【正文】 ......................................................... II 緒論 .................................................................. 1 1 總體設(shè)計(jì) ............................................................ 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 ................................................. 2 數(shù)據(jù)采集方案論證 ............................................... 2 控制方式方案論證 ............................................... 6 總體設(shè)計(jì)及其工作原理 ............................................. 6 工作原理 ....................................................... 6 主要功能 ....................................................... 7 本章小結(jié) ......................................................... 8 2 硬件設(shè)計(jì) ........................................................... 9 單片機(jī)硬件設(shè)計(jì) ................................................... 9 單片機(jī)的選擇 ................................................... 9 單片機(jī)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) .......................................... 10 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) .......................................... 10 單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾電路的設(shè)計(jì) .................................... 12 數(shù)據(jù)采集部分硬件設(shè)計(jì) ............................................ 13 用電感式接近開關(guān)采集金屬產(chǎn)品 .................................. 13 用電容式接近開關(guān)采集非金屬產(chǎn)品 ................................ 14 用光電傳感器采集產(chǎn)品 .......................................... 15 本章小結(jié) ........................................................ 17 3 軟件設(shè)計(jì) .......................................................... 18 語言簡介 ........................................................ 18 VISUAL BASIC 語言 .............................................. 18 匯編語言 ...................................................... 18 PC 機(jī)的軟件設(shè)計(jì) .................................................. 19 IV 單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì) ................................................ 20 軟件抗干擾技術(shù) .................................................. 21 本章小結(jié) ........................................................ 23 4 PC 機(jī)與單片機(jī)串行通信 .............................................. 24 通信方案 ........................................................ 24 本章小結(jié) ........................................................ 25 5 系統(tǒng)調(diào)試和改進(jìn) .................................................... 26 引言 ............................................................ 26 系統(tǒng)的調(diào)試與故障排除 ............................................ 26 系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用 ................................................ 26 系統(tǒng)的實(shí)際效果 ................................................ 26 系統(tǒng)所具有的特點(diǎn) .............................................. 27 系統(tǒng)的適用范圍 ................................................ 27 系統(tǒng)的改進(jìn)與展望 ................................................ 27 本章小節(jié) ........................................................ 27 結(jié)論 ................................................................. 28 致謝 ................................................................. 29 附錄 一 系統(tǒng)硬件圖 .................................................... 31 附錄 二 系統(tǒng)程序 ...................................................... 32 1 緒 論 本章首先論述一下自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)的發(fā)展背景 同時(shí)簡要 介紹國內(nèi)外關(guān)于這方面的研究發(fā)展情況與未來的發(fā)展趨勢，然后論述一下研究的目的和意義。 另外對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，比如對信號的放大、波形的變換和整形，系統(tǒng)抗干擾能力的增強(qiáng)，電源和系統(tǒng)復(fù)位部分的改善設(shè)計(jì)。 本論文研究如何利用單片機(jī)研制自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集以及整個(gè)計(jì)數(shù)系統(tǒng)的控制。在過去還可依賴人工紙筆計(jì)數(shù)，現(xiàn)在由于數(shù)量龐大加上生產(chǎn)速度之快這種人工計(jì)數(shù)的方式已無法達(dá)到良好的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。因此自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)已成為現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的一部分。主要利用光電傳感器、電容式傳感器、電感式傳 感器針對不同的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。 此自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng) 彌補(bǔ)了傳統(tǒng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)的不足，能夠針對不同的產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，并能同時(shí)控制多條生產(chǎn)線，具有高效、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、抗干擾等特點(diǎn)。 由于科技的發(fā)展，生產(chǎn)操作的自動(dòng)化在各個(gè)領(lǐng)域都得以普及和推廣。 現(xiàn)如今由于器件的多樣性，國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集的方式和應(yīng) 用也多種多樣?？刂品绞絼t會(huì)趨向于性能更加優(yōu)越、結(jié)構(gòu)更加簡 單的方向前行。 A/D 轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積 分式。 ⑵ 編碼器采集數(shù)據(jù) 編碼器是一種將幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，編碼器的種類有旋轉(zhuǎn)型編碼器、光電型編碼器。這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。 ⑷ 電容式接近開關(guān)采集數(shù)據(jù) 電容式接近開關(guān)亦屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是物體的本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。因此可以用它來檢測另一條生產(chǎn)線上的非金屬物品。 圖 1— 3 漫反射 式 光電開關(guān) 當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。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。槽式光電開關(guān)比較安全可靠的適合檢測高速變化，分辨透明與半透明物體。 其結(jié)構(gòu)如圖 1— 7所示。 計(jì)算機(jī)多級控制系統(tǒng)由直接數(shù)字控制系統(tǒng) （ DDC） 、計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng) （ SCC）和 管理信息系統(tǒng)（ MIS）三級組成。在集散控制系統(tǒng)中，當(dāng)管理級出現(xiàn)故障時(shí)，過程 控制級仍有獨(dú)立的控制能力，個(gè)別控制回路出現(xiàn)故障也不會(huì)影響全局。第二級為上位 機(jī)，用于集中管理，選 用 IBMPC，安裝在控制室。 工作原理 車間系統(tǒng)上電后 ， 三個(gè)單片機(jī)運(yùn)行各自的程序。 信號經(jīng)由放大、整形后傳給單片機(jī)，使單片機(jī)進(jìn)行一次計(jì)數(shù)操作。 圖 1－ 8 系統(tǒng)原理框圖 主要功能 此計(jì)數(shù)系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)車間內(nèi)三條生產(chǎn)線上產(chǎn)品的日產(chǎn)量，并且對于不同類型的產(chǎn)品采用不同的器件采集數(shù)據(jù)。然后就選定的設(shè)計(jì)方案做出總體構(gòu)想，并且闡明了系統(tǒng)的工 作原理及主要功能。 在要求響應(yīng)速度快 、 實(shí)時(shí)性強(qiáng) 、 控制量多的應(yīng)用場合 , 單個(gè)單片機(jī)難以勝任 , 此時(shí)雖然也可以選用高速微處理器如 DSP等 , 但綜合考慮性能價(jià)格比和開發(fā)的難易程度 ,在運(yùn)行速度更快 、 功能更強(qiáng)大 、 實(shí)時(shí)性更高 、受控執(zhí)行機(jī)構(gòu)更多 、 任務(wù)更復(fù)雜 、 人機(jī)界面更完善 、 地域跨度更廣等應(yīng)用場合 , 多單片機(jī)系統(tǒng)顯示出優(yōu) 越性 。 圖 2— 1 8051 單片機(jī)邏輯符號 10 ⑴ 主電源引腳 Vcc 和 Vss ⑵ 時(shí)鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 ⑶ 控制信號引腳 ⑷ 輸入 /輸出（ I/O）引腳 單片機(jī)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須在外部附加電 路。外接石英晶體時(shí)，接入電容 C1和 C2有利于振蕩器起振，對頻率有微調(diào)作用，電容 C1 和 C2的值常選擇為 30PF。 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 51系列單片機(jī)之所以能得到廣泛的應(yīng)用，其中一個(gè)重要的因素是其穩(wěn)定性能好。 51單片機(jī)復(fù)位引腳 RST通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連。