【正文】 opment, human needs, factories and workshops daily production of tens of thousands of products. In the past could count on artificial brushes, Due to the huge volume production with such a fast speed manual counting is not the way to achieve good accuracy with the realtime . Therefore automatic counting systems are now industrial production integral part. However, a good automatic counting systems must have good data collection methods and improve the control system. Based on the issues that SCM products automatic counting systems data acquisition and control design also emerged. This paper studies the use of MCU automatic counting systems development, data collection and the entire counting system control. Mainly use photoelectric sensors, capacitive sensors, inductive sensors for different products for data collection, guarantee realtime data acquisition and accuracy. In control design, using distributed control system mode. From a PC and the Big Three microprocessor, PC for the centralized management, microcontroller for decentralized control, PC and through munication between the microcontroller interface for data munications. In addition, the system has been optimized, such as the amplification of the signal waveform in the transformation and in particular, the system39。本課題即基于單片機(jī)的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng) —— 數(shù)據(jù)采集與控制設(shè)計(jì)也就應(yīng)運(yùn)而生。然而一個(gè)優(yōu)良的自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)必須擁有良好的數(shù)據(jù)采集方式和完善的控制系統(tǒng)。能夠廣泛的應(yīng)用于工廠、車(chē)間，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)過(guò)程的自動(dòng)化，大 大提高了生產(chǎn)效率，能為企業(yè)帶來(lái)更高的效益。常見(jiàn)的有利用 A/D 芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換的原理采集例如電壓、電流、溫度、壓力等模擬量； 利用編碼器將幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的原理采集例如角度、速度等物理量 ； 利用電感式接近開(kāi)關(guān)電渦流效應(yīng)來(lái)檢測(cè)金屬物品的通過(guò) ； 利用電容式接近開(kāi)關(guān) 電容介電常數(shù)變化 的原理來(lái)檢測(cè)物體的通過(guò) ； 利用 光電傳感器光束是否被遮擋 來(lái)檢 測(cè) 物體的有或 無(wú) 。常見(jiàn)的逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器有 8位分辨率的 ADC0809， 12位分辨率的 AD574；常見(jiàn)的雙斜積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器有 3 位半的 MC14433,4 位半的ICL7135。 其結(jié)構(gòu)如圖 1— 1所示。 ⑸ 光電傳感器采集數(shù)據(jù) 光電傳感器是利用被檢測(cè)物體對(duì)光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測(cè)物體的有無(wú)，其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均可檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)物體是不透明時(shí)，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)是最可靠的檢測(cè)模式。 圖 1— 7 光纖式光電開(kāi)關(guān) 光電傳感器的優(yōu)點(diǎn)是 光電器件響應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，具有較高的可靠性和可行性。相對(duì)集中的管理方 式有利于實(shí)現(xiàn)功能標(biāo)準(zhǔn)化的模塊化設(shè)計(jì)，與計(jì)算機(jī)多級(jí)控制相比，集散控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上更加靈活，布局更加合理，成本更低。 當(dāng) 電感式接近開(kāi)關(guān)所在的生產(chǎn)線上有金屬產(chǎn)品靠近時(shí)，由于渦流效應(yīng)，產(chǎn)生低 7 電平，該信號(hào)經(jīng)處理后傳給單片機(jī) T0 端，該單片機(jī)進(jìn)行一次計(jì)數(shù)。反應(yīng)快、不易受干擾。 MCS— 51 系列單片機(jī)是 8 位機(jī)的代表 , 在我國(guó)有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng) 。振蕩頻率由石英晶體的諧振頻率確定，此處振蕩頻率是 12MHz。斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，其輸出在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2由復(fù)位電路采樣一次。 圖 2— 3 X5045與單片機(jī)的連接 看門(mén)狗定時(shí)器的作用是通過(guò)監(jiān)視 WDI輸入來(lái)監(jiān)視單片機(jī)的工作狀態(tài)來(lái)決定是否激活。濾波器要加屏蔽外殼，并使其接地良好；進(jìn)線端與出 線端要嚴(yán)格分開(kāi)，以防止感應(yīng)和輻射耦合。 ⑶ 屏蔽和接地 在工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)難免有 電磁干擾 會(huì)竄入單片機(jī)，影響系統(tǒng)工作。 圖 2— 7 電容式接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)非金屬物品原理圖 工作流程如下： 當(dāng)非金屬物體 移向 電容式 接近開(kāi)關(guān)時(shí)，物體和接近開(kāi)關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化 ，輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后加到單片機(jī)的輸入端，從而進(jìn)行一次計(jì)數(shù)。 圖 2— 9 電路設(shè)計(jì)原理圖 16 ① 信號(hào)預(yù)處理電路 信號(hào)預(yù)處理電路如圖 2— 10 所示。當(dāng)傳輸線上的電容較大時(shí)，波形的上升沿將明顯變壞；當(dāng)傳輸線較長(zhǎng)，而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時(shí)，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象；當(dāng)其他脈沖信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信 號(hào)時(shí)，信號(hào)上將出現(xiàn)附加的噪聲。 PC機(jī)程序采用 VISUAL BASIC 語(yǔ)言，單片機(jī) 程序 采用匯編語(yǔ)言。 匯編語(yǔ)言有以下特點(diǎn)： ⑴ 指令容易理解、記憶，用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序可讀性好。以單片機(jī) 1為例。當(dāng) PC 受干擾出現(xiàn)錯(cuò)誤，程序便 脫離正常軌道“亂飛”，當(dāng)亂飛到某雙字節(jié)指令，若取指令時(shí)刻落在操作數(shù)上，誤將操作數(shù)當(dāng)作操作碼，程序?qū)⒊鲥e(cuò)。因此先要合理設(shè)計(jì)陷阱，其次要將陷阱安排在適當(dāng)?shù)奈恢?。如某?yīng)用系統(tǒng)雖未用到外部中斷 1，外部中斷 1 的中斷服務(wù)程序可為如下形式： NOP NOP RETI 返回指令可用“ RETI”，也可用“ LJMP 0000H”。而軟件看門(mén)狗可有效地解決這類(lèi)問(wèn)題。 本章小結(jié) 本章分析了課題采用的 VISUAL BASIC 語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的優(yōu) 點(diǎn)，并且重點(diǎn)闡明了基于硬件系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括 PC 機(jī)的程序流程圖、單片機(jī)的程序 流程圖。當(dāng)串行口以方式 2 或方式 3接收時(shí)，若 SM2＝ 1，只有當(dāng)接收到的第 9 位數(shù)據(jù)（ RB8）為 1 時(shí)，才將數(shù)據(jù)送入接收緩沖器 SBUF，并使 RI 置 1，申請(qǐng)中斷，否則數(shù)據(jù)將丟失；若 SM2＝ 0，則無(wú)論第 9 位數(shù)據(jù)（ RBS）是 1 還是 0，都能將數(shù)據(jù)裝 入 SBUF，并且發(fā)中斷。 這樣，保證實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與從機(jī)的通信。 系統(tǒng)的實(shí)際效果 在實(shí)驗(yàn)時(shí) 用 ST1101 單光束直射取樣式光電傳感 器 進(jìn)行 調(diào)試?？刂品绞絼t會(huì)趨向于性能更加優(yōu)越、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單的方向前行 本章小節(jié) 本系統(tǒng)利用傳感器對(duì)物品進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，用三極管與觸發(fā)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)分散控制， PC 機(jī)實(shí)現(xiàn)集中管理。在調(diào)試時(shí)針對(duì)不足之處也在不斷的改進(jìn)。 29 致 謝 四年的本科學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束 ,在本人做畢業(yè)設(shè)計(jì)中，得到了我的導(dǎo)師吳雯的悉心指導(dǎo)和無(wú)私幫助。Maintenance Guide, 2020 31 附錄 一 系統(tǒng)硬件圖 附圖 1 系統(tǒng)硬件圖 32 附錄 二 系統(tǒng)程序 PC 機(jī)程序： Private Sub Command1_Click() Dim Instring As String =2 =”2400,0,8,1” =0 =True =1 Do DoEvents Loop Until =2 Instring= ?從機(jī) 1記數(shù)高位處理 =0 Do DoEvents Loop Until =2 Instring= ?從機(jī) 1記數(shù)低位處理 =0 =2 Do DoEvents Loop Until =2 Instring= ?從機(jī) 2記數(shù)高位處理 33 =0 Do DoEvents Loop Until =2 Instring= ?從機(jī) 2記數(shù)低位處理 =0 =3 Do DoEvents Loop Until =2 Instring= ?從機(jī) 3記數(shù)高位處理 =0 Do DoEvents Loop Until =2 Instring= ?從機(jī) 3記數(shù)低位處理 =0 =False End Sub 34 單片機(jī)程序： 以從機(jī) 1 為例，程序如下 NAME EQU 1 ；第一臺(tái)單片機(jī)定義從機(jī)名為 1 ORG 0000 LJMP MAIN ORG 002BH LJMP INTS MAIN: MOV TMOD,25 ；設(shè)置 T1 工作于定時(shí)器的方式 2， T0工作于計(jì)數(shù)器的方式 1 SETB TR0 ；啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 T0 MOV TH1,0FAH ；給 TH1 賦初值 MOV TL1,0FAH ；給 TL1 賦初值 MOV SCON,0D0H ；設(shè)置串口工作于方式 3 SETB EA ；單片機(jī)總中斷允許 SETB ES ；允許串口中斷 JLMP $ ；主程序結(jié)束，進(jìn)入死循環(huán) INTS: JB TI,SLAB1 MOV A,SBUF CJNE A,NAME,SLAB3 MOV SBUF,TH0 CLR F SLAB3: CLR RI RETI SLAB1: JNB F,SLAB2 MOV SBUF,TL0 MOV TH0,0 35 MOV TL0,0 SETB F SLAB2: CLR TI RETI END