啤酒生產(chǎn)線自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-01-03 13:55 本頁(yè)面
【正文】 圖1:檢測(cè)原理圖系統(tǒng)由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī)STC 89C5系統(tǒng)化LED顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和系統(tǒng)軟件組成。其中信號(hào)預(yù)處理電路包含信號(hào)放大、波形變換和波形整形。對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大的目的是降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求；波形變換和波形整形電路則用來(lái)將放大的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)匹配的TTL信號(hào)；通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程設(shè)置可使內(nèi)部定時(shí)器T0對(duì)輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣就能精確地算出加到T0引腳的單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的脈沖數(shù)；設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)顯示部分采用價(jià)格低廉且使用方便的LED模塊，通過(guò)相關(guān)計(jì)算方法計(jì)算得到的計(jì)數(shù)數(shù)字通過(guò)I2C總線放到E2PROM存儲(chǔ)，既節(jié)省了所需單片機(jī)的口線和外圍器件，同時(shí)也簡(jiǎn)化了顯示部分的軟件編程。3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 生產(chǎn)線上的計(jì)數(shù)框圖如圖2所示。信號(hào)調(diào)理光電轉(zhuǎn)換波形整形波形變換鍵盤模塊數(shù)字存儲(chǔ)電路單片機(jī)RS232LED 顯 示 圖2 系統(tǒng)原理框圖 光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)由于系統(tǒng)需要將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，因而需要使用光電傳感器并設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路，以得到符合要求的脈沖信號(hào)，送給單片機(jī)STC89C51進(jìn)行計(jì)數(shù)。 光電傳感器簡(jiǎn)介光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。由光通量對(duì)光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)是多種多樣的，按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖(開(kāi)關(guān))式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流，它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系。模擬式光電傳感器按被測(cè)量(檢測(cè)目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻檔)三大類。所謂透射式是指被測(cè)物體放在光路中，恒光源發(fā)出的光能量穿過(guò)被測(cè)物，部份被吸收后，透射光投射到光電元件上；所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上，再?gòu)谋粶y(cè)物體表面反射后投射到光電元件上；所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中一部份，使投射剄光電元件上的光通量改變，改變的程度與被測(cè)物體在光路位置有關(guān)。 紅外發(fā)光二極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。它具有體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，并能和集成電路相匹配。因此，廣泛地用于計(jì)算機(jī)、儀器儀表和自動(dòng)控制設(shè)備中。 光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)傳感器將啤酒生產(chǎn)線上流動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)變成了電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)LM324集成運(yùn)放整形驅(qū)動(dòng)，送到單片機(jī)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。 光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖如圖3所示。LED數(shù)碼管數(shù)碼顯示譯碼器計(jì)數(shù)脈沖整形驅(qū)動(dòng)傳感器STC 89C51圖3光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器， 除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖4所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi（）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反。Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見(jiàn)圖5 圖（4）放大器圖 圖5 引腳圖由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用高性能集成四運(yùn)放LM324來(lái)進(jìn)行光電信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)。電路采用兩級(jí)放大電路對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，防止信號(hào)脈沖太小以至對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不產(chǎn)生影響。此外，還設(shè)計(jì)了有源帶通濾波器。為了達(dá)到預(yù)定效果，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用MULTISIM 8進(jìn)行模擬仿真，并利用模擬仿真結(jié)果對(duì)有關(guān)元器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，以使電路滿足要求。如圖6所示是MULTISIM 進(jìn)行電路模擬仿真示意圖及其模擬仿真結(jié)果。圖6 電路模擬仿真示意圖及其模擬仿真結(jié)果系統(tǒng)設(shè)計(jì)的光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路見(jiàn)圖7。設(shè)計(jì)中為了系統(tǒng)抗干擾及降低成本，考慮了一下一些方面。(1) 為了消除玻璃瓶經(jīng)過(guò)光敏三極管時(shí)由于透射和折射產(chǎn)生的干擾信號(hào), 采用了一級(jí)單穩(wěn)電路 , 利用玻璃瓶前沿到達(dá)光敏三極管瞬間觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn), 并利用單穩(wěn)態(tài)電路的暫穩(wěn)期隔離光電信號(hào), 使玻璃瓶前沿以后所產(chǎn)生的折射和透射干擾不能進(jìn)入計(jì)數(shù)電路, 保證一個(gè)產(chǎn)品只產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖. (2) 計(jì)數(shù)器要求計(jì)數(shù)脈沖不能太寬, 如將單穩(wěn)態(tài)電路的輸出直接加到計(jì)數(shù)器, 會(huì)產(chǎn)生兩次
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