【正文】 工程學院畢業(yè)設計（論文） 41 附錄Ⅲ 元器件清單 名稱 型號 數(shù)量 C1， C2 電容 15pf 2 C3 電容 10uf 1 R1， R2， R3， R4 電阻 1k? 4 R5， R6， R7， R8 電阻 10k? 4 R9， R10 電阻 1k? 2 M1 步進電機 兩相混合式 1 RP1 排阻 RESPACK8 1 X1， X2 晶振 2 R1 電阻 10K? 1 U1 三端穩(wěn)壓電路 7805 1 U2 三端穩(wěn)壓電路 7812 1 U3 52 單片機 AT89C52 1 U4 驅(qū)動芯片 L298N 1 K 開關 按鍵開關 16 U5 液晶 Lcd12864 1 U6 光電開關 1 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 42 附錄Ⅳ 程序清單 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int /************* 12864LCD 引腳定義 *************/ define LCD_data P0 //數(shù)據(jù)口 sbit LCD_RS = P2^6。 在整個畢業(yè)設計過程中， 首先 最 誠摯的感謝我的畢業(yè)設計 的 指導老師邵老師 ， 是他不斷的告訴我該怎么做， 從最開始的理論設計一直到最后的畢業(yè)論文 ，他都十分耐心的教導我 。 歷時一學期的畢業(yè)設計讓我受益匪淺，它腳會了我做事需要理論聯(lián)系實際，不斷的去發(fā)揮自己的能力，要不斷的去學習新的東西，不斷的去超越自己。就這樣對每一部分電路進 行設計，再通過查閱資料將它們連接在一起。 本次畢業(yè)設計是大學四年中最后一次的實踐設計，剛剛開始的時候覺得十分的 迷茫，感覺自己什么都不會，后來一天天的進行學習，看了大量的關于這方面的資料，開始有了一些想法。 比如說色標控制模塊，因為對色標控制模塊不是很熟悉而采用了光電開關進行代替。 此電路在硬件設計上比較簡單，用到的元器件很容易買到而且價錢 都不貴 ，所以在電路的硬件 方面的實現(xiàn)還是 比較劃算的。 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 34 第 6 章 性價比 本設計用簡單的常用的器件以及易編寫的軟件程序?qū)崿F(xiàn)了要求功能。 解決方法：經(jīng)分析認為是步進電機的 控制程序出現(xiàn) 的 問題， 可能是由于給的脈沖周期過長，電機運行困難。 圖 lcd12864 實際顯示 遇到的問題 1. 軟件問題一 發(fā)現(xiàn)的問題：首先是按鍵的操作存在較大問題。在包裝過程當中可以暫停，如需重新設置長度需要清零后，再重新進行設置。此模塊正常工作時有一個 led 燈會被點亮，當檢測到有物體通過時 led 燈熄滅，輸出端輸出一個高電平。 所以它可以在許多場合得到應用。在輸出選項上面選擇生成 hex文件 ， 創(chuàng)建 .hex文件如圖 所示。 Keil C51 軟件界面如圖 所示。先進行模式設定，如果設定為連續(xù)包裝模式則進行長度設定，再按開始鍵開始包轉(zhuǎn)；如果設定為色標模式則直接進行包裝，遇到色標時停下延時再進行包裝。 先 在 keil新建 一個 工程保存 ，然后選擇所用 MCU 的類型，在這 選擇 at89c52，然后再工程里面新建一個 .c 文件，保存為 c 語言 的格式，然后寫入代碼， 再 把文件添加到工程里面，在工程上點擊右鍵就行，選擇 add files to group,還有記住要在 Target 1 上面點擊右鍵，選擇 option。 圖 電氣規(guī)則檢查結(jié)果 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 26 總 的來說 ，一個完善的系統(tǒng) 主要要看它 是 否 穩(wěn)定，精確，設計簡單，容易實現(xiàn)，修護容易，成本低，體積小。 并單擊元件設置元器件的參數(shù)。 } 12864 顯示 流程圖如圖 所示， 圖 12864 顯示 流程圖 LCD 清屏 12864 進行初始化 開始 檢查 LCD 是否繁忙 設定顯示位置 寫指令數(shù)據(jù)到 LCD 寫顯示數(shù)據(jù)到 LCD 返回 Y N 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 23 主程序流程圖 主函數(shù)先對各個部分進行初始化，然后掃描鍵盤是否按下，再進入鍵盤掃描程序，確定工作方式，如果為模式一，進行長度設置最后開始包裝，如果為模式二直接控制電機轉(zhuǎn)動，直到色標模式有信號傳來為止。 lcd_wcmd(0x0C)。 lcd_wcmd(0x34)。 //并口方式 LCD_RST = 0。 初始化 電機停轉(zhuǎn)開始包裝 開 始 是否轉(zhuǎn)換其他包裝模式 是否有色標通過 電機旋轉(zhuǎn) Y N Y N 選擇色標包裝模式 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 21 連續(xù)包裝 流程圖如圖 所示 。當檢測到包裝中的色標時控制系統(tǒng)會先停止電機轉(zhuǎn)動，然后開始包裝過程，在電機停轉(zhuǎn)一段時間后繼續(xù)工作，完成下一個包裝過程。} else if(temp==4) // 被拉低 { key=3。 if(temp==1) // 被拉低 { key=1。 temp=P1。} } 按鍵檢測部分程序如下： void keyscan(void) { uchar i。 按鍵掃描程序流程圖 按鍵是重要的人機交匯界面 ， 在總體設計中起著至關重要的作用 。/176。 對步進電機轉(zhuǎn)動原理進行了解后， 對本設計要求的分析，本設計選擇的電機是步距角為 176。 單片機產(chǎn)生 4 路控制信號輸給步進電機驅(qū)動L298N，再通過此驅(qū)動對步進電機的轉(zhuǎn)動進行一個控制。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響， 單片機輸入一個信號，步進電機轉(zhuǎn)動一個脈沖對應的角度 。 圖 L298N 驅(qū)動步進電機原理圖 電機模塊 步 進電機又 被稱為 脈沖電機， 它可以將 電脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移。 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 15 L298N 芯片的引腳如圖 所示。 A~D：輸出端，接電機。 L289N 是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動電路，即內(nèi)含二個 H 橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準 TTL 邏輯電平信號，可驅(qū)動 46V、 2A 以下的電機。自動適應波長，能夠檢測灰度值的細小差別，與標簽和背景的混合顏色無關。 色標傳感器在行業(yè)中的應用是很廣泛的，色標傳感器常用于檢測特定色標或物體上的斑點，它是通過與非色標區(qū) 進行比較來 實現(xiàn)色標檢測，而不是直接測量顏色。其構(gòu)成以及結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。為了使內(nèi)容能到充分展現(xiàn)，采用 lcd12864 進行顯示。 實際電路圖連接如圖 所示。如圖 中 R17， R16 和 C3 組成上電復位電路，其值 R17 取為 100Ω， R16取為 1kΩ和 C 取為 10uF， R17 的左端需接一個高電平， rest 端口接 52 單片機的 rst口。 如圖 所示，用兩個 15pF 的電容和一個 的晶振并聯(lián)，使其形成一個并聯(lián)的諧振電路， 實現(xiàn)振蕩，從而輸出一個時鐘，這樣就可以得到時鐘電路。 AT89C52 引腳圖如圖 所示。 圖 12V 穩(wěn)壓電路 單片機最小系統(tǒng) AT89C52 是當下最常用以及最多見的單片機的一種，它具有 8kd 的內(nèi)存并且是CMOS8 位的單片機。電壓通過整流管之后再進行穩(wěn)壓得到一個穩(wěn)定的電壓，然后再經(jīng)過 7805芯片得到一個 5V 電壓，最后再進行一次穩(wěn)壓，使得到的 5V 電壓更穩(wěn)定。 圖 色標包裝模式框圖 鍵盤確認為色標包裝模式 檢測是否有色標 通過 有色標時步進電機停轉(zhuǎn)，延時后在轉(zhuǎn)動 無色標時步進電機一直勻速轉(zhuǎn)動 鍵盤確認為連續(xù)包裝模式 輸入包裝物體的長度 步進電機轉(zhuǎn)動長度對應的角度 液晶顯示包裝長度及電機狀態(tài) 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 第 3 章 硬件電路設計 硬件電路設計方案 該系統(tǒng)通過 4*4 鍵盤輸入，通過行列掃描將其結(jié)果輸送給單片機，再通過單片機控制步進電機轉(zhuǎn)動指定的角度并且用單片機控制 12864 液晶顯示出其轉(zhuǎn)動角度所對應的長度 以及包裝機的運行模式。在包裝過程當中可以暫停，如需重新設置長度需要清零后，再重新進行設置。 設計方案中同時具備了色標顯示功能，當檢測到包裝膜上的色標時，色標傳感器會給出相應的脈沖信號，單片機以此作為中斷觸發(fā)信號。 系統(tǒng) 總體方案論證 本方案中的主控單元采用了常見的 8 位微控制器 AT89C52。行列式鍵盤中按鍵的數(shù)量可達行線數(shù) n 乘以列線數(shù) m。因此鍵識別軟件非常簡單。 Lcd1602 雖然相對來說要簡單一些，但是它只能顯示字母和數(shù)字， lcd12864 則能很好的顯示漢字，可以將本次設計所要求顯示的長度，模式都很好的顯示出來。設計方案如圖 所示。 圖 方案 三 ULN20xx 是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點，適應于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。 圖 方案 二 MCU 放大電路 步進電機 MCU AT8435H 步進電機 控制信號 AT89C52 驅(qū)動電路 步進電機 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 5 使用細分方式，能很好的解決步進電機在低頻工作時，振動大、噪聲大的問題。但是該設計在步進電機在低頻工作時，振動大、噪聲大。設計方框圖 如圖 所示。 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 4 電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走多少角度（包括減速）。 步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制 元件 。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 5. 能夠顯示出所輸入設定袋長的數(shù)據(jù)，并且能夠更改數(shù)據(jù) 。 當改變袋長時，通過鍵盤輸入的數(shù)據(jù) ， 步進電機 根據(jù)新數(shù)據(jù)自動旋轉(zhuǎn)指定長度。 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 2 課題研究內(nèi)容 根據(jù)實際工程背景，本課題要完成的主要內(nèi)容為： 間歇式包裝機使用步進電機供膜，以便提高供膜的可靠性。 步進電機 步進電機是一種將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。進入 21世紀以來，較之傳統(tǒng)包裝機，新型包裝機要求具有簡潔化、高生產(chǎn)率、配套更完善，更具自動化等特點。我國還基本停留在測試仿制階段，自行開發(fā)能力弱。 沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文） V 目 錄 第 1章 緒論 ........................................................ 1 課題工程背景 ................................................ 1 步進電機 .................................................... 1 課題研究內(nèi)容 ................................................ 2 第 2章 方案論證 .................................................... 3 MCU 的選擇 .................................................. 3 電機的選擇 .................................................. 3 步進電機驅(qū)動 .......................................... 4 液晶 的選擇 .................................................. 5 鍵盤 的選擇 .................................................. 6