【正文】 單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。 （ 2）鏡反射式光電開關：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關發(fā)射器發(fā)出的光線經過反射鏡反射回接收器，當被 檢測物體經過且完全阻斷光線時，光電開關就產生了檢測開關信號。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。光束不間斷地發(fā)射， 或者改變脈沖寬度。 光電二極管的 PN 結在沒有光照時和普通二極管一樣具有單向導電性 , 使用時處于反向偏置 。而光電傳感器(光電開關 )是光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射， 當被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號，以達到檢測的目的 。 RST引腳出現(xiàn)的高電平將會隨著對電容 C的充電過程而逐漸回落，為了保證 RST引叫出現(xiàn)的高電平持續(xù)兩個機器周期以上的時間，須合理地選擇其電阻和電容的參數(shù)值，而電阻和電容參數(shù)的取值隨著時鐘頻率的不同而變化。 AT89S51單片機內部集成 4個可編程的并行 I/O口（ P0P3），每個輸出接口電路都具有鎖存器和驅動器，輸入接口電路具有三態(tài)門控制，這是接口電路的基本特征。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的 PSEN 信號。 18 P2口： P2是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4個 TTL邏輯門電路。 EA /VPP（ 31 腳）為內外程序存儲器選擇控制引腳，當 EA 為低電位時，單片機從外部程序存儲器取指令；當 EA 接高電平時，單片機從內部程序存儲器取指令。下面就以 51 單片機 AT89S51 為例介紹其硬件連接方法。本文設計了一種自動 計數(shù)和顯示的 裝置系統(tǒng)，利用傳感器檢測產品，并與單片機接口，輸出 的開關信號控制產品的自動 計數(shù) ，另外由單片機控制數(shù)碼管的顯示 。 表 211 電動機的技術參數(shù) 型號 額定功率（ KW） 定子電流 （ A） 轉 速（ r/min） 最大轉 矩 堵轉轉 矩 堵轉電流 效率（ %） 功率因數(shù) YZ112M6 920 減速器的選擇 根據(jù)帶速，傳動滾筒直徑和電動機轉速推知減速器的傳動比為： 6 0 3 . 1 4 9 2 0 0 . 5 6 0 2 4 . 0 7i n D v?? ? ? ? ? 式（ ） 14 由機械手冊查得，蝸桿減速器的結構簡單，尺寸緊 湊，效率低，適用于載荷較小。工業(yè)上常采用交流電動機。 由參考文獻 [4],其值根據(jù)幾何條件確定，一般單滾筒驅動取 ～ ,折合 ? = ?190 ～ ?210 ，此處取 ?190 ； ??e —— 歐拉系數(shù)， 由參考文獻 [4],見表 29。 10 圓周驅動力和傳動滾筒軸功率 在一般帶式輸送機傳動滾筒上所需要的圓周力 UF 可用空載運行阻力 HF 、物料水平輸送的附加阻力 NF 、物料輸送的提升阻力之和 nF 以及特種阻力之和 SF 等四種阻力的和表示。自動拉緊裝置不但能根據(jù)主動滾筒的牽引力來自動調整拉緊力，而且還能補償膠帶的伸長。螺旋拉緊裝置 結構 簡單，拉緊行程小，適用于短距離 輸送機 ， 此拉緊裝置所需的拉緊力一般通 過絲杠手動調整，適用 于長度 80m 以內的短距離輸送機。 常見的拉緊裝置有重力拉緊裝置、螺旋拉緊裝置、固定絞車拉緊裝置、自動拉緊裝置等。 表 26 托輥輥徑與 帶速、 轉速的關系（ r/min） 輥徑(mm) 89 172 215 268 344 429 537 108 142 177 221 283 354 442 557 133 144 180 230 287 359 453 575 159 120 150 192 240 300 379 481 601 194 123 158 197 246 310 394 492 219 275 349 436 567 已確定輸送帶寬度 B=500mm，且?guī)?v=1m/s，再綜合以上情況 , 根據(jù)表 21和表 22, 選用托輥直徑 89mm?；爻掏休伩煞譃椋浩叫邢峦休仭⒙菪休?、 V形托輥等。 滾筒軸承座潤滑方式亦與傳遞滾筒相同。 傳動滾筒的直徑與長度符合《 GB/T 988— 1991 帶式輸送機滾筒基本參數(shù)與尺寸》的規(guī)定。 彈性套柱銷聯(lián)軸器：具有撓性元件，依靠彈性套與半聯(lián)軸器凸緣上圓孔間的間隙以及彈性套的變形 ,不但具有位移補償能力，而且具有良好的緩沖吸振能力，因此適用于這里啟動頻繁、有沖擊振動的場合。 根據(jù)輸送機類型、結構以及工況，考慮經濟成本，此設計的輸送帶心層材料選用 4 層的棉帆布帶 [4]。帶式輸送裝置的各輥軸軸承都采用滾動軸承，以減小運轉中的摩擦阻力和功率消耗。 2 2 皮帶運輸機設計 概述 帶式輸 送機的簡介 帶式輸送機是連續(xù)運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業(yè)部門及交通運輸部門中主要用來運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。設計參數(shù)為： 1. 單箱產品計數(shù)個數(shù)為 100，統(tǒng)計當天總共裝箱產品數(shù)目 2. 皮帶速度為 1 米 /秒 本設計主要分為兩大塊，即皮帶運輸機設計和自動控制設計。它是靠膠帶的連續(xù)運動傳送各種物料的 機器。皮帶運輸機又名膠帶輸送機、帶式輸送機。 設計方案綜述 本課題擬設計一臺帶產品計數(shù)功能的裝箱用皮帶輸送機。 (2)自動控制部分的設計以單片機 AT89S51 為核心，傳感器檢測信號送入單片機，再經單片機處理后輸出，在數(shù)碼管上顯示出來。傳動滾筒驅動輸送帶的能力與輸送帶在傳動滾筒上的包角大小有關，包角大時傳動能力大，而改向滾筒就用于增大傳動包角。 自動包裝機所用帶式輸送裝置多為輕型或特輕載荷類型，要求傳送帶結構緊湊、輕巧。減速器與滾筒聯(lián)接處轉速低，但有一定載荷，兩軸也不在同一基礎上，有相對偏差，因而選用滑塊聯(lián)軸器。用戶需要光面?zhèn)鲃訚L筒時，需特殊訂貨。由于改向滾筒較傳動滾筒要求的承載能力較低，通常其表面選用光面。其中承載托輥分為：槽形托輥、緩沖托輥、調心托輥、平行上托輥等。托輥直徑與輸送機帶速的關系見表 26。每部帶式輸送機都有若干個接頭，可能在某一時間接頭會出現(xiàn)問題，必須截頭重做，拉緊裝置為帶式輸送機準備了負荷以外的輸送帶，這樣接頭故障就可以通過放松拉緊裝置重新接頭來解決。 （ 2）螺旋拉緊裝置。 （ 4） 自動 拉緊裝置。 已知 1m/sv? ， ? ， ? ，解得 skg/ ? ， htQ /45? ， 18000?n 。 圖 25 作用于輸送帶的張力 11 為保證輸送帶工作時不打滑，需在回程帶上保證最小張力 min2F 按式（ ）進行計算： 11maxmin2 ?? ??eFF U 式（ ） 式中 UmaxF —— 輸送機滿載啟動或制動時出現(xiàn)的最大圓周驅動力， 由參考文獻 [4],啟動時 UAFK?UmaxF ,啟動系數(shù) ?AK ～ ； ? —— 傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)， 由參考文獻 [4],見表 28； ? — — 輸送帶在所有傳動滾筒上的圍包角， rad 。電動機有交流電動機和直流電動機之分 .由于直流電動機需要直流電源，結構較復雜，價格 較高，維護比較不方便，因此無特殊要求時不宜采用。選用的電動機的技術參數(shù)如表 211。由于單片機具有位處理功能，所以可以實現(xiàn)開關量的控制。 圖 31 最小 的單片機應用系統(tǒng) 16 單片機要正常運行，必須具備一定的硬件條件，其中最主要的就是三個基本條件： 1.電源正常； ； 。 如 圖 32所示電容 C和電阻 R 構成了單片機上電自動復位電路，復位后，單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序，并初始化一些專用寄存器為復位狀態(tài)值，受影響的專用寄存器如表 31所示： 表 31 專用存儲器的 復位狀態(tài)值 寄存器 狀態(tài) 寄存器 狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0 P3 FFH SCON 00H IP xxx00000H SBUF 不確定 IE 0xx00000H PCON 0xxx0000H TMOD 00H 控制引腳 EA 接法。作輸入口使用時，因內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 PSEN ：程序存儲器允許（ PSEN ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖 。 CPU和外圍設備進行信息交換都要通過接口電路來進行。 在復位電路上電的瞬間， RC電路充電， RST引腳出現(xiàn)高電平。 圖 36 使用片內振蕩器接法 圖 37 使用片外振蕩器接法 傳感器 基本原理 傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。 發(fā)射器 發(fā)出的光采用不同形式接觸被測物后照射在受光器上 , 而接受器是在光照射下產生電流 (或電導率發(fā)生變化 ) , 即所謂的具有光電效應的光敏元件 , 常用的有光電二極管、光電三極管、光電池管。 發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，發(fā)光二極管 (LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。 （ 4） 分辨率高 能通過高級設計技術使投光光束集中在小光點，或通過構成特殊的受光光學系統(tǒng)，來實現(xiàn)高分辨率。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關是首選的檢測模式。 由于產品為不透明物體， 綜合考慮上述分類，選用對射式光電開關。 如圖 39，是常見的數(shù)碼管產品的 內部結構。 24 顯示原理 LED 數(shù)碼管的 g～ a七個發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱之為字形碼，下面給出共陰極的數(shù)字字形碼見表 32。 傳感器檢測 單片機 數(shù)碼管顯示 26 檢測電路 圖 313 檢測電路 由參考文獻 [8],如圖 313，當檢測物通過傳感器時，傳感器檢測出的反射光，使電阻R2的兩端電壓呈高電壓狀態(tài)。 然后手動啟動產品輸送帶 ，安裝在中間架上的傳感器發(fā)射和接收裝置判斷是否有產品經過，當接收裝置能接收到發(fā)射裝置的紅外線信號表示沒有產品經過，繼續(xù)檢測；當接收裝置不能接收到發(fā)射裝置的紅外線信號表示有產品經過，通過圖 313 的檢測電路處理后 將信號送入單片機的 口，此時定時器 /計數(shù)器 T0自動加 1，表示有一個產品被計數(shù)。具體 顯示電路 圖 如圖 314 所示。 系統(tǒng)設計 控制系統(tǒng)組成及工作原理 本系統(tǒng)設計以單片機 AT89S51 為核心，實現(xiàn)檢測、計數(shù)、顯示的功用。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40根 I/O 端口來驅動，要知道一個 89S51 單片機可用的 I/O 端口才 32 個呢：），實 際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。當某一 23 字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。 （ 4）槽式光電開關：它通常采用標準的 U字型結構，其發(fā)射器和接收器分別位于 U型槽的兩邊，并形成一光軸，當被檢測物體經過 U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產生了開關量信號。 （ 6） 可實現(xiàn)顏色判別 通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合 而有所差異。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號 [9]。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個極 ——發(fā)射極和集電極，基極不引出，管殼同樣 開窗口，以便光線射入。即進行電信號 光信號 電信號的轉換。 在 AT89S51芯片內部，有一個振蕩器電路和時鐘發(fā)生器，引腳 XTAL1和 XTAL2之間介入晶體振蕩器和電容后構成內部時鐘方式。 （ 1）復位操作 RST引腳是復位信號的輸入端口，高電平有效。 XTAL1：振蕩器反向放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4個 TTL邏輯門電路。作為輸出口用時，每位能驅動 8個 TTL邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 對應的接線方法為： 40 腳（ VCC）電源引腳 ，工作時接 +5V 電源， 20 腳（ GND）為接地線。單片機所具有的這些優(yōu)點使之問世后得到了迅速的發(fā)展，廣泛應用在工業(yè)控制、儀器儀表、交通運輸、通信設備、家用電器等眾多領 域，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化器件。 由下式（ ），式（ ）可初步計算減速器的功率 1 1 1 2JBP P f f? 式（ ） 1 1 3 4RBP