān)閉來控制藥丸掉 落到藥瓶中；當(dāng)達(dá)到設(shè)定每瓶數(shù)量時(shí)，通過履帶電機(jī)控制電路，控制履帶適時(shí)運(yùn)送空瓶到漏斗下，并通過顯示電路，顯示已裝好藥丸的瓶數(shù)。顯示器回零，從而進(jìn)入下一個(gè)生產(chǎn)周期。 AT89C51 單片機(jī) 現(xiàn)有主流單片機(jī)的概述 MCS 51系列單片機(jī)是 Intel公司在 20世紀(jì) 80年代初研制出來的，很快就在全世界得到廣泛的推廣應(yīng)用。十多年來， MCS51系列單片機(jī)無論在教學(xué)、工業(yè)控制、儀器儀表、信息通信，還是在交通、航運(yùn)、家用電氣領(lǐng)域，都取得了大量的應(yīng)用成果。 Intel公司雖然已經(jīng)把精力集中在計(jì) 算機(jī)的 CPU生產(chǎn)上，而漸漸放棄了微控制器的生產(chǎn)。但是，以 MCS51技術(shù)核心為主導(dǎo)的微控制器技術(shù)已被 ATMEL,PHILIPS等公司所繼承，并且在原有基礎(chǔ)上又進(jìn)行了新的開發(fā)，從而產(chǎn)生了和 MCS51兼容長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 信息工程系 4 而功能更加強(qiáng)勁的微控制器系列。 ATMEL公司所生產(chǎn)的 89系列單片機(jī)就是基于 Intel公司 MCS51系列而研制的并與 MCS51兼容的微控制器 系列。 ATMEL公司是美國在 20世紀(jì) 80年代中期成立并發(fā)展起來的半導(dǎo)體公司。該公司的技術(shù)優(yōu)勢在于Flash存儲(chǔ)器技術(shù)和高質(zhì)高可靠性生產(chǎn)技術(shù)。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，在 20世紀(jì) 90年代初， ATMEL公司一躍成為全球最大的 EEPROM供應(yīng)商。 1994年為了介入單片機(jī)市場， ATMEL公司以 EEPROM技術(shù)和 Intel的 80C31單片機(jī)核心技術(shù)進(jìn)行交換，從而取得 80C31核的使用權(quán)。 ATMEL公司把自身的先進(jìn) Flash存儲(chǔ)技術(shù)和 80C31核相結(jié)合，從而生產(chǎn)出了 Flash單片機(jī) AT89C51系列。這是一種內(nèi)部含 Flash存儲(chǔ)器的特殊單片機(jī)。由于它內(nèi)部含有大容量的 Flash存儲(chǔ)器，所以，在產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)便攜式商品、手提式儀器等方面有著十分廣泛的應(yīng)用，也是目前取代傳統(tǒng)的 MCS51系列單片機(jī) 的主流單片機(jī)之一。該芯片不僅具有 MCS51系列單片機(jī)的所有特性，而且片內(nèi)集成有 4K字節(jié)的 Flash存儲(chǔ)器。其價(jià)格低、引腳方便，是目前性能價(jià)格比較高的現(xiàn)用主流單片機(jī)芯片之一。 單片機(jī)的選用 本檢測儀在數(shù)據(jù)處理上速度要求不是很高， 8位機(jī)即可。單片機(jī)采用美國 ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)。 AT89C51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有 4KB快閃可編程 /擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROMFlash Programmable and Eraseable Read Only Memory） 的 8位 CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與 80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。 主要性能 （ 1） 與 MCS51 微控制器產(chǎn)品系列兼容。 （ 2） 片內(nèi)有 4KB可在線重復(fù)編程的快閃擦寫存儲(chǔ)器 （ 3） 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)間為 10年 （ 4） 寬工作電壓范圍： Vcc可為 6V （ 5） 全靜態(tài)工作：可從 0Hz至 16MHz （ 6） 程序存儲(chǔ)器具有 3級(jí)加密保護(hù) （ 7） 128*8位內(nèi)部 RAM （ 8） 32條可編程 I/O線 （ 9） 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 （ 10） 中斷結(jié)構(gòu)具有 5個(gè)中斷 源和 2個(gè)優(yōu)先級(jí) （ 11） 可編程全雙工串行通道 （ 12） 空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)內(nèi)容 AT89C51 引腳圖 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 信息工程系 5 AT89C51有 40個(gè)引腳，如圖 12示。 圖 12 AT89C51引腳圖 各個(gè)引腳說明 圖 12為 AT89C51的引腳圖，對(duì)其在本次設(shè)計(jì)中的主要使用的引腳說明如下： VCC：電源電壓， AT89C51電源的正極輸入端，接 +5V電壓使 AT89C51單片機(jī)正常工作。是單片機(jī)的電源提供端口。 P0: P0口 (~)是一個(gè) 8位漏極開路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)時(shí)，它是地址總線（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作一般雙向 I／ O 口用 P0口每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P2： P2口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O口 )，當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它是高 8位地址。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作一般雙向 I／ O口用。每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4個(gè) LSTL負(fù)載。 P1: P1口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O口 )， 其輸出可以推動(dòng) 4個(gè) LSTTL負(fù)載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。 P3: P3口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O口 )，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部隨機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其?殊功能引腳分配如下： RXD 串行通信輸入。 TXD 串行通信輸出。 INT0 外部中斷 0 輸入，低電平有效。 INT1 外部中斷 1 輸入，低電平有效。 T0 計(jì)數(shù)器 0 外部事件計(jì)數(shù)輸入端。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 信息工程系 6 T1 計(jì)數(shù)器 1 外部事件計(jì)數(shù)輸入端。 WR 外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫選通，低電平有效。 RD 外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀選通，低電平有效。 XTAL1: 接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)法相放大器輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)該接地。 GND：電源接地端。 此次設(shè)計(jì)中，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)計(jì)數(shù)存儲(chǔ)功能。主要應(yīng)用的計(jì)數(shù)器是其內(nèi)部的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)采用增量式計(jì)數(shù)。也就是說，當(dāng)運(yùn)行于定時(shí)器方式時(shí)，每隔一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器自動(dòng)加一；當(dāng)運(yùn) 行于計(jì)數(shù)器方式時(shí)，每當(dāng)引腳出現(xiàn)下跳沿，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 定時(shí)器還是計(jì)數(shù)器，當(dāng) T0或 T1加滿回零后，定時(shí)器回零標(biāo)志置 1。而當(dāng)允許中斷時(shí)， TF可以申請(qǐng)中斷進(jìn)而在中斷服務(wù)中作相應(yīng) 的操作； TF也可以用程序判斷定時(shí)到或計(jì)數(shù)滿的標(biāo)志位。 紅外傳感器概述 紅外線屬于一種電磁射線，其特性等同于無線電或 X射線 [11]。人眼可見的波長為 380nm78mm，發(fā)射波長為 780nm1mm的長射線稱為紅外線，紅外線光電傳感器，它是利用被檢測物體對(duì)紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通電路而檢測物體的有無，其物體 不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均可檢測，而且檢測距離可近可遠(yuǎn)，根據(jù)具體情況選擇自己合適的傳感器即可 。 直射式光電傳感器 直射式光電傳感器包括在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器。當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷 光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測物體是不透明時(shí)，直射式光電傳感器是最可靠的檢測模式。 直接反射式光電傳感器 直接反射式光電開關(guān)是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時(shí)，將光電開關(guān) 發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)， 直接反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式 【 12】 。直接反射式光電傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如下： 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 信息工程系 7 槽式光電傳感器 槽式光電開關(guān)通常是標(biāo)準(zhǔn)的 U字型結(jié)構(gòu)其發(fā)射器和接收器分別位于 U型槽的兩邊，并形成一個(gè)光軸，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過 U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測到的開關(guān)量信號(hào)。槽式光電開關(guān)比較安全可靠，適合檢測高速變化的信號(hào)，分辨透明與半透明物體，但槽間的距離一般比較小，不適合檢測體積較大的物體。 槽式光電開關(guān)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖 13 槽式光電開關(guān)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 反射板反射式光電傳感器 反射板反射式光電開關(guān)亦是集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射板，反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時(shí)，光電開關(guān) 就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號(hào)。反射板反射式光電傳感器示意圖如下： 圖 17 反射板反射式光電傳感器 本章小結(jié) 本章介紹了一些與設(shè)計(jì)的主題 — 裝藥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（藥丸檢測和計(jì)數(shù)顯示模塊） 相關(guān)的知識(shí)，包括 裝 藥生產(chǎn)線的簡介 ， AT89C51 單片機(jī)以及 紅外光電傳感器 傳感器等內(nèi)容。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 信息工程系 8 第 2 章 藥丸檢測和計(jì)數(shù)模塊 設(shè)計(jì)分析 傳感器 的選取 傳感器的選用原則 傳感器千差萬別，即便對(duì)于相同種類的測定量也可采用不同工作原理的傳感器，因此根據(jù)需要選用最適宜的傳感器。 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對(duì)象以及測 量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測量時(shí)首先要解決的問題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量電路也就可以確定了。測量結(jié)果的成 敗，在很大程度上取決于傳感器選擇是否合理。 根據(jù)測量對(duì)象與測量環(huán)境確定傳感器的類型 要進(jìn)行一個(gè)具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測量同一個(gè)物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：測量距離的大?。槐粶y量位置對(duì)傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式 。信號(hào)的引出方法，有線或是無線測量 。傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研 制。在考慮上述問題之后，就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。