【文章內(nèi)容簡介】 了模式之后，選擇對長度進行設(shè)置，設(shè)置一個三位數(shù)的長度，點擊開始鍵可以進行包裝，包裝過程為：包裝袋輸送所設(shè)置的長度后，電機停轉(zhuǎn)，進行切割包裝，當包裝完成后自動進行下一個的包裝。在包裝過程當中可以暫停，如需重新設(shè)置長度需要清零后，再重新進行設(shè)置。 連續(xù)式包裝設(shè)計框圖如圖 所示。 圖 連續(xù)包裝模式框圖 模式二為色 標控制式包裝，通過鍵盤確定為此模式之后，步進電機開始轉(zhuǎn)動，當有物體通過色標檢測口時，檢測到物體上紅色標記時，步進電機停轉(zhuǎn)進行切割包裝，當包裝完成時再繼續(xù)運送包裝袋，進行下一個物體的包裝。 色標式包裝設(shè)計框圖如圖 所示。 圖 色標包裝模式框圖 鍵盤確認為色標包裝模式 檢測是否有色標 通過 有色標時步進電機停轉(zhuǎn)，延時后在轉(zhuǎn)動 無色標時步進電機一直勻速轉(zhuǎn)動 鍵盤確認為連續(xù)包裝模式 輸入包裝物體的長度 步進電機轉(zhuǎn)動長度對應(yīng)的角度 液晶顯示包裝長度及電機狀態(tài) 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 3 章 硬件電路設(shè)計 硬件電路設(shè)計方案 該系統(tǒng)通過 4*4 鍵盤輸入，通過行列掃描將其結(jié)果輸送給單片機，再通過單片機控制步進電機轉(zhuǎn)動指定的角度并且用單片機控制 12864 液晶顯示出其轉(zhuǎn)動角度所對應(yīng)的長度 以及包裝機的運行模式。 電源模塊 電路中的 單片機 AT89C52 的工作電壓是 +5V，根據(jù)穩(wěn)壓電源的 原理 設(shè)計要求及其技術(shù)指標，結(jié)合本系統(tǒng)的功率 需 求及安裝方便實用，本 次設(shè)計需要 得到直流 +5V和 +12V 電壓。提供給 AT89C52 芯片、步進電機及其他 相關(guān) 電路。 如圖 ， 220V 交流電壓通過變壓器先進行一個降壓，降壓之后接一個保險絲 FU1，當電壓過高時，電路自動切斷，當電壓滿足要求時，通過整流管進行整流，因為左上角二極管截止，正電流從右上角的二級管流向 7805芯片，再流向左下角的二極管從而形成 了一個閉合的回路；而負電流則從右下角的二極管流向 7805芯片再到左上角的二極管形成回路。電壓通過整流管之后再進行穩(wěn)壓得到一個穩(wěn)定的電壓，然后再經(jīng)過 7805芯片得到一個 5V 電壓，最后再進行一次穩(wěn)壓，使得到的 5V 電壓更穩(wěn)定。5V 穩(wěn)壓電路如圖 。 圖 5V 穩(wěn)壓 電 路 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 12V 穩(wěn)壓電路的原理和 5V 穩(wěn)壓電路原理基本相似，這是把 7805 的穩(wěn)壓芯片改為 7812 穩(wěn)壓芯片便可以得到 12V 的穩(wěn)定電壓。 12V 穩(wěn)壓電路如圖 所示。 圖 12V 穩(wěn)壓電路 單片機最小系統(tǒng) AT89C52 是當下最常用以及最多見的單片機的一種，它具有 8kd 的內(nèi)存并且是CMOS8 位的單片機。具有可擦除性。它還具有兩個定時器（計時器），在當下的電子產(chǎn)品中有著十分廣泛的運用。 AT89C52 共有 40 個拐角單片機，它的最小系統(tǒng)是指給此芯片接上時鐘電路和復(fù)位電路之后所形成的系統(tǒng)。 AT89C52 引腳圖如圖 所示。 圖 AT89C52 引腳圖 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 時鐘電路 時鐘電路對于單片機而言，就像心臟對于人一樣，單片機執(zhí)行一條指令需要兩個時鐘周期，沒有了時鐘電路也就不存在時鐘周期，這將使單片機 無法正常工作。時鐘信號又被分為內(nèi)部振蕩和外部振蕩。 單片機內(nèi)部 具 有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大電器的輸入端和輸出端 。 如圖 所示，用兩個 15pF 的電容和一個 的晶振并聯(lián)，使其形成一個并聯(lián)的諧振電路， 實現(xiàn)振蕩，從而輸出一個時鐘，這樣就可以得到時鐘電路。時鐘電路如圖 所示。 圖 時鐘電路 復(fù)位電路 為了 使單片機內(nèi)的一些特殊的寄存器可以正常使用 ， 就必須對電路進行一個初始化，也就是 復(fù)位電路，復(fù)位后可使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于 初始化的狀態(tài)以保證后續(xù)可以進行正常的工作。單片機的復(fù)位電路是需要外接電路的，本次設(shè)計采用的是高電平復(fù)位。如圖 中 R17， R16 和 C3 組成上電復(fù)位電路，其值 R17 取為 100Ω， R16取為 1kΩ和 C 取為 10uF， R17 的左端需接一個高電平， rest 端口接 52 單片機的 rst口。 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 復(fù)位電路如圖 所示。 圖 復(fù)位電路 鍵盤電路 矩陣鍵盤就是一個 4 行 4 列的鍵盤，相對于獨立鍵盤，它可以增加 IO 口的利用率，獨立的鍵盤每一個都需要一個 IO 口，而矩陣鍵盤利用它的行列的特點，可以增加一半的 IO 口利用率。用 AT89C52 單片機 的 P1 口 接 4*4 矩陣鍵盤 ， 接矩陣鍵盤的行線， 接矩陣鍵盤的列線。 實際電路圖連接如圖 所示。 圖 矩陣式鍵盤電路 矩陣鍵盤采用 的 是 逐行掃描法，是 一種最常用的按鍵識別方法，如 圖 所示鍵盤， 先對 口的初值設(shè)置為高電平， 當 16 個按鍵當中有按鍵按下 時， 中一定會有一行電壓被拉低，此時可以判斷出矩陣鍵盤當中有按鍵按下。當有按鍵按下后，通過有一個按鍵按下后會出現(xiàn)兩個低電平，先通過 口確沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 定這個低電平出現(xiàn)在那一列，然后在對 口進行掃描確定出現(xiàn)在哪行，通過這幾個步驟能夠精確的確定按下的按鍵。 顯示電路 在本次設(shè)計中，顯示部分是為了更好的展現(xiàn)包裝機的模式以及運行狀態(tài)。為了使內(nèi)容能到充分展現(xiàn)，采用 lcd12864 進行顯示。 液晶顯示模塊概述 12864 中文漢字圖形點陣液晶顯示模塊 ，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192 個中文漢字（ 16X16 點陣）、 128 個字符（ 8X16 點陣）及 64X256 點陣顯示 RAM（ GDRAM）。 主要技術(shù)參數(shù)和顯示特性 : 電源： VDD ~+5V(內(nèi)置升壓電路，無需負壓 )； 顯示內(nèi)容： 128 列 64 行 顯示顏色：黃綠 /藍屏 /灰屏 顯示角度： 6： 00 鐘直視 LCD 類型： STN 與 MCU 接口： 8 位或 4 位并行 /3 位串行 配置 LED 背光 多種軟件功能：光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等。 lcd12864 引腳 Lcd12864 共有 20個引腳接口，其中有 RS， RW， EN三跟信號線，還有 DB0— DB7共 8 根的三態(tài)數(shù)據(jù)線，還有串口方式和復(fù)位端等等。其構(gòu)成以及結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 lcd12864 引腳圖 lcd12864 電路連接 12864 液晶的 PA 口到 PH 口 的 8 個數(shù)據(jù)口 分別接 到 口， 口接 CS1口， 口接 CS2 口， 口接 RS 口， 口接 RW口， 接 E口。 12864 液晶顯示電路如圖 所示。 圖 12864 液晶顯示電路 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 色標檢測模塊 色標檢測模塊的功能是對物體上的紅色標志進行掃描，確定有物體通過，當掃描到紅色標志的時候包裝機停下對物體進行包裝，包裝完成后包裝機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，等待下一個物體的到來。 色標傳感器在行業(yè)中的應(yīng)用是很廣泛的，色標傳感器常用于檢測特定色標或物體上的斑點，它是通過與非色標區(qū) 進行比較來 實現(xiàn)色標檢測，而不是直接測量顏色。 色標傳感器 其實 是一種反向裝置，光源 垂直于目標物體安裝，而接收器與物體成銳角方向安裝，讓它只檢測來自目標物體的散射光，從而避免傳感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄。白熾燈和單色光源都可用于色標檢測。 色標傳感器工作原理：色標傳感器對各種標簽進行檢測，即使是背景顏色有著細微的差別的顏色也可以檢測到，處理速度快。自動適應(yīng)波長，能夠檢測灰度值的細小差別，與標簽和背景的混合顏色無關(guān)。 本設(shè)計方案中的 色標模塊 信號接入單片機的 口， 在仿真當中使用一個按鍵開關(guān)來代替這部分。 當檢測 到紅 色 后，該傳感器 輸出信號給單片機，控制電機停轉(zhuǎn)，包裝完成 后再 繼續(xù)轉(zhuǎn)動。 步進電機驅(qū)動 本次設(shè)計方案論證之后，選用的驅(qū)動芯片為 L298N，所以使用 L298N 來驅(qū)動步進電機。 L289N 是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動電路，即內(nèi)含二個 H 橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準 TTL 邏輯電平信號，可驅(qū)動 46V、 2A 以下的電機。 模塊接口說明： +5V：芯片電壓 5V。 VS：電機電壓，最大可接 50V。 GND：共地接法。 A~D：輸出端，接電機。 A~D+ ：為步進電機公共端，模塊上接了 VCC。 EN EN2：高電平有效， EN EN2 分別為 IN1 和 IN IN3 和 IN4 的使能端。 IN1~ IN4：輸入端，輸入端電平和輸出端電平是對應(yīng)的。 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 L298N 芯片的引腳如圖 所示。 圖 驅(qū)動芯片 L298N 引腳圖 使用 L298N 驅(qū)動步進電機時， OUT OUT OUT3 和 OUT4 接到步進電 機的4 個接口 。 IN IN IN IN4 接到單片機的 口，獲得 4 路電平控制信號 ，控制 步進電機的轉(zhuǎn)動 ， ENA , ENB 接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn) 。 L298N 驅(qū)動步進電機原理圖如圖 所示。 圖 L298N 驅(qū)動步進電機原理圖 電機模塊 步 進電機又 被稱為 脈沖電機， 它可以將 電脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移。在開環(huán)數(shù)字程沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 序控制系統(tǒng)中，輸出控制部分常采用步進電機作為驅(qū)動元件。步進電機控制線路接受計算機發(fā)來的指令脈沖，控制步進電機作為驅(qū)動元件。步進電機 收到單片機發(fā)送的脈沖 信號 ，控制步進電機 轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度 。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響， 單片機輸入一個信號，步進電機轉(zhuǎn)動一個脈沖對應(yīng)的角度 。 這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點 。 使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的 十分精確并且方便 。 此次設(shè)計采用 兩相混合 式步進電機。 單片機產(chǎn)生 4 路控制信號輸給步進電機驅(qū)動L298N，再通過此驅(qū)動對步進電機的轉(zhuǎn)動進行一個控制。 勵磁線圈如圖 所示： 圖 11 步進電機勵磁線圈 步進電機工作原理說明：步進電機由轉(zhuǎn)子和定子組成，轉(zhuǎn)子由一個永久磁鐵構(gòu)成，定子分別由四組繞組組成。步進電機組成和電氣連接分別如圖 。 圖 轉(zhuǎn)子和定子示意圖 圖 電氣連接示意圖 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 當 S1 連通電源后，定子磁場將產(chǎn)生一個靠近轉(zhuǎn)子為 N極，遠離轉(zhuǎn)子為 S極才磁場，這樣的定子磁場和轉(zhuǎn)子的固有磁場發(fā)生作用，轉(zhuǎn)子就會轉(zhuǎn)動，正確地 S S4 的送電次序，就能控制轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向。 對步進電機轉(zhuǎn)動原理進行了解后， 對本設(shè)計要求的分析，本設(shè)計選擇的電機是步距角為 176。的兩相混合式步進電機。 由于電機的轉(zhuǎn)動 步距角為 176。，通過計算： 360176。/176。=200，則步進電機轉(zhuǎn)一圈需要 200 個脈沖 。 電機的轉(zhuǎn)動半徑選擇 10cm，通過計算： 2*10*π=，則步進電機每旋 轉(zhuǎn)一圈的運輸?shù)陌b膜的長度為 。 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 第 4 章 軟件設(shè)計程序 在整個系統(tǒng)的 設(shè)計 過程中，系統(tǒng)中的 硬件電路設(shè)計部分固然是很重要的 ，但 是 系統(tǒng)的調(diào)試需要軟件 來輔助實現(xiàn)，軟件設(shè)計部分也是很重要的一部分。 按鍵掃描程序流程圖 按鍵是重要的人機交匯界面 ， 在總體設(shè)計中起著至關(guān)重要的作用 。 按鍵 掃描 程序流程圖如圖 所示。 圖 按鍵掃描流程圖 延時去抖動 鍵盤初始化 延時去抖動 掃描是否有按鍵按下 判斷是哪個按鍵按下 返回掃描結(jié)果 返 回 開 始 Y N Y N 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 判斷是否有按鍵按下程序如下： void keydown(void) { P1=0xF0。 if(P1!=0xF