【正文】 傳感器必須要有較強的環(huán)境適應能力。 頻率響 應特性 傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總會有一定延遲，希望延遲時間越短越好。 輸入光波長的選擇 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計 (論文 ) 信息工程系 9 通常，在光電傳感器的使用范圍內(nèi)，可見光的影響是無處不在的。因為，即使是測量同一個物理量，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：測量距離的大小；被測量位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式 。 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、測量對象以及測 量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。槽式光電開關比較安全可靠，適合檢測高速變化的信號，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。當檢測物體是不透明時，直射式光電傳感器是最可靠的檢測模式。 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]。主要應用的計數(shù)器是其內(nèi)部的定時器 /計數(shù)器。在單片機內(nèi)部，它是一個法相放大器輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計 (論文 ) 信息工程系 6 T1 計數(shù)器 1 外部事件計數(shù)輸入端。 TXD 串行通信輸出。 P1: P1口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0端口 (準雙向并行 I/O口 )， 其輸出可以推動 4個 LSTTL負載。外部不擴展而單片應用時，則作一般雙向 I／ O 口用 P0口每一個引腳可以推動 8 個 LSTTL 負載。 （ 2） 片內(nèi)有 4KB可在線重復編程的快閃擦寫存儲器 （ 3） 存儲數(shù)據(jù)保存時間為 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） 程序存儲器具有 3級加密保護 （ 7） 128*8位內(nèi)部 RAM （ 8） 32條可編程 I/O線 （ 9） 兩個 16位定時器 /計數(shù)器 （ 10） 中斷結(jié)構(gòu)具有 5個中斷 源和 2個優(yōu)先級 （ 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)保存存儲內(nèi)容 AT89C51 引腳圖 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計 (論文 ) 信息工程系 5 AT89C51有 40個引腳，如圖 12示。 單片機的選用 本檢測儀在數(shù)據(jù)處理上速度要求不是很高， 8位機即可。這是一種內(nèi)部含 Flash存儲器的特殊單片機。該公司的技術優(yōu)勢在于Flash存儲器技術和高質(zhì)高可靠性生產(chǎn)技術。 Intel公司雖然已經(jīng)把精力集中在計 算機的 CPU生產(chǎn)上，而漸漸放棄了微控制器的生產(chǎn)。 檢測流程 采用紅外傳感器檢測藥丸通過漏斗頸情況并進行計數(shù)顯示；并與設定的每瓶藥丸數(shù)量進行比較，通過閥門控制電路，控制閥門打開或關閉來控制藥丸掉 落到藥瓶中；當達到設定每瓶數(shù)量時，通過履帶電機控制電路，控制履帶適時運送空瓶到漏斗下，并通過顯示電路，顯示已裝好藥丸的瓶數(shù)。裝藥生產(chǎn)線上的質(zhì)量控制的重要一點就是藥品的裝瓶數(shù)量控制。 從本質(zhì)上區(qū)分，藥丸的計數(shù)方 法分為兩種：機械計數(shù)法和電子計數(shù)法。光電檢測技術是現(xiàn)代檢測技術最重要的手段和方法之一，是計量檢測技術的一個重要發(fā)展方向?，F(xiàn)在光電技術已經(jīng)廣泛地應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、文教、衛(wèi)生、國防、科研和家庭生活等各領域。 本文首先簡要的介紹了裝藥生產(chǎn)線概況，以及藥丸檢測和計數(shù)在在裝藥生產(chǎn)線中作用、現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢。面對日益劇增的藥丸數(shù)量，如何在藥物生產(chǎn)線中實現(xiàn)藥丸的快速準確檢測和計數(shù)就顯得尤為重要，也是各個廠家亟待解決的問題之一。 本文介紹的基于單片機的藥丸自動檢測儀的設計是以 ATMEL公司生產(chǎn) AT89C51單片機為核心，并與直射式光電傳感器相結(jié)合的藥丸測量系統(tǒng)，它具有很高的應用價值和現(xiàn)實意義，運用實時 LED模塊，采用了匯編編程工具進行軟件設計。其次，根據(jù)系統(tǒng)設計要求制定出傳感器、單片機、顯示模塊等重要器件的選擇方案，接著，根據(jù)實際使用要求設計了相應的單片機硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、藥丸的實時顯示和計數(shù)等功能。在這些應用領域中，幾乎都涉及到將光輻射信息轉(zhuǎn)換為電信息的問題，即光輻射的檢測問題。 隨著人們 對自身健康關注程度的日益提高，藥丸的種類和數(shù)量也在急劇增加，對于大多數(shù)的藥品，一般都裝在瓶子里。 藥丸數(shù)量是藥品質(zhì)量的一個重要方面，人工工作效率低，計量準確率低，而且在衛(wèi)生等方面不符合國家藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范。因此自動化的藥品瓶裝流水線中藥丸數(shù)量的檢測就尤為重要。顯示器回零，從而進入下一個生產(chǎn)周期。但是，以 MCS51技術核心為主導的微控制器技術已被 ATMEL,PHILIPS等公司所繼承，并且在原有基礎上又進行了新的開發(fā)，從而產(chǎn)生了和 MCS51兼容長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計 (論文 ) 信息工程系 4 而功能更加強勁的微控制器系列。隨著業(yè)務的發(fā)展，在 20世紀 90年代初， ATMEL公司一躍成為全球最大的 EEPROM供應商。由于它內(nèi)部含有大容量的 Flash存儲器，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用，也是目前取代傳統(tǒng)的 MCS51系列單片機 的主流單片機之一。單片機采用美國 ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機。 圖 12 AT89C51引腳圖 各個引腳說明 圖 12為 AT89C51的引腳圖，對其在本次設計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單片機正常工作。 P2： P2口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0端口 (準雙向并行 I/O口 )，當訪問外部程序存儲器時，它是高 8位地址。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。 INT0 外部中斷 0 輸入，低電平有效。 WR 外部隨機存儲器的寫選通，低電平有效。它采用外部振蕩器時，此引腳應該接地。單片機的定時器 /計數(shù)采用增量式計數(shù)。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，對所有能反射光線的物體均可檢測，而且檢測距離可近可遠，根據(jù)具體情況選擇自己合適的傳感器即可 。 直接反射式光電傳感器 直接反射式光電開關是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經(jīng)過時，將光電開關 發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關就產(chǎn)生了開關信號。 槽式光電開關傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖 13 槽式光電開關傳感器結(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亦是集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射板，反射回接收器，當被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關 就產(chǎn)生了檢測開關信號。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量電路也就可以確定了。信號的引出方法，有線或是無線測量 。因此要注意光電開關發(fā)射器與光電開關接收器的波長敏感范圍。傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，頻率低的傳感器可測信號的頻率較低，在動態(tài)測量中，應根據(jù)實際信號的特點來確定所需傳感器的頻率響應特性，以免產(chǎn)生過大的誤差，因為藥丸下落的速度較慢，要求傳感器頻率很低即可，所以一般的光電傳感器都可以滿足此項要求。在選擇傳感器之前，應對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器。 傳感器的選用 在此次設計中，對于藥丸的檢測來說，可以選用多個傳感器。 方案一，采用光敏電阻來檢測。當有藥丸落下時，光 纖傳感器感知通道壁是否產(chǎn)生特定抖動，從而判定是否有藥丸落下。因此采用方案二。通過光敏三極管對光的強弱感應，進行電流的變化，通過電阻轉(zhuǎn)變成相應電壓變化，再經(jīng)過信號處理電路轉(zhuǎn)變成電平信號進行輸出?？筛鶕?jù)實際光耦輸出信號大小，整比較器的參考電壓，從而實現(xiàn)將不規(guī)則光耦信號轉(zhuǎn)化為電源電壓的電平轉(zhuǎn)換。 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計 (論文 ) 信息工程系 11 運放需要 通過反饋回路和輸入回路的確定 “ 運算參數(shù) ” ，比如放大倍數(shù)，直接比較兩個輸入端的量，如果同相輸入大于反相，則輸出高電平，否則輸出低電平。因此使用了時基集成電路 555 作為濾波去抖電路。藥丸檢測和計數(shù)電路 總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 22所示。 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計 (論文 ) 信息工程系 13 第 3 章 硬件電路 的 分析 時鐘和復位電路 一、時鐘電路 AT89C51 單片機內(nèi)部設有一個反向放大器所構(gòu)成的振蕩器， XTAL1 和 XTAL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時鐘可以由內(nèi)部或外部產(chǎn)生。電容值取 5pF~30pF，電容的大小可起頻率微調(diào)的 作用。 圖 31復位電路圖 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計 (論文 ) 信息工程系 14 藥丸的檢測 電路 一、測溫電路 在這里我們選用紅外光電傳感器由封裝在同一模塊內(nèi)的 U 型紅外光耦發(fā)射管和 U 型紅外光耦接收管組成的 TP806 紅外光電傳感器， U 型紅外光耦發(fā)射管與 U 型紅外光耦接收管對稱設置并分別位于藥丸進入瓶通道末端兩側(cè)，并且分別與通道下垂線呈 90。在這里用 555 接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其具有整形處理功能，可以使經(jīng)過電壓比較器的信號更規(guī)則，起到去抖避免錯誤計數(shù)的功能。常用的顯示器主要有 LED 和 LCD，它們都具有耗電少、成本低、線路簡單、壽命長等優(yōu)點，廣泛應用于單片機顯示數(shù)字量的場合。 LED 動態(tài)顯示原理：由于各個數(shù)碼管的段選線并聯(lián)，段選碼的輸出對各個數(shù)碼管都是相同。此循環(huán)下去就可以使各位數(shù)碼管顯示出將要顯示的字符。譯碼可以采用硬件的方法，也可以采用軟件的方法。 本章小結(jié) 本章主要詳細介紹了基于 紅外傳感器的 的硬件電路設計 、 包括時鐘 和 復位電路 、藥丸 檢測電路 、信號處理電路、計數(shù)顯示電路 各個模塊的具體電路設計和整體電路連接，總體電路 和 PCB 電路 見附錄 一 。 （ 3）確定軟件開發(fā)環(huán)境，選擇設計語言，完成模塊功能設計，并分別調(diào)試通過。機器語言是計算機唯一能“懂”的語言，用匯編和高級語言編寫的程序 (稱為源程序 )最終都必須翻譯成機器語言的 程序 (稱為目標程序 )計算機才能看“懂”然后逐一執(zhí)行。因此運用用匯編語言編程是很方便的了。 匯編語言像機器指令一樣，是硬件操作的控制信息，因而仍然是面向機器的語言，使用起來還是比較繁瑣費時，通用性也差?？梢院芎玫膶崿F(xiàn)微電子控制 。 液體點滴實時檢測系統(tǒng)的軟件全部采用匯編語言編寫，以提高系統(tǒng)的靈敏性和實時性。 硬件方面先進的特點如下： 通用仿真器：主機 +POD組合，通過更換 POD，可以對各種 CPU進行仿真。 強大的跟蹤器功能：跟蹤功能是以總線周期為單位，實時記錄 CPU仿真運行過程中，總線上發(fā)生的事件，其觸發(fā)條件方式同邏輯分析儀。在設計高效率程序時，就要知道程序中各函數(shù)、各過程運行時間及占總時間的百分比，程序時效分析長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計 (論文 ) 信息工程系 19 可以對此進行統(tǒng)計分析。 1記時器：記錄程序運行時間。 b) 硬件仿真。 多語言多模塊混合調(diào)試：支持 ASM（匯編）、 PLM、 C語言多模塊混合源程序調(diào)試，在線直接修改、編譯、調(diào)試源程序。 類似 IE的前進、后退定位功能：可以在項目內(nèi)跨模塊地定位光標前一次或后一次位置，為比較、分析程序提供幫助。（ 4）、尋找配對符號功能為您在復雜程序嵌套中找到“另一半”。你若丟了你的源程序，它可幫你迅速恢復。 主程序 初 始 化 輸入為高？RUWEIGAO USHUSHURU RUSHIFOU 啟動 T0 輸入為低 ？ 計數(shù)器加 1 輸入為高 ? 顯示計數(shù)值 停止 T0計數(shù)