【正文】 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)和無私幫助?？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。 這樣，保證實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與從機(jī)的通信。 本章小結(jié) 本章分析了課題采用的 VISUAL BASIC 語言與匯編語言的優(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。如某應(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”。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)。 匯編語言有以下特點(diǎn)： ⑴ 指令容易理解、記憶，用匯編語言編寫的程序可讀性好。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。 圖 2— 7 電容式接近開關(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 接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(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)。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，以防止感應(yīng)和輻射耦合。斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，其輸出在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2由復(fù)位電路采樣一次。 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) 。 當(dāng) 電感式接近開關(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)。 圖 1— 7 光纖式光電開關(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。 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，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)。常見的逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器有 8位分辨率的 ADC0809， 12位分辨率的 AD574；常見的雙斜積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器有 3 位半的 MC14433,4 位半的ICL7135。能夠廣泛的應(yīng)用于工廠、車間，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)過程的自動(dòng)化，大 大提高了生產(chǎn)效率，能為企業(yè)帶來更高的效益。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。 在控制設(shè)計(jì)上，則由原來的計(jì)算機(jī)多級(jí)控制系統(tǒng)發(fā)展為集散控制系統(tǒng) 。 3 圖 1— 1 電感式接近開關(guān) 利用這個(gè)接近開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)本課題對(duì)物品的采集， 然而電感式接近開關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是金屬物體。 其結(jié)構(gòu)如圖 1— 5所示。 因此，本課題 采用集散 控制系統(tǒng)， 是 由一臺(tái) PC 機(jī)和三臺(tái)單片機(jī)組 成 的二層結(jié)構(gòu)模式 。 采用集散 控制 系 8 統(tǒng) ，各單片機(jī) 完成分散 控制， PC 機(jī) 進(jìn)行 集中管理 ， 可靠性好， 結(jié)構(gòu)靈活，布局合理，成本較低。 電路如圖 2— 2 所示。由于單片 機(jī)必須周期性的觸發(fā) CS/WDI引腳以避免 RESET信號(hào)激活而使電路復(fù)位，所以 CS/WDI引腳必須在看門狗超時(shí) 時(shí)間終止之前受到由高至低信號(hào)的觸發(fā)。為了防止 電磁干擾從空間侵入 ，需 用鋼板做機(jī)殼將單片機(jī)系統(tǒng)屏蔽起來，再將外殼接地。 圖 2— 10 信號(hào)預(yù)處理電路 系統(tǒng)的信號(hào)預(yù)處理電路 由 二級(jí)電路構(gòu)成，第一級(jí)是由開關(guān)三極管組成的零偏置放大器，采用開關(guān)三極管可以保證放大器具有良好的高頻響應(yīng)。 VISUAL BASIC 語言 Visual Basic,簡(jiǎn)稱 VB。 假定各個(gè)車間每天的產(chǎn)品數(shù)量不會(huì)超過 65535，則每臺(tái)單片機(jī)可用計(jì)數(shù)器 0 的方式 1 對(duì)產(chǎn)品記數(shù)。 ① 軟件陷阱的設(shè)計(jì) 當(dāng)亂飛程序進(jìn)入非程序區(qū)，冗余指令便無法起作用。 在實(shí)際應(yīng)用中，采用環(huán)形中斷監(jiān)視系統(tǒng)。利用這一特性，便可實(shí)現(xiàn)主機(jī)與多個(gè)從機(jī)之間的串行通信。調(diào)試效果顯示 當(dāng)有顆粒通過 ST1101 后 ， 信號(hào)經(jīng)過放大整形 隔離 電路 后送給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行 一次計(jì)數(shù)。最終做出的系統(tǒng)有很多特色 與改進(jìn)。 30 參考文獻(xiàn) [1] 胡乾斌等 .單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 .華中科技大學(xué)出版社 , 1997 [2] 周航慈等 .單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) .北京航空航天大學(xué)出版社 , 1999 [3] 張志良 .單片機(jī)原理及控制技術(shù) .機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020 [4] 余永權(quán) .單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 .電子工業(yè)出版社 , 2020 [6] 胡漢 才 .單片機(jī)原理與接口技術(shù) .北京航空航天大學(xué)出版社 , 2020 [7] 朱定華 .微機(jī)原理與接口技術(shù) .北方交通大學(xué)出版社 , 2020 [8] 楊振江等 .智能儀表與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的新器件及應(yīng)用 .電子科技大學(xué)出社 , 2020 [9] 樓然苗等 .51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 .北京航空航天出版社， 2020 [10] 何立民 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù) .航空航天大學(xué)出版社， 2020 [11] 雷思孝等 .單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用 .西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [12] 沙占友等 .單片及外圍電路設(shè)計(jì) .電子工業(yè)出 版社， 2020 [13] 求是科技 .單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航 .人民郵電出版社， 2020 [14] 先鋒工作室 .單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例 .清華大學(xué)出版社， 2020 [15] 彭為 .單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講 .電子工業(yè)出版社， 2020 [16] 韓全立 . 單片機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用 .電子工業(yè)出版社， 2020 [17] 郁有文 .傳感器原理及工程應(yīng)用 .西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [18] 余瑞芬 .傳感器原理 .航空工業(yè)出版社， 2020 [19] 方康玲 .過程控制系統(tǒng) .武漢理工大學(xué)出版社， 2020 [20] Design Handbook, 2020 [21] Analog Converter Reference Manual Volume, 2020 [22] Sybex Complete PC Upgradeamp。在設(shè)計(jì)過程中針對(duì)隨時(shí)出現(xiàn)的問題和可能性都予以解決和實(shí)現(xiàn)。 圖 5— 1 施密特觸發(fā)器 對(duì)脈沖的整形 系統(tǒng)的 特點(diǎn) 與應(yīng)用 本系統(tǒng) 調(diào)試通過后 顯示出良好的性能，具有 廣泛的適用范圍。 圖 4— 1 PC 機(jī)與多臺(tái)單片機(jī)連接 25 在串行口控制寄存器 SCON 中，設(shè)有多處理機(jī)通信位 SM2（ SCON． 5）。則系統(tǒng)無法定時(shí)“喂狗”，硬件看門狗電路失效。通常用軟件陷阱來攔截亂飛的程序。 三臺(tái)單片機(jī) 分別 命名 為 1， 2， 3。 PC 機(jī) 與單片機(jī)之 間通過通訊接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊， PC 機(jī)每天定時(shí)與各單片機(jī)通信一次，以便了解各車間當(dāng)天的產(chǎn)品數(shù)量。 原理如圖 2— 9 所示。 圖 2— 5 6N137 結(jié)構(gòu)原理圖 其輸入端配置發(fā)光源，輸出端配置發(fā)光器，因而輸入和輸出在電氣上是完全隔離的，這樣使夾雜在輸入端的各種干擾脈沖都被擋在輸入回路的一側(cè)。 X5045 與單片機(jī)的連接圖如圖 2— 3所示。外接石英晶體時(shí)，接入電容 C1和 C2有利于振蕩器起振，對(duì)頻率有微調(diào)作用，電容 C1 和 C2的值常選擇為 30PF。 圖 1－ 8 系統(tǒng)原理框圖 主要功能 此計(jì)數(shù)系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)車間內(nèi)三條生產(chǎn)線上產(chǎn)品的日產(chǎn)量，并且對(duì)于不同類型的產(chǎn)品采用不同的器件采集數(shù)據(jù)。在集散控制系統(tǒng)中，當(dāng)管理級(jí)出現(xiàn)故障時(shí)，過程 控制級(jí)仍有獨(dú)立的控制能力，個(gè)別控制回路出現(xiàn)故障也不會(huì)影響全局。當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。 現(xiàn)如今由于器件的多樣性，國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)采集的方式和應(yīng) 用也多種多樣。因此自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)已成為現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的一部分。s antijamming capability, Power and reset part of the system to improve the design. This automated counting system to make up for the traditional counting system inadequate to cover different products count, and at the same time control over production lines, with realtime, accurate and interference characteristics. Can be widely applied in factories, workshops, achieving counting process automation, greatly increasing the efficiency of production, Enterprises can bring higher efficiency. Keywords: SCM Data acquisition Photoelectric sensors Distributed Control System III 目 錄 摘要 .................................................................. I Abstract .............................................................. II 緒論 .......................................