【正文】 還有許許多多給 予我學業(yè)上鼓勵和幫助的師長、朋友，無法一一列舉，在此表示忠心地感謝！ 大學生涯的結束，卻也是我人生的另一個起點，我將謹記老師們的教誨，將自己的所學運用在工作中，奉獻社會。設計初期 為我的開題方向和研究內(nèi)容做了大量的工作，設計過程中對于系統(tǒng)的不足和優(yōu)化都給予了很多的建議和指導，調(diào)試過程中由于涉及一些芯片與信號的處理吳老師都很耐心的給予我?guī)椭Ｔ诒菊n題的設計中，我熟練掌握了單片機的硬件設計，同時對各種傳感器、觸發(fā)器有了深入的了解。 系統(tǒng)的特色與創(chuàng)新： 設置了三條生產(chǎn)線的計數(shù)情況，可以實現(xiàn)對多條生產(chǎn)線的控制，效率高；采用不同的器件針對不同的產(chǎn)品進行計數(shù)，針對性強；信號放大與波形整形部分 降低 了對待測信號的幅度要求 ，可以對連續(xù)的體積小的產(chǎn)品例如藥廠的藥品顆粒進行計數(shù)，體現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)越性。在設計初期我首先針對可能的解決方案進行分析，最后確定了設計的初步構想。 28 結 論 對于課題而言，自動計數(shù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與控制設計完成了既定的任務，達到了預期的目標。 系統(tǒng)的改進與展望 本系統(tǒng)中 PC 機 與 單片機之 間通過通訊接口進行數(shù)據(jù)通訊， PC 機主要負責 定時向下位機發(fā)送呼叫指令 ，并對 接收到 的 應答信號 做 近 一步的處理 ， 未能 設置修改從機的控制參數(shù)， 所以 此處仍有改進的空間。 27 系統(tǒng)所具有的特點 ⑴ 采用 光電傳感器 采集數(shù)據(jù)，響應快，使用方便。 其中 觸發(fā)器 對脈沖的整形記錄如圖 5— 1所示。 26 5 系統(tǒng)調(diào)試和改進 引言 完成了硬件電路和系統(tǒng)軟件的編寫工作之后，開始進行系統(tǒng)的總體調(diào)試。從機響應中斷后，有兩種不同的操作： 若從機的 地址與主機點名的地址不相同，則該從機將繼續(xù)維持 SM2 為 l，從而拒絕接收主機后面發(fā)來的命令或數(shù)據(jù)信息，不會產(chǎn)生中斷，而等待主機的下一次點名。 系統(tǒng)初始化時，將所有從機中的 SM2 位均設置為 1，并處于允許串行口中斷接收狀態(tài)。 通信方案 PC機與 多臺單片機的連接 如圖 4— 1所示。 24 4 PC 機與單片機串行通信 本課題的控制系統(tǒng)由一臺 PC機 和 三臺單片機構成， PC 機做上位機，三臺單片機做下位機。在 T0中斷服務程序中通過檢測 T1Watch 的變化情況判定 T1 運行是否正常，在 T1 中斷服務程序中檢測 MWatch 的變化情況判定主程序是否正常運行，在主程序中通過檢測 23 T0Watch 的變化情況判別 T0 是否正常工作。用定時器 T0監(jiān)視定時器 T1，用定時器 T1 監(jiān)視主程序，主程序監(jiān)視定時器 T0。 在工業(yè)應用中，嚴重的干擾有時會破壞中斷方式控制字，關閉 中斷。 考慮到程序存貯器的容量，軟件陷阱一般 1K 空間有 23個就可以進行有效攔截。在用戶程序區(qū)各模塊之間的空余單元也可填入陷阱指令。通過軟件 陷阱，攔截亂飛程序，將其引向指定位置，再進行出錯處理。 ⑵ 攔截技術 所謂攔截，是指將亂飛的程序引向指定位置，再進行出錯處理。 在關鍵地方人為插入一些單字節(jié)指令，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫稱為指令冗余。 軟件抗干擾技術 這里研究的軟件抗干擾技術是針對工程實踐中，程序運行混亂時使程序重入正軌的方法。在同 PC機通信時，先傳送 TH0，后傳送 TL0。 20 單片機的軟件設計 三臺 單片機用于分散控制，它們分別對三條生產(chǎn)線進行監(jiān)測計數(shù)控制， 并將 計數(shù)的結果 發(fā)送給上位機 。 ⑶ 指令直接訪問 CPU 的寄存器、存儲單元和 I/O 端口，可以充分發(fā)揮 CPU 的功能，滿足實時控制的要求。 匯編 語言 匯編語言是一種符號語言。 “Visual”指的是采用可視化的開發(fā)圖形用戶界 面（ GUI）的方法，一般不需要編寫大量代碼去描述界面元素的外觀和位置，而只要把需要的控件拖放到屏幕上的相應位置即可； “Basic”指的是 BASIC 語言，因為 VB 是在原有的 BASIC 語言的基礎上發(fā)展起來的，至今包含了數(shù)百條語句、函數(shù)及關鍵詞，其中很多和 Windows GUI 有直接關系。第二級為上位 機，用于集中管理，選用 IBMPC，安裝在控制室。 本章小結 本章詳細介紹了自動計數(shù)系統(tǒng)的硬件設計 ，包括單片機的硬件設計：時鐘電路、復位電路和抗干擾電路 ；數(shù)據(jù)采集部分硬件設計：電感式接近開關采集數(shù)據(jù)電路、電容式接近開關采集數(shù)據(jù)電路、光電傳感器采集數(shù)據(jù)電路。輸入的信號只要幅度大于 VT+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。當輸入信號為零或負電壓時，三極管截止，電路輸出高電平；而當輸入信號為正電壓時，三極管導通，此時輸出電壓隨著輸入電壓的上升而下降 。 ⑵ 信號放大、波形變換和波形整形 電路設計 對待測信號進行放大的目的是降低對待測信號的幅度要求；波形變換和波形整形電路則用來將放大的信號轉換成可與單片機相連的信號 。 ⑴ 光電傳感器的選擇 可選用由高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光敏晶體管組成 的直射式光電傳感器。 電感式接近開關的優(yōu)點是 無接觸，無壓力、無火花、迅速發(fā)出 電氣 指令，準確反應出運動機構的位置和行程，即使用于一般的控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調(diào)整的方便性和對惡劣環(huán)境的適用能力 都是其他普通開關無法比擬的。 數(shù)據(jù)采集部分硬件設計 針對一個車間內(nèi)三條生產(chǎn)線上生產(chǎn)出的不同類型的產(chǎn)品，采用不同的器件進行數(shù)據(jù)采集：用電感式接近開關對金屬產(chǎn)品進行計數(shù)，用電容式接近開關對非金屬產(chǎn)品進行計數(shù)，用光電傳感器對各種類型產(chǎn)品進行計數(shù)。 本課題采用 6N137 光電隔離 器 ，其結構原理圖 如圖 2— 5 所示。 電路如圖 2— 4 所示。 一是要將 單片機 的供電與大功率的用電設備的電源分開，最好單獨供電；二是 添加一個 低通濾波器 。而當單片機程序出現(xiàn)跑飛等 不正常的工作狀態(tài)時， X5045就會及時檢測到這一情況并且通過 RESET輸出復位信號，控制單片機復位。 SI、 SO、SCK和 CS 均可以和單片機任何一個 I/O引腳相連。在RST端出現(xiàn)高電平后的第 2個周期，執(zhí)行內(nèi)部復位，以后每個周期重復一次，直至 RST端變低。 11 因此在安全性能要求很高的測控系統(tǒng)中就要避免程序跑飛導致系統(tǒng)失控的情況，這樣就要用到復位電路。 圖 2— 2 8051 的內(nèi)部時鐘電路 在具體連接安 裝時，石英晶體和電容應盡可能靠近單片機芯片安裝，以減少寄生電容，更好地保護振蕩器穩(wěn)定可靠地工作。在 XTAL1 和 XTAL2兩端跨接一個片外石英晶體就構成了穩(wěn)定的自激振蕩器。 8051 單片機邏輯符號如圖 2— 1所示。 單片機的選擇 單片機的弱點是運算速度較慢 。 本章小結 本章主要對本課題的系統(tǒng)設計方案進行了論證，在眾多方案中從性能、結構、可行性方面進行比較，最終選出最合理的方案。 系統(tǒng) 原理框圖如圖 1－ 8所示。 當光電 傳感器 所在的生產(chǎn)線有物件通過時， 擋在 了發(fā)射器和接收器 之間，傳感器將會輸出一個低電平，而當沒有物體擋在中間時則輸出為高電平，從而形成一個脈沖。力求此計數(shù)系統(tǒng)結構簡單、處理快捷、成本低、具備可行性，工廠車間能夠?qū)嶋H的投入生產(chǎn)運行中。 第一級為下位機，直接面對控制對象完成實時控制，由 MCS51 系列的 8051單片機擴展而成，安裝在工業(yè)現(xiàn)場。集散控制系統(tǒng)是由多臺下位機分別控制生產(chǎn)過程中的多個控制回路，同時又可集中獲取數(shù)據(jù)和集中管理的自動控制系統(tǒng)。 控制方式方案論證 在控制設計上，則有計算機多級控制系統(tǒng)和集散控制系 統(tǒng)可選 。通常 光纖傳感器 分為對射式和漫反射式。 5 圖 1— 5 對射式光電開關 ④ 槽式光電開關 ： 槽式光電開關通常是標準的 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(jīng)過 U 型槽且阻斷光軸時，光電開關就產(chǎn)生了檢測到的開關量信號。 圖 1— 4 鏡反射式光電開關 ③ 對射式光電開關 ： 對射式光電開關包含在結構上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器。 其結構如圖 1— 3所示 。 利用這個接近開關可以實現(xiàn)本課題對物品的采集，電容式接近開關所能檢測的物體不限于金屬物體。因此可以用它專門檢測金屬產(chǎn)品生產(chǎn)線上的物品。 ⑶ 電感式接近開關采集數(shù)據(jù) 電感式接近開關屬于一種有開關量輸出的位置傳感器，它由 LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。然而由于其采集對象往往是電壓、電流、溫度、壓力、流量和速度等物理量，此處針對本課題研究的生產(chǎn)線上物品的統(tǒng)計就不合適了 。 ⑴ A/D（模數(shù)轉換）芯片采集數(shù)據(jù) A/D 芯片是一種將電壓、電流等模擬量轉換成數(shù)字量的器件。 未來，隨著相關領域新技術與新器件的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集會向?qū)崟r性更強、靈敏度更高的方向發(fā)展。因為只有擁有良好的數(shù)據(jù)采集方式才能保證數(shù)據(jù)的實時性與準確性，擁有完善的控制系統(tǒng)才能保證整個操作過程有條理且高效率的運作。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 .....