【正文】 根據(jù)系 統(tǒng)的功能要求， 在理想情況下，各產(chǎn)品之間保持距離，不相互接觸，僅 需設(shè)計(jì)主程序 和計(jì)數(shù)滿 100 時(shí)調(diào)用的一個(gè)延時(shí)子程序 ， 由于本文只是做一個(gè)以機(jī)械為主的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，故具體程序在本文中沒給出， 具體流程圖見圖 315。當(dāng)物品通過這個(gè)傳感器時(shí)，遮蓋紅外線，接收器晶體管截止，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖輸出，這個(gè)負(fù)脈沖經(jīng)整形后用作計(jì)數(shù)脈沖。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù) 碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 （ 5）光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，可以對(duì)距離遠(yuǎn)的被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。 （ 7） 便于調(diào)整 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。 （ 2） 對(duì)檢測(cè)物體的限制少 由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理，所以不象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定在金屬，它可對(duì)玻璃 .塑料 .木材 .液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。工作時(shí)集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。 根據(jù) 接收器 所感知的信號(hào)判斷 被測(cè)對(duì)象的有無、形狀、方位和顏色時(shí) , 按 發(fā)射器 和 接收器 的相對(duì)位置不同可分為反射型和透過型兩種型式 , 見圖 32（ a）、（ b）。大多數(shù)的單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，這里 AT89S51單片機(jī)也采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。單片機(jī)在 RST高電瓶有效后的第二個(gè)機(jī)器周期開始執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，并在 RST變?yōu)榈碗娖角暗拿總€(gè)機(jī)器周期重復(fù)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作。 PDIP封裝 AS89S51單片機(jī)的引腳排列如 下 圖 33所示 圖 33 PDIP封裝 AS89S51單片機(jī)的引腳排列 存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路 [7] AT89S51單片機(jī)芯片內(nèi)配置有 4KB的 Flash程序存儲(chǔ)器和 128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM，根據(jù)需要可外擴(kuò)最大 64KB的程序存儲(chǔ)器和 64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，因此 AT89S51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可分為 4部分：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。做輸出端時(shí)，被外部拉低 P3口將用上拉電阻輸出電流。 P1口： P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位 雙向 I/O口， P1的輸出緩沖可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯門電路。當(dāng)采用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，連接方法如下圖31 所示，在晶振引腳 XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）引腳之間接入一個(gè)晶振，兩個(gè)引 17 腳對(duì)地分別再接入一個(gè)電容即可產(chǎn)生所需的時(shí)鐘信號(hào)，電容的容量一般在幾十皮法，如30PF。 單片機(jī)的應(yīng)用 為滿足各種各樣系統(tǒng)對(duì)控制功能的不同需求，以單片機(jī)為控制核心構(gòu)成的控制系統(tǒng)在規(guī)模、結(jié)構(gòu)、功能等方面將會(huì)有很大的不同，根據(jù)規(guī)?？筛爬ā⒒\統(tǒng)地劃分為基本應(yīng)用系統(tǒng)和和擴(kuò)展應(yīng)用系統(tǒng)。 選擇的減速器的技術(shù)參數(shù)如下表 212。 可得 6 0 1 0 0 0 1 ( 3 . 1 4 5 0 0 ) 3 8 . 2 2 / m i nnr? ? ? ? ?。 解得 N5..2412F min ?承 ， N2550F min ?回 表 210 初始計(jì)算張力時(shí)使用的輸送帶質(zhì)量 輸送機(jī)長度 mL/ 帶寬 mm/ 輸送帶質(zhì)量 1/ ??mkgqB 輸送帶厚度 mmd/ 50 (棉帆布帶 ) 500 650 800 1000 1200 1400 19 電動(dòng)機(jī)選擇 (1) 選擇電動(dòng)機(jī)的類型 電動(dòng)機(jī)是常用的原動(dòng)機(jī)，并且是系列化和標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。 輸送帶張力 輸送帶張力在整個(gè)長度上式變化的，影響因素很多，為保證輸送機(jī)的正常運(yùn)行，輸送帶張力必須滿足以下兩個(gè)條件： （ 1）在任何負(fù)載情況下， 作用在輸送帶上的張力應(yīng)使得全部傳動(dòng)滾筒上的圓周力是通過摩擦傳遞到輸送帶上，而輸送帶與滾筒間應(yīng)保證不打滑； （ 2）作用在輸送帶上的張力應(yīng)足夠大，使輸送帶在兩組托輥間的垂度小于一定值。 輸送能力 成件物品的輸送能力 由參考文獻(xiàn) [4]，按式（ ）、（ ）、（ ）計(jì)算。這種拉緊裝置的優(yōu)點(diǎn)是體積小，拉力大，可用于 500m 以上中等長度以上的輸送機(jī) 。它是利用重錘來自動(dòng)拉緊，由于重錘靠自重拉緊，所以它能保證拉緊力在各種工況下保持恒定不變，能自動(dòng)補(bǔ)償膠帶的伸長。 拉緊裝置是帶式輸送機(jī)不可缺少的重要組成部分，它的性能好壞直接影響帶式輸送機(jī)整體的性能，拉緊裝置的功能主要有以下幾點(diǎn)： （ 1）保證帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的足夠張力和驅(qū)動(dòng)裝置依靠摩擦傳動(dòng)所必須傳遞的摩擦牽引力，以帶動(dòng)輸送機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止輸送帶打滑； （ 2）保證承載分支最小張力點(diǎn)的必須張力，限制輸送帶在托輥之間的垂度，保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行； （ 3）補(bǔ)償塑性變形與過渡工況時(shí)輸送帶伸長量的變化。但輥?zhàn)拥闹睆讲荒芴?,輥?zhàn)又睆教?, 整個(gè)輸送機(jī)不配套 , 初期投資成本就高。托輥選擇是否合理 ,影響帶式輸送機(jī)的使用、維修 , 更會(huì)影響帶式輸送機(jī)使用壽命。改向滾筒的直徑一般比傳動(dòng)滾筒的直徑小一級(jí)。 同一直徑的滾筒有些還配備了幾種軸徑和軸承座中心距。 表 21 驅(qū)動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)裝置型式 功率范圍 /kW 備注 Y 系列電機(jī) 聯(lián)軸器 減速器 ～ 37 功率 W220k? 時(shí)電壓為 V380 功率 W220k? 時(shí)電壓為 V6000V3000 、 Y 系列電機(jī) 液力耦合器 減速器 45～ 315 電機(jī)滾筒傳動(dòng) ～ 55 其他驅(qū)動(dòng)型式 ? 355 用戶自行設(shè)計(jì) 5 由于本輸送機(jī)應(yīng)用于小功率場(chǎng)合，故選擇 Y 系列電機(jī) — 聯(lián)軸器 — 減速器。心層材料有棉帆布、尼龍帆布、聚酯帆布和鋼絲繩。如下圖22所示為輸送裝置原理圖。 拉緊裝置： 本設(shè)計(jì)輸送裝置長度較短，比較各種拉緊裝置，選用螺旋拉緊裝置。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對(duì)流水線上的產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，傳統(tǒng)的人工方法不僅容易漏計(jì)、錯(cuò)計(jì)，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，故在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)功能是運(yùn)輸機(jī)上具備的常用功能之一。本文以流水線生產(chǎn)為背景，設(shè)計(jì)了一種流水線生產(chǎn)中用于成件產(chǎn)品下線用的皮帶運(yùn)輸機(jī)， 其中 主要 包括輸送帶型號(hào)的選擇、帶的輸送能力及張力的計(jì)算，傳動(dòng)滾筒軸功率的計(jì)算和型號(hào)選擇，改向滾筒的型號(hào)選擇，托輥型號(hào)的選擇及輸送成件產(chǎn)品時(shí)托輥間距的確定，驅(qū)動(dòng)裝置即電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和減速器的計(jì)算和型號(hào)選擇，另外 綜合流水線生產(chǎn)的特點(diǎn)， 為了 減小人力，減少 產(chǎn)品 計(jì)數(shù)出錯(cuò)， 設(shè)計(jì)了一款以 AT89S51 單片機(jī)為核心的產(chǎn)品 自動(dòng) 計(jì)數(shù)器， 主要 包括 光電 傳感器的選擇 、檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)、單片機(jī)控制的數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)以及給整個(gè)電路供電的電源電路的設(shè)計(jì)，整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、緊湊 ，電路簡(jiǎn)單易懂且便于控制和維修 。它廣泛用于冶金、煤炭、農(nóng)業(yè)、水電、交通等部門。 驅(qū)動(dòng)裝 置： 根據(jù)工況以及設(shè)計(jì)要求，考慮成本，本設(shè)計(jì)選擇電機(jī) 減速器作為整個(gè)方案的驅(qū)動(dòng)裝置，由電機(jī)通過聯(lián)軸器、減速器帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。 在此設(shè)計(jì)中，該運(yùn)輸機(jī)用在工業(yè)生產(chǎn)的流水線中，用于成品的的下線過程，而且由于是運(yùn)輸輕型、小型產(chǎn)品， 故設(shè)計(jì)的要求比一般運(yùn)輸機(jī)較低。 由參考文獻(xiàn) [4]，如 圖 23 列出了 14種整機(jī)典型配置圖。此時(shí)要求包裝箱的對(duì)角線長度 A 不宜大于 400mm。 傳動(dòng)滾筒 傳動(dòng)滾筒是傳遞動(dòng)力的主要部件。 表 22 傳動(dòng)滾筒參數(shù) mm 帶寬 B 滾筒直徑 500 630 800 1000 1250 1400 光 膠 光 膠 光 膠 光 膠 光 膠 光 膠 500 √ 650 √ √ 800 √ √ √ √ √ √ 1000 √ √ √ √ √ 1200 √ √ √ √ √ 1400 √ √ √ √ √ 故根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)要求，我們選擇輕型、表面為膠面、直徑為 500mm 的傳動(dòng)滾筒， 6 滾筒軸承座采用通用的壓注油嘴潤滑。綜合傳動(dòng)滾筒，我們列出所選滾筒的基本參數(shù)如下表 24： 表 24 滾筒基本參數(shù) 滾 筒 帶寬（ mm） 直徑D（ mm） 軸承 型號(hào) 許用合力(KN) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Kg托輥直徑與帶寬的關(guān)系托輥輥徑與長度應(yīng)符合《 GB/T99021991帶式輸送機(jī)托輥基本參數(shù)與尺寸》的規(guī)定 , 見表 25（單位 mm） 。 輸送質(zhì)量大于 20 kg 的成件物品時(shí)，托輥間距不應(yīng)大于物品長度 (沿輸送方向 )的 1/2； 8 對(duì)于 20kg 以下的成件物品，托輥間距可取 1000mm。 D。根據(jù)輸送帶張力，亦可采用液壓缸作為動(dòng)力。 因?yàn)檫@里的輸送裝置長度為 12m，長度較小對(duì)照上述拉緊裝 置，所以選用螺旋拉緊裝置比較合適。 由參考文獻(xiàn) [5]中計(jì)算公式推導(dǎo)和簡(jiǎn)化， 得式（ ）： 10000 )40(10000 )300)(40(A QLvBL ????? 式 () 式中 L —— 輸送機(jī)長度， m ； B —— 輸送帶寬， mm； v —— 帶速， sm/ ； Q —— 輸送機(jī)小時(shí)生產(chǎn)能力， h/t 。 輸送帶下垂度校核 為了限制輸送帶在兩組托輥間的下垂度，作用在輸送帶上任意一點(diǎn)的最小張力 minF ，需按式（ ）和式（ ）進(jìn)行驗(yàn)算。 而在此自動(dòng)裝箱系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)須經(jīng)常啟 13 動(dòng)、制動(dòng)，所以要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過載能力大，應(yīng)選用起重及冶金用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，電壓 380V， YZ型。所以這里選用 CW 型圓弧圓柱蝸桿減速器，它適用于冶金，礦山，起重，運(yùn)輸，化工，建筑等機(jī)械設(shè)備的減速傳動(dòng)。單片機(jī)具有體積小、功能全、價(jià)格低廉的突出優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其軟件也非常豐富，并可將這些軟件嵌入到其他產(chǎn)品中，使其他產(chǎn)品具有豐富的智能。下面圖 32就是 AT89S51 最小化應(yīng)用（僅驅(qū)動(dòng) 1個(gè)發(fā)光二極管）的接線方法： 圖 32 AT89S51 最小化應(yīng)用 電路 工作電源：電源是單片機(jī)工作的動(dòng)力源泉 。 AT89S51 單片機(jī)的 主要引腳及功能 [7] VCC：電源電壓 GND：地 P0口： P0口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 P3口： P3口是一組帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 8位 I/O口。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址 0000HFFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。單片機(jī)在運(yùn)行過程中可能會(huì)受到外界的干擾使程序陷入死循環(huán)或“跑飛”，發(fā)生這種情況時(shí)需要將單片機(jī)復(fù)位，以重新啟動(dòng)運(yùn)行。在時(shí)鐘信號(hào)的控制 作用下，單片 20 機(jī)就如同一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，嚴(yán)格地按照規(guī)定的時(shí)序進(jìn)行工作。光電開關(guān)是一種電量傳感器，把電流或電壓的變化以光電的方式傳送出去。 光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外，還有對(duì)電信號(hào)放大的功能。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。因此，傳感器能長期使用。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開關(guān)是最可靠的檢測(cè)裝置。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。建立的表格如下所示： TABLE DB 3FH， 06H， 5BH， 4FH， 66H， 6DH， 7DH， 07H， 7FH， 6FH。 另外單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路根據(jù)工業(yè)流水線生產(chǎn)的特點(diǎn)，采用手動(dòng)復(fù)位，這樣方便 控制，減少發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)。計(jì)完后將這個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值 100 比較，不等于 100時(shí)繼續(xù)計(jì)數(shù)，當(dāng)它等于 100 時(shí)，計(jì)數(shù)器溢出， CPU 產(chǎn)生中斷，使傳送帶暫停 30s，方便計(jì)滿的 100 個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行。光傳感器的輸出電壓，經(jīng)過電容器 C1 和電阻 R3 組成微分電路、 Q1 組成的放大電路、電阻 R4 和電容 C2 組成的積分電路、 Q2 組成的輸出電路進(jìn)行輸出，該輸出與光傳感器的輸 出是 同相位的高電位輸出。 表 32 數(shù)碼管顯示數(shù)字的對(duì)應(yīng)字形碼 數(shù)字 字形碼 “ 0” 3FH “ 1” 06H “ 2” 5BH “ 3” 4FH “ 4” 66H “ 5” 6DH “ 6” 7DH “ 7” 07H “ 8” 7FH “ 9” 6FH 由于顯示的數(shù)字 0－ 9 的字形碼沒有規(guī)律可循， 寫程序時(shí) 只能采用查表的方式來完成我們所需的要求了。 圖 39 數(shù)碼管 驅(qū)動(dòng)方式 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 數(shù)碼管 產(chǎn)品簡(jiǎn)介 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè) “8” 可分為 1 位、 2 位、 4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管