【正文】 以自動(dòng)化的手段實(shí)時(shí)準(zhǔn)確快速地實(shí)現(xiàn)藥丸的檢測(cè)和計(jì)數(shù)是許多制藥廠家非常關(guān)心卻又還沒很好解決的問題。從本質(zhì)上區(qū)分，藥丸的計(jì)數(shù)方法分為兩種：機(jī)械計(jì)數(shù)法和電子計(jì)數(shù)法。藥丸數(shù)量是藥品質(zhì)量的一個(gè)重要方面，人工工作效率低，計(jì)量準(zhǔn)確率低，而且在衛(wèi)生等方面不符合國(guó)家藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范。如果可以對(duì)傳統(tǒng)的藥物生產(chǎn)線進(jìn)行改進(jìn)，配以合適的檢測(cè)設(shè)備，就能給全國(guó)各大藥廠節(jié)約成本，提高效益。 藥丸檢測(cè)計(jì)數(shù)部分是全生產(chǎn)線中的核心設(shè)備，它直接影響到整套設(shè)備的總體生產(chǎn)效率與精度，因此其設(shè)計(jì)和改進(jìn)就顯得尤為重要。裝藥生產(chǎn)線上的質(zhì)量控制的重要一點(diǎn)就是藥品的裝瓶數(shù)量控制。因此自動(dòng)化的藥品瓶裝流水線中藥丸數(shù)量的檢測(cè)就尤為重要。第 1章 緒 論 裝藥生產(chǎn)線的簡(jiǎn)介 流水線簡(jiǎn)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(zhǎng)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(cè)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(cè)流程 采用紅外傳感器檢測(cè)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)的微控制器技長(zhǎng)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(guó)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(shì)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(chǎng)，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F(xiàn)lash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(cè)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(guó)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： （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)容長(zhǎng)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引腳圖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?。其特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。長(zhǎng)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 T0 計(jì)數(shù)器0 外部事件計(jì)數(shù)輸入端。 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，是作定時(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(zhǎng)為380nm78mm，發(fā)射波長(zhǎng)為780nm1mm的長(zhǎng)射線稱為紅外線，紅外線光電傳感器，它是利用被檢測(cè)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(cè)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(cè)，而且檢測(cè)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(cè)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(cè)物體是不透明時(shí)，直射式光電傳感器是最可靠的檢測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)模式 【12】 。直接反射式光電傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如下：長(zhǎng)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)介，AT89C51 單片機(jī)以及紅外光電傳感器傳感器等內(nèi)容。長(zhǎng)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(cè)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(wàn)別，即便對(duì)于相同種類的測(cè)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?，F(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)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(cè)量方法和測(cè)量電路也就可以確定了。測(cè)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(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型要進(jìn)行一個(gè)具體的