【正文】 上面的這些子程序一 起能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)灌裝系統(tǒng)的功能。 jia = 1。 void gongzuo() //功能子函數(shù) { uchar xian0。 step1。 step3。 step5。 step7。 while(i250) { sxianshi(sec/1000,sec%1000/100,sec%100/10,sec%10)。 } } sxianshi(sec/1000,sec%1000/100,sec%100/10,sec%10)。 if(KEY==0) { delay(2)。 fengming()。 while(j==0) { miao =0。 } } if(KEY!=0) { EA=0。 flag++。 delay(2)。 P2 = 0xf7。 P0 = du[h]。 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 delay(2)。 P2 = 0xbf。 P0 = du[m1]。//加料量重新定義清零鍵 數(shù)碼管顯示子程序 數(shù)碼管顯示部分為了節(jié)約 I/O 口的使用，利用動(dòng)態(tài)掃描的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示，以下是顯示部分。//停止，暫停按鍵 sbit shujia = P3^4。//繼電器控制電動(dòng)機(jī)通電位 sbit miao =P1^4。 sbit BELL=P1^0。有容器到來檢測(cè)接近開關(guān)在模擬系統(tǒng)中我用按鍵 JISHU來代替，當(dāng)檢測(cè)到有瓶子時(shí)，即按住 JISHU鍵時(shí)，開始加料，加料時(shí)間到擋板開始轉(zhuǎn)動(dòng) 90度，灌裝滿的瓶子通過后擋板繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 90度回到擋住狀態(tài)，一次工作完成。 如下圖 37 所示，分別由復(fù)位電路部分、電源電路部分、按鍵檢測(cè)電路部分、指示燈電路部分、顯示電路部分、單片機(jī)電路部分、電動(dòng)機(jī)電路部分和步進(jìn)電機(jī)接口部分組成。這是整個(gè)工作的部分，當(dāng)瓶子在加料時(shí)間未到時(shí)突然滑倒，從擋板下方過去，接近開關(guān)檢測(cè)不到瓶子時(shí)，此時(shí)報(bào)警器響，提醒工作人員出現(xiàn)異常情況，并且未灌裝完 成的產(chǎn)品不計(jì)入產(chǎn)量中，還有一種情況是原料儲(chǔ)存容器中沒有原料時(shí)也會(huì)報(bào)警，提醒工作人員，此時(shí)不進(jìn)行加料工作。 圖 32 顯示電路 各功能指示電路 如下圖 33所示，為主軸電機(jī)控制電路，利用 PNP三極管從而來控制繼電器實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止。由于此水閥采用橡膠密封，故對(duì)工作介質(zhì)的清潔度大大降低，具有反應(yīng)迅速，可靠性能高等特點(diǎn)，開啟與關(guān)斷時(shí)間分別有 5ms，完全足夠此系統(tǒng)的精度設(shè)置為 ，其實(shí)系統(tǒng)的精度還可以設(shè)置的更高，但在工業(yè)中完全不需要太高的精度，只要足夠使用就可以了。電磁水開關(guān)結(jié)構(gòu)圖如 211 所示，最終選擇的此電磁水開關(guān)的實(shí)物圖如圖 212所示。 圖 29 減速箱與電機(jī)配合圖 圖 210 減速箱與電機(jī)配合實(shí)物圖 電磁水開關(guān)性能描述 電磁水開關(guān)（水閥）原理 電磁水開關(guān)主要由導(dǎo)閥和主閥組成，主閥采用橡膠密封結(jié)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)需要的功率 Po按下式計(jì)算： ηPP aw0? 式中 pw 工作機(jī)所需的功率， KW ?a 從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)間各運(yùn)動(dòng)副的總機(jī)械效率 工作機(jī)所需功率 pw 一般根據(jù)工作機(jī)的生產(chǎn)阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算： 1000ηFP wvw ? 或 者 9550ηTnP ? 式中 F 工作機(jī)的生產(chǎn)阻力， N； v 工作機(jī)的速度， m/s； T 工作機(jī)的阻力矩， N/m； nw 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速， r/min； ?w 工作機(jī)的效率 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 總效率按下式計(jì)算： ????? na ...321? 式中???? n...321分別為運(yùn)動(dòng)鏈中各運(yùn)動(dòng)副（如齒輪、軸承及聯(lián)軸器等）的效率。選擇電動(dòng)機(jī)首先要解決的問題是功率的確定： 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的功率選擇的是否合適，對(duì)其工作和經(jīng)濟(jì)都有影響：如采用功率小于工作機(jī)的要求功率，就不能保證工作機(jī)的正常工作，甚至使用時(shí)間久了電動(dòng)機(jī)因?yàn)殚L(zhǎng)期過載而過早損壞；如果電動(dòng)機(jī)的額定功率大于所要求的功率，則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，容量也未得到充分利用，以致制造成本高，而且浪費(fèi) [7]。 圖 25 實(shí)物圖 圖 26 內(nèi)部原理圖 紅外對(duì)射傳感器 紅外對(duì)射傳感器選用的是一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)紅外接受管組成，用來檢測(cè) 檢測(cè)加料容器內(nèi)的原材料是否用完的檢測(cè)， 正常情況下接收管可以檢測(cè)到有發(fā)光二極管發(fā)出的光，單片機(jī)檢測(cè)到的是高電平信號(hào)，表示容器內(nèi)的原 材料沒有用完，所以系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行灌裝工作；當(dāng)紅外接受管接受不到光線，單片機(jī)檢測(cè)到的是低電平信號(hào)，表示容器內(nèi)的原材料已用完，則開始下一步的報(bào)警信號(hào)，同時(shí)灌裝部基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 分的系統(tǒng)停止工作，其功能演示圖如下圖 27所示，本系統(tǒng)中選用的是凌創(chuàng)傳感器廠的 M12對(duì)射傳感器，如下圖 28所示 [6]。本設(shè)計(jì)選用的是鴻龍牌的 JQX38F小型大功率繼電器，參數(shù)選擇為：線圈電壓 AC380V；額定電流 40A；觸點(diǎn)數(shù) 6觸點(diǎn)（三常開，三常閉）。所以其工作原理為：電磁鐵通電時(shí)，把銜鐵吸下來使 D和 E接觸，工作電路閉合。閉合開關(guān) S，銜鐵被電磁鐵吸下來，動(dòng)觸點(diǎn)同時(shí)與兩個(gè)靜觸點(diǎn)接觸，使 D、 E間連通。電磁繼電器工作電路可分為低壓控制電路和 高壓工作電路組成?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng) .單片機(jī)經(jīng)過 3， 3 代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 CPU功能在不斷增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引腳實(shí)現(xiàn)多功能 化，以及低電壓低功耗 [3]。 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 第二章 硬件系統(tǒng)的主要器件選擇與說明 系統(tǒng)硬件模塊關(guān)系 各硬件模塊關(guān)系圖如圖 21所示。本設(shè)計(jì)選用的是鴻龍牌的 JQX38F小型大功率繼電器，參數(shù)選擇為：線圈電壓 AC380V；額定電流 40A；觸點(diǎn)數(shù) 6觸點(diǎn)（三常開，三常閉）。本系統(tǒng)中，采用了數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示，節(jié)省單片機(jī)的內(nèi)部資源。 方案二：采用四位 LED七段數(shù)碼管顯示灌裝量的時(shí)間和生產(chǎn)個(gè)數(shù)，不需要利用相應(yīng)的控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程也不需要花太多的時(shí)間，同時(shí)數(shù)碼管的顯示亮度比 LCD要高很多，對(duì)在工廠工作很有實(shí)用性。 圖 12 原料檢測(cè)裝置 圖 13 加料檢測(cè)裝置 （ 5） 顯示與按鍵輸入模塊 根據(jù)題目要求，灌裝量的時(shí)間和生產(chǎn)個(gè)數(shù)需要由人工設(shè)定，并能實(shí)時(shí)顯示。 它是 利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐罚_(dá)到一定的控制目的。 方案一：利用兩個(gè)紅外線傳感器和一個(gè)直流小電機(jī)來實(shí)現(xiàn)擋板的功能，由于直流小電機(jī)的存在，基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 在系統(tǒng)搭建的時(shí)候要用到變壓器降低 220V 的交流電，還要用到整流橋?qū)⒔档偷慕涣麟娮兂芍绷麟姾蠊┙o直流小電機(jī)使用，這將增加控制系統(tǒng)的成本；同時(shí)，小電機(jī)轉(zhuǎn)速快，控制起來不太容易。 （ 2）驅(qū)動(dòng)模塊 依據(jù)設(shè)計(jì)要求，智能控制傳送帶電機(jī)工作，首先需要給傳送帶電機(jī)輸入電壓，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是用弱電控制 220V 的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓，所以利用繼電器來實(shí)現(xiàn)其功能。 但 PLC還是有一定的缺陷，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一、它只能對(duì)給定的一種容積的容器灌裝，這樣的生產(chǎn)線不適用于產(chǎn)品多樣化的灌裝，并且若采用設(shè)定不同初始值的若干機(jī)器來滿足要求將會(huì)造成成本以及人力的浪費(fèi)；二、同樣的灌裝技術(shù)應(yīng)用到家具生活方面就不夠人性化，因?yàn)榧揖呱钪惺⒀b液體的容器體積不定，這時(shí)候應(yīng)用定容自動(dòng)灌裝就很不方便了。為實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，分別做了幾種不同的設(shè)計(jì)方案并進(jìn) 行了論證。 （ 4）用兩個(gè)四位數(shù)碼管分別顯示灌裝的個(gè)數(shù)和單個(gè)灌裝量的時(shí)間。灌裝的量的時(shí)間可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，可自動(dòng)記憶調(diào)試時(shí)人工控制灌裝的時(shí)間，生產(chǎn)時(shí)用以控制同種產(chǎn)品灌裝的時(shí)間，也可在線上更改灌裝的量的時(shí)間，以達(dá)到自己的灌裝的要求。 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 第一章 系統(tǒng)方案的選擇與論證 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述 此畢業(yè)設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)飲料或者其他液體產(chǎn)品的自動(dòng)灌裝，由于資金有限，不能夠搭建起真正的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)，只能夠模擬實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌裝的功能，對(duì)于此模擬灌裝系 統(tǒng)有以下幾點(diǎn)需要說明： (1) 關(guān)于皮帶運(yùn)輸，經(jīng)過網(wǎng)上查找資料選用了速度可調(diào)的電機(jī)，配合皮帶以實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸容器，由于價(jià)格的原因，在模擬系統(tǒng)中是通過繼電器來控制發(fā)光二級(jí)管點(diǎn)亮與熄滅來模擬電機(jī)的工作狀態(tài)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮表示主軸電機(jī)開始工作（即自動(dòng)灌裝系統(tǒng)開始工作）；發(fā)光二極管熄滅表示主軸電機(jī)停止工作（即自動(dòng)灌裝系統(tǒng)停止工作）。 1895 年市場(chǎng)上出現(xiàn)玻璃瓶灌裝機(jī)； 1902年出現(xiàn)壓力灌裝機(jī)； 20世紀(jì)末，德國(guó)制造出自動(dòng)啤酒灌裝和壓蓋機(jī)，灌裝得到了飛速發(fā)展?；?51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 基于 AT89S52 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 引 言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域中大量使用，自動(dòng)控制技術(shù)起著愈來愈重要的作用，人們的生產(chǎn)生活中已經(jīng)離不開自動(dòng)控制，并且，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化水平也越來越高 [1]。 礦泉水、啤酒、乳品飲料、植物油、調(diào)味品和各種酒類產(chǎn)品在我們的生活中司空見慣，液體灌裝伴隨著飲料工業(yè)的產(chǎn)生而出現(xiàn)，并隨其發(fā)展而不斷地進(jìn)步。采用三相異步電機(jī)和減速器帶動(dòng)傳送帶不僅價(jià)格低廉，且具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)，控制對(duì)象為各種不同容積的水飲料產(chǎn)品。 （ 3）灌裝的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)范圍： 0～ 9999個(gè)。系統(tǒng)的框 圖基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 如圖 11所示。 PLC是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，它采用可 編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí) /計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 基于以上兩種方案的分析比較， 結(jié)合機(jī)電一體化的發(fā)展要求以及本設(shè)計(jì)的具體情況需求， 最終決定采用方案二，以 AT89S52單片機(jī)作為控制核心來 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌裝的功能。 （ 3） 擋板驅(qū)動(dòng)模塊 在本設(shè)計(jì)中，要對(duì)傳送帶上的瓶子進(jìn)行攔截，使其能夠安全穩(wěn)定地灌裝， 對(duì)擋板驅(qū)動(dòng)模塊有以下兩種方案。在此系統(tǒng)中我選用的 是一種常用的小電流 主令電器 —— 行程開關(guān) 。 報(bào)警檢測(cè)模塊是檢測(cè)在加料過程中出現(xiàn)異常情況的時(shí)候報(bào)警，一個(gè)是利用光電傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)加料容器內(nèi)的原材料是否用完的檢測(cè)，如果用完則報(bào)警，同時(shí)灌裝部分系統(tǒng)停止工作，原料檢測(cè)裝置如下圖 12 所示，當(dāng)原料儲(chǔ)存器中有原料時(shí)，浮壺在液體上方，則檢測(cè)部分中是透明部分，不能擋住光電傳感器，此時(shí)正常工作，當(dāng)沒有原來時(shí)，浮壺會(huì)隨這原料的下降而下降，當(dāng)下降到擋光部分在檢測(cè)部分中時(shí)光電傳感器檢測(cè)不到信號(hào)，此時(shí)系統(tǒng)報(bào)警提示加原料，直到原料加到擋光部分上移后系統(tǒng)正常工作；一個(gè)是在自動(dòng)灌裝的時(shí)候 出現(xiàn)正在加料的容器突然反倒或者容器在加料還沒有完成的時(shí)候加料檢測(cè)傳感器檢測(cè)不到有容器存在的時(shí)候體統(tǒng)開始報(bào)警，并且停止加料，加料檢測(cè)裝置如下圖 13 所示當(dāng)有容器時(shí)檢測(cè)到低電平開始加料，沒有容器時(shí)為高點(diǎn)平，系統(tǒng)不加料，當(dāng)在加料過程中突然檢測(cè)不到容器時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。但由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，控制器資源占用較多，其成本也偏高，在顯示信息量比較少的設(shè)計(jì)中不宜采用。 根據(jù)以上論述，采用方案二。 利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關(guān)，達(dá)到用低電壓控制高電壓，既能夠遠(yuǎn)距離控制又達(dá)到自動(dòng)控制的目的。 (5)顯示用 LED 數(shù)碼管顯示灌裝量的時(shí)間和生產(chǎn)個(gè)數(shù)，采用單按鍵進(jìn)行灌裝量的時(shí)間和生產(chǎn)個(gè)數(shù)的設(shè)定。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路等。另外， AT89S52 可降基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。 圖 22 AT89S52引腳圖 繼電器性能描述 電磁繼電器基本構(gòu)造與工作原理 電磁繼電器的基本原理如圖 23所示， A是電磁鐵， B是銜鐵， C是彈簧， D是動(dòng)觸點(diǎn)， E是靜觸點(diǎn)。用手指將動(dòng)觸點(diǎn)壓下，則 D、 E間因動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接觸而將工作電路接通，小燈泡 L發(fā)光。銜鐵在彈簧的拉力作用下回到原來的位置，動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)分開，工作電路 被切斷，小燈泡 L不發(fā)光。 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 圖 23 電磁繼電器原理圖 圖 24 電磁繼電器實(shí)物圖 用電磁繼電器控制電路的好處：用低電壓控制高電壓；遠(yuǎn)距離控制；自動(dòng)控制。 在 電氣控制系統(tǒng) 中，位置開關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè) ，在此系統(tǒng)中當(dāng)有容器過來時(shí)碰到 行程開關(guān)，控制芯片接受到此行程開關(guān)的信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，在此系統(tǒng)中我所選用的行