【正文】 凝固，合金凝固時原子來不及有序排列結晶，得到的固態(tài)合金是長序結構。這種非晶合金具有許多獨特的 優(yōu)秀 性能， 如 導磁率高、機械應力產生的影響小、隱藏性高、難以仿制等， 因此 從 80 年代以來國內外材料科學界的研發(fā) 重點 就是 非晶材料 。 全文共分五章：第一章 緒論，簡要介紹一下關于課題的 背景及發(fā)展狀況 。第二章主要 是有關 PLC 和單片機的 基礎介紹 ， 這些單片機和 PLC 類型的 知識數(shù)據(jù)可 以幫助我們 設計 系統(tǒng) 。第三章 系統(tǒng)方案設計， 介紹了 系統(tǒng)整個運行過程， 每一步的工作內容和原理 。第四章 系統(tǒng)硬件設計，介紹的是 硬件的設計方案 和工作原理 ， 包括一些經常用到 的元器件 。第五章 系統(tǒng)軟件設計，講述了系統(tǒng)的主流程和各個模塊的流程。 由于本人的能力和時間問題， 無法 將所有 功能 都一一實現(xiàn)，因此 本文中 不可避免的會出現(xiàn)不足和疏漏 ，請各位老師指正。 1 第 1章 緒論 研究背景 現(xiàn)代開放式零售模式的普及，實現(xiàn)了商品與顧客的 “零距離 ”接觸，為顧客營造了輕松愉悅的購物體驗，直接帶動了商場人流量與商品銷售量大幅度增長。 但是 接二連三的 失竊與內盜已經成為現(xiàn)代零售的一塊 “心病 ”。為了 降低失竊率，最好的方法就是采用 標簽 報警系統(tǒng)， 防盜 標簽 用于商品 在經過 探測門時識別 商品 ，防盜 標簽幾乎適用于所有商品 。 防盜標簽 既為 賣家節(jié)省 了 大量用于防盜 的 人力成本，又為顧客 提供 了更為舒適的購物環(huán)境 。 用作磁性標簽的磁芯，如果被勵磁線圈、飽和交流磁化，就會產生非線形調制，使次級接受線圈中出現(xiàn)高次諧波，利用這一現(xiàn)象，可以構成磁性防盜系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，激勵電源為發(fā)射線圈提供一個高頻電流，使之產生足夠強度的激勵磁場。接收線圈和發(fā)射線圈在空間相距一定的距離，形成一個適當寬度檢 查通道。當人們攜帶被檢測的物品經過檢查通道時，藏在物品中的磁性標簽被發(fā)射線圈產生的激勵磁場飽和磁化。由于磁性標簽飽和交流磁化時的非線形調制作用，便會在接收線圈的輸出電壓中形成高次諧波。一般檢測特定諧波存在與否主要是依靠防盜儀來判斷是否發(fā)生失竊。這種磁性防盜方法，經濟、安全，可以廣泛用于圖書館、超市等地方。其實際效果與磁性標簽的性能關系極大。 幾年前的 磁性標簽 主要 材料是 矩磁材料， 缺點是隱藏性差、 勵磁功率大 和 誤報率高， 這些 缺點對于這種技術 的發(fā)展 和推廣 是 非常不利的 。 而 磁性防盜技術的 迅猛 發(fā)展所 依靠的 就 是非晶 態(tài) 材料的 發(fā)明 。 磁性標簽 如果用 非晶態(tài)合金材料制 做 的話 不止可以克服 傳統(tǒng)磁性標簽 的不足 之處， 且更 具不少長處 ，如 可擦除、難仿制 等 。因此， 由 非晶態(tài)材料制作 而成 的 磁性標簽使得磁性防盜的應用范圍 從 原來 的 公共圖書館增加 到了藝術品陳列館、 百貨公司 和 超級市場等 地方 。 非晶態(tài)合金磁性標簽的特性： 1） 標簽材料特殊，仿制極為 困難 ； 2） 機械尺寸小，標簽的隱藏性大大 提高 ； 3） 磁導率高，飽和磁感應強度低，大大降低了勵磁功率； 4） 磁致伸縮系數(shù)小，降低了機械應力對磁性標簽性能產生的影響 。 以上優(yōu)點 可以表明 ，非晶態(tài)合金材料 幾乎是為磁性標簽 量身定做的 。圖書 的 書脊或者此類類似 的 地方 都可以 用來粘貼 這種 磁性 標簽且 能保持相當好 的隱蔽性 。磁場一般由發(fā)射線圈產生的交變激勵磁場和包括地磁場在內的恒定雜散磁場兩部分構成的，如果通道中有磁性標簽（ 有另一種磁場進入了檢測系統(tǒng)磁場的范圍 ） ， 磁性標簽 會 干擾了原本 穩(wěn)定的磁場 導致 磁場不穩(wěn)定 ， 電壓的 變化被 檢測器 的接收線圈感應 到并 提示 ，我們 就可以知道未經消磁的磁性標簽出現(xiàn)在通道中 。 2 典型磁性防盜系統(tǒng) 的 主要 組成部分 是 勵磁線圈、 振蕩器 、接收線圈 、電流放大器、接收線圈、選頻放大器 和報警器 。在 這個 系統(tǒng)中，振蕩器產生交流信號 轉化成 交變電流需要經過 電流放大器 ， 通過 電容 傳送 到勵磁線圈上， 這樣就 形成 了 一個交變磁場 用來 覆蓋整個 需要 監(jiān)測的區(qū)域 。 一旦 檢測信號 （由 接收線圈產生） 發(fā)現(xiàn)檢查 區(qū)域 中有 出現(xiàn)干擾磁場時 ，經過選頻、放大和比較鑒別 等 步驟 轉換成適當?shù)?控制 信號和 報警信號，表示監(jiān)測區(qū)域里出現(xiàn) 了未經消磁的物品 ，這樣就 防止了 物品 被帶出 去 。 以書本舉例 ，書中放入 磁性標簽后， 標簽 用不干膠紙 貼住固定 ， 通過 固定對 磁性 標簽產生 的束縛力，當未被消磁 的磁條進入防盜通道 時，磁條被磁化， 防盜接收系統(tǒng)將 產生 的 多次諧波處理放大， 使報警器 開始工作 。 防盜儀的靈敏度 還受到 磁性標簽的寬度、厚度的影響。 我們最終 設計完成 的防盜磁條的樣品如 圖 11 所示： 下面是設置的鋼帶長、段長和段數(shù)，設置完后才能 進行生產操作。 如下 圖 12 所示， 負責傳送非晶帶的 是 1 9 三個光帶導向機構， 4 是負責傳送膠帶的 漲力機構，而 11 是 負責拉出鋼 帶的 鋼扣機構，當 開動機器 的時候，負責傳送鋼帶 的 7 送鋼帶機構 ，當 6 切鋼帶機構 收到 被傳送過來的鋼帶 的時候， 切鋼帶機構使 被漲力機構傳送過來的膠帶與鋼帶壓制復合，并 切斷 將滿足長度 要求 的鋼帶，而與此 同時， 非晶帶正在被 1 9 導向機構 傳送 ，在 5 處與之復合，接下來復合的非晶帶、鋼帶 繼續(xù) 被傳送 ，已復合的非晶帶、鋼帶 在在 3 復合機構處被 完全復合形成了初步的磁條，非晶磁條 被 2 送料機構把 壓緊復合傳送給 1 切料機構將磁條切斷。在傳送磁條 的同時傳 送鋼帶， 因為鋼帶長比我們 所設置的磁帶長 度短一些 ， 但是 送 磁條和 傳送鋼帶 是 同步 進行的， 此 時 我們給 傳輸鋼帶的步進電機的脈沖需要比送鋼帶的短圖 11 圖書防盜磁條示意圖 3 的時候 才可以保 2 個 傳送可以 同時進行，每切完一次鋼帶繼續(xù)送鋼帶 ，依次循環(huán)，當切割 四次鋼帶 結束 的時候， 1 切料機構就 切出了一條完成的磁條 ，此時 15 落料導板上 的 就是完整的磁條 了。 研究的目的及意義 防盜系統(tǒng) 最重要 的部分 就是非晶 磁條 ， 隨著信息 技術 的快速發(fā)展， 非晶磁條也不斷 發(fā)展 。由于 非晶磁條未被 機械化 地 大批量生產 ，導致從 全國來 看 非晶磁條 還處于 起步階段 ， 普及率不高 ， 由于 缺少成熟的制作工藝 ， 大多數(shù)的公司 的生產 效率非常低，市場上不斷加大的需求 也 無法 對 這樣的 生產效率 滿意。 非晶磁條標簽機就 為了解決 非晶磁條生產效率極低的問題而被制造出來 。 二十一世紀 以來， 社會安全意識 隨著 經濟與社會 的迅猛發(fā)展 而不斷增強 。 非晶標簽 制作公司能節(jié)省大部分的人力和財力就是因為 非晶磁條自動標簽機控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)， 非晶磁條自動標簽機不止為 公司 提高 了 生產效率，增加效益， 而且 帶動 了 工業(yè)的 更快 發(fā)展， 大力 推動 了 社會的發(fā)展。市場需求 的膨脹 也被大量生產的非晶磁條趕上 ，使非晶磁條的使用者 大大喘了 一口氣 并且提高了收益和信譽度 。 一切 都說明了 設圖 12 非晶磁條自動標簽機的機械總圖 4 計具有 接線簡單、功能強、抗干擾能力強、 通用性好、可靠性高、使用調整（速度參數(shù)修改）方便、 重量輕、 體積小、功耗低等顯著優(yōu)點的“防盜磁條自動標簽機”控制系統(tǒng)是 具有的 重大意義 。 研究的主要內容 PLC 技術是 防盜磁條自動標簽機控制系統(tǒng) 的 絕對 核心， 但是因為 PLC 有一個 不足之處，它 只可以控制兩個步進電機的正常運行，而 完成防盜標簽機的 設計 需要 至少 四個 步進電機 ， 只有 兩個 步進電機遠遠無法滿足 設計 的 需求 ，需再加兩個步進電機， 因此 只能依靠 單片機來 控制另外兩個步進電機。 因為并不是所有人都 精通 計算機 的操作，所以 為了 擁有簡潔方便 的人機界面 ， 觸膜屏技術 也被 加入其中 。 PLC 的控制下的 整個控制系統(tǒng) 成本不高 ，體積小巧 ， 具有十分優(yōu)秀 的市場前景 。 觸 摸 屏 可 編 程 邏 輯 控 制 器 P L C送 磁 條 步 進電 機送 鋼 帶 步 進電 機8 9 C 5 1 單 片 機切 割 鋼 帶 步 進電 機切 割 磁 條 步 進電 機 從上 圖 13 中可以看出 分析可編程控制器 PLC 的控制結構是 本課題 的首要 任務 ，對于 實現(xiàn) 與 89C51 單片機的信息交換 和 觸摸屏數(shù)據(jù)傳遞 方面深入 鉆研 ，實現(xiàn)機電一體化 ，提高效率， 方便使用者， 填補了管理方面的不足，增加效益 ；研究如何將 PLC、89C51 單片機技術和 觸摸屏技術結合在一起， 使之 能夠流暢 的運行 ；研究如何 擴大防盜磁條的生產使之 滿足市場的需求，解決 供遠小于 需的 問題 。 圖 13 系統(tǒng)簡化圖 5 第 2章 PLC 和單片機的簡介 PLC 的簡介 可編程控制器結構 PLC 是一個數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置 ，它以微處理器為核心的， 采 用 可編程 存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算 、 算術運算 、順序運算 、計數(shù) 和 計時操作的指令，如需要 控制各種類型的機械或生產過程 ， 只需要通過模擬或 者數(shù)字式的輸入輸出 。 可編程控制器的硬件系統(tǒng) 。 PLC 的硬件系統(tǒng)由主機、輸入輸出擴展部件及外部設備組成。 圖 21 為 PLC 的硬件系統(tǒng)結構框圖。 PLC 的主機系統(tǒng)由中央處理單元、 輸入單元、輸出單元、輸入輸出擴展接口、 存儲單元、外圍設備接口 和 電源等 七大 部分組成。各部 分之間 的連接 依靠的是內部的系統(tǒng) 總線 ，如上圖 21 所示。 （ 1） 中央處理單元（ Central Processing Unit——CPU） PLC 的核心部分就是 CPU， 計算機 的運算核心和控制核心 就是 CPU 的具體作用 ， 計算機指令 并 處理計算機 軟件 中的 數(shù)據(jù) 依靠的 就是 CPU。 運算器 、 寄存器 、 控制器 、 實現(xiàn)三者 之間聯(lián) 系 的 總線 就 構成 了 CPU。 CPU 的 工作流程是先 在 存儲器 中 取出指令， 然后圖 21 PLC 的硬件系統(tǒng)結構框圖 驅動受控元件 中央處理器 電 源 輸入部件 輸出部件 存儲器 系統(tǒng) 程序 外設 I/O 接口 I/O擴展接口 I/O擴展單元 基本單元 外部設備 接受現(xiàn)場信號 用戶 程序 6 存 入 指令寄存器 ， 進行編譯并 執(zhí)行指令 。 PLC 多使用 2 種微處理器， 即 8 位 和 16 位 微處理器 。單片機是 一塊集成 了 部分存儲器、微處理器、部 分輸入輸出的接口和連接它們的控制接口電路等功能 的處理器 ，具有集 功能強、可靠性高、成本低、 成度高、速度快等 各種 優(yōu)點。 （ 2） 存儲器 PLC 的 存儲器 分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器 。 系統(tǒng)程序存儲器 是由 ROM、 只 讀存儲器組成的 以存放系統(tǒng)程序 的 解釋編譯程序。是 只 供 廠家使用的， 系統(tǒng)程序存儲器 內部的 內容不可 以 更改，斷電 以后 內容 不消失。 用戶存儲器 則 是 由隨機存取存儲器（ RAM）組成 的 ，它 分為 工作數(shù)據(jù)存儲區(qū) 及用戶程序存儲區(qū)兩大部分 。 這是 提供給 用戶 所 使用的。 但是 斷電 后里面 的內容會 消失。 鋰電池作為一種 常用 的高效電池 一直 作為 存儲器 的 后備電源， 電池壽命大約 為 3~5年 。 （ 3） 輸入 /輸出部件 輸入 /輸出 端 口是 現(xiàn)場 I/O 設備 和 PLC 或者 另外的 外部設備之間的連接 的 功能 部件。 外部設備 (如開關、按鈕、傳感器 )的狀態(tài)或信息 通過 PLC 的輸入端 口 被 讀入 CPU，如果需要把 結果傳遞給執(zhí)行機構 ， 則需要用戶程序的操作和運算通過輸出端口執(zhí)行 。 在 I/O 接口電路中， 為了 實現(xiàn)信號的無失真?zhèn)鬟f 和 內外部的各種信號的匹配 ， 一般均配有 光耦合器 、 電子變換、阻容濾波等電路， PLC 能 實現(xiàn)信號與電平 的 轉換 正是 依靠這種接口 。 LED 二極管 則 具體 用來顯示某一路輸入端子是否有信號輸入。 而 PLC 的I/O 擴展接口 可以 對系統(tǒng)進行擴展。 PLC 輸入 /輸出模塊的電路框圖如圖 22 所示 a) 輸入接口 輸入狀態(tài)寄存器 濾波器 濾波器 濾波器 光電隔離 光電隔離 光電隔離 信號接收回路 外 部 輸 入信 號 7 b) 輸出接口 （ 4） 輸入輸出擴展接口 PLC 通過 自身配有 的 通信接口可與 其它 PLC