【文章內容簡介】 圖 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設計 18 程序描述 按鍵 I/O口分配程序 為了硬件電路的設計方便和程序的編寫，在程序開寫之前要定義好相應的管腳對應硬件電路相應的功能，以下是相應的程序和對應的注 釋。 sbit BELL=P1^0。//設置 ，為控制蜂鳴器發(fā)聲的引腳 sbit jia = P1^1。//加料控制信號燈位 sbit zheng = P1^2。//液體是否完畢檢測傳感器 sbit dong = P1^3。//繼電器控制電動機通電位 sbit miao =P1^4。//系統(tǒng)正常工作 s閃爍燈 sbit jiance = P1^5。//有瓶子到來傳感器位按鍵 sbit start = P1^6。//開始工作按鍵 sbit stop = P1^7。//停止，暫停按鍵 sbit shujia = P3^4。//產量按鍵加 sbit shujian = P3^5。//產量按鍵減 sbit KEY = P3^6。//按住加料與加料量顯示，放開記住加料量 sbit qingling = P3^7。//加料量重新定義清零鍵 數碼管顯示子程序 數碼管顯示部分為了節(jié)約 I/O 口的使用，利用動態(tài)掃描的方式來實現(xiàn)數據的顯示，以下是顯示部分。 void xianshi(uchar h1, uchar h, uchar m1, uchar m)//產量顯示函數 { P0 = du[m]。 P2 = 0xef。 delay(2)。 P0 = du[m1]。 P2 = 0xdf。 delay(2)。 P0 = du[h]。 P2 = 0xbf。 delay(2)。 P0 = du[h1]。 P2 = 0x7f。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設計 19 delay(2)。 } void sxianshi(uchar s1, uchar s,uchar h1,uchar h)//加料量顯示函數 { P0 = du[h1]。 P2 = 0xfd。 delay(2)。 P0 = du[h]。 P2 = 0xfe。 delay(2)。 P0 = du[s1]。 P2 = 0xf7。 delay(2)。 P0 = du[s]。 P2 = 0xfb。 delay(2)。 } 加料時間設定子程序 為了加料時間的準確性，程序編寫應用了定時器的功能，精確度的設定是 ，最大值可以設置到 ，完全足夠了對灌裝各種容器的加料，同時設定了相應的清零按鍵，用來為下次設定時間而做出復位的功能。 //定時器 0中斷子程序 void time0_Int() interrupt 1 //中斷 0進入函數 { TH0=0x4c。 TL0=0x00。 flag++。 if(flag == 2) { sec++。 flag=0。 if(sec == 10000) { 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設計 20 sec = 0。 } } if(KEY!=0) { EA=0。 jia = 1。 she = sec。 } } //按住加料與加料量顯示，放開記住加料量按鍵子程序 void key_jialiao() { uchar j=0。 while(j==0) { miao =0。 key_srp()。 key_shu()。 gongzuo()。 fengming()。 if(qingling == 0) { sec = 0。 } key_shu()。 key_srp()。 if(KEY==0) { delay(2)。 if(KEY == 0) { time0_kai()。 jia = 0。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設計 21 j++。 } } sxianshi(sec/1000,sec%1000/100,sec%100/10,sec%10)。 xianshi(chanliang/1000,chanliang%1000/100,chanliang%100/10,chanliang%10)。 } } 擋板步進電機驅動程序 由于步進電機的驅動是要靠脈沖來驅動，所以我們可以按照步進電機相應的說明，不同的時刻給定相應的脈沖就可以實現(xiàn)驅動和正反轉工作，從而帶動擋板工作，實現(xiàn)攔截容器的功能。 void fa(void) { uchar i。 while(i250) { sxianshi(sec/1000,sec%1000/100,sec%100/10,sec%10)。 xianshi(chanliang/1000,chanliang%1000/100,chanliang%100/10,chanliang%10)。 step8。 delay(2)。 step7。 delay(2)。 step6。 delay(2)。 step5。 delay(2)。 step4。 delay(2)。 step3。 delay(2)。 step2。 delay(2)。 step1。 delay(2)。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設計 22 i++。 } } 系統(tǒng)工作子程序 將設定好的加料時間保存到應該加料時間內，傳送帶電機工作，有擋板擋住的情況下檢測到有容器的到來就 會按照之前設定好的是假開始加料，以下是實現(xiàn)此功能的程序。 void gongzuo() //功能子函數 { uchar xian0。 xian0 = 0。 while(jiance == 0) { jia = 0。 delay_10ms(3*sec)。 jia = 1。 xian0 = 1。 if(xian0 == 1) { chanliang。 fa()。 } } } 此程序的功能用來實現(xiàn)自動灌裝的功能，在這之后還有其他子程序，同上面的這些子程序一 起能夠實現(xiàn)自動灌裝系統(tǒng)的功能。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設計 23 第五章 系統(tǒng)的安裝、調試與分析 系統(tǒng)的安裝 當自動灌裝系統(tǒng)安裝完成就如圖 51 所示，此圖只是簡單的安裝平面示意圖，控制面板是由單片機與顯示部分和按鍵部分組成，起到智能操作的功能；傳送部分由交流電機、減速控制箱以及傳送帶組成還有步進電機組成的擋板部分組成，實現(xiàn)需要灌裝容器的傳輸功能；加料部分由一個接近傳感器檢測容器的到來，并且停止在了電磁水閥的下面，確保要加的液體是流入容器內的，同時又電磁水閥和原料儲存容器組成，在 容器中加有一個光電檢測傳感器，用來檢測原料儲存容器是否還有液體，要是沒有則系統(tǒng)報警，提示工作人員。 圖 51 系統(tǒng)安裝平面簡圖 系統(tǒng)接線圖如圖 52所示。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設計 24 圖 52 系統(tǒng)接線圖 模擬系統(tǒng)中元器件的安裝與焊接 模擬系統(tǒng)中安裝元器件時要避免元器件發(fā)熱而減弱銅箔對基板的附著力，且防止元器件的裸露部分同印制導線短路。焊接時如有跳線應先焊接跳線，再安裝機械元器件，如電阻、中心芯片插座等。焊接的溫度和焊接的時間 也是有講究的， 電烙鐵的溫度 應略 高于焊錫的溫度 ， 以烙鐵頭 接觸松香剛剛冒煙為好 ，焊錫時必須使焊點融化充分， 焊錫 能夠 將焊接點上的元 器 件引腳全部浸沒， 但 輪廓 還 隱約可見 ，既要美觀又要保證不虛焊。焊接好元器件后要檢查元器件是否安裝正確，安裝正確的是否有虛焊或者元器件松動的情況，對于虛焊或者松動的要及時改正。 模擬調試系統(tǒng) 模擬調試系統(tǒng)如圖 53 所示，在真實的自動灌裝系統(tǒng)不是像下圖所示的模擬系統(tǒng)一樣用發(fā)光二級管代替的，模擬系統(tǒng)中顯示部分和按鍵部分與實際系統(tǒng)一致；擋板部分也是一致的，只是在實際的系統(tǒng)中用到的步進電機功率要比模擬系統(tǒng)中的大，液位傳感器也報警電路也是與實際 系統(tǒng)是一致的；傳送帶工作裝置由一個 LED燈代替，實際系統(tǒng)中要有交流電機和減速控制箱還有傳送帶組成，所以這里不再模擬。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設計 25 圖 53 模擬調試系統(tǒng) 系統(tǒng)安裝帶傳動的設計說明 按照下面的計算可以確定帶傳動的各個參數要求： 取帶輪的傳動比 i=2，小帶輪轉速 n1=1400r/min，電動機的額定功率 P=，一天運轉時間大于 12小時。 （ 1） 確定計算功率 Pca[12] 有《機械設計（第七版）》表 86查的工作情況系數 KA為 ，則 Pca=KAP==。 (2) 選取 V帶帶 型 [12] 根據 Pca、 n1由《機械設計（第七版）》圖 89確定選用普通 V帶型。 (3) 確定帶輪基準直徑 [12] 由《機械設計（第七版）》表 83和表 87取主動輪基準直 dd1=63mm。 按是 i=n1/n2，從動輪基準直徑 dd2， dd2=idd1=263=126mm 根據表 87，取 dd2=132mm。 按式 1驗算帶的速度后得出式 2所得的數值，所以帶的速度合適。 1000601000601 ???? nnv dd dd ?? 式 1 smsmnd d /25/ 140063100060 1 ??? ????? ?? 式 2 （ 4） 確定普通 V帶的基準長度和傳動中心矩 [12] 根據 (dd1+dd2)ɑ02(dd1+dd2)，初步確定中心距 ɑ0=250mm。 根據式 3普通 V帶基準長度計算公式計算所需要的基準長度，計算后得到如式 4所示的值。由《機械設計（第七版）》表（ 82）選帶的基準長度 Ld=800mm。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設計 26 a ddddaL ddddd 0 2210 4 12)(22 )( ????? ? 式 3 mmdd a ddddaL ddd )13263(225024 12)(22 )63132()( 20 2210 ??????????? ?? ?? 式 4 （ 5）驗算主動輪上的包角 ɑ1[12] 由式 5計算的 ɑ1=176。 120176。 ， 故主動輪上的包角合適。 211 oddo a LLa ???? 式 5 （ 6）計算 V帶的根數 z[12] 由《機械設計（第七版）》 V帶根數由 z=Pcɑ/(P0+P1)KɑKL計算得出。 由 n1=1400r/min、 dd1=63mm、 i=2查《機械設計（第七版）》表 85a和表 85b得 P0=、 P1=查《機械設計（第七版）》表 88得 Kɑ=，查《機械設計（第七版）》表 82得 KL=1則 z=，所以 z=5根。 （ 7） 計算作用在軸上的壓軸力 F0[12] NvzvzqvKpFqvKpFacaaca) ( )(500)(500 22020?????????????? 式 6 (8)計算作用在軸 上的壓軸 Fp Nz op aFF i i n2 6 310 ?????? 式 7 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設計 27 第六章 總結 本設計是采用一個單片機系統(tǒng)和電機控制系統(tǒng)來進行自動灌裝控制的典型應用，單片機控制了灌裝的量的時間、灌裝個數、步進電機、蜂鳴器、傳感器。通過控制電磁閥水開關從而達到對灌裝的量的時間控制，利用電機和減速器帶動傳送帶運送瓶子，傳感器對瓶子進行檢測，并有擋板輔助，形成一個完整的自動灌裝控制系統(tǒng)，本灌裝控制系統(tǒng)具有成本低、控制系統(tǒng)穩(wěn)定、灌裝量的控制時間精度高、具有良好的快速性、可控制不同大小的容器等優(yōu)點，因此具有很高的工程應用價值和現(xiàn)實意義。 在本設計中，我通過查閱網絡與 圖書館搜集到的資料，以及指導老師的指導與建議，在確定課題和研究方向上，通過對單片機的工作原理及自動灌裝控制理論的理解和研究，設計出了這一套自動灌裝控制系統(tǒng)的硬件結構和軟件結構，基本上完成了任務書的要求，通過調試，此進瓶控制方法能夠達到這個灌裝系統(tǒng)的灌裝要求，各個部分從進瓶、灌裝到出瓶之間的協(xié)調能力能夠穩(wěn)定地運行。但是由于設計的理論基礎淺薄，對課題的研究尚有不足之處，使得在技術的解決與運用上顯得不夠成熟，在本系統(tǒng)中沒有解決系統(tǒng)時間的數據儲存，后序的對瓶子異物的檢測等沒有在本系統(tǒng)中體現(xiàn)，在某些關鍵技術上的敘述不 夠詳細、精辟。但這個系統(tǒng)的設計還是有自己的獨特之處和創(chuàng)新所在的。 考慮到了成本使用的問題，在硬件上使用了 AT89S52 單片機；在軟件上，充分利用了 AT89S52的強大功能，實現(xiàn)了信息的快速處理和控制、顯示功能，能精確檢測。