【正文】 計(jì)完后將這個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值 100 比較，不等于 100時(shí)繼續(xù)計(jì)數(shù)，當(dāng)它等于 100 時(shí)，計(jì)數(shù)器溢出， CPU 產(chǎn)生中斷，使傳送帶暫停 30s，方便計(jì)滿的 100 個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行。 系統(tǒng)上電后，手動(dòng)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，主程序首先對(duì) AT89S51 各 I/0口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 進(jìn)行初始化 。 27 圖 314 顯示電路 系統(tǒng)流程圖 光電傳感器與單片機(jī)協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)功能 。 另外單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路根據(jù)工業(yè)流水線生產(chǎn)的特點(diǎn)，采用手動(dòng)復(fù)位，這樣方便 控制，減少發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)。光傳感器的輸出電壓，經(jīng)過(guò)電容器 C1 和電阻 R3 組成微分電路、 Q1 組成的放大電路、電阻 R4 和電容 C2 組成的積分電路、 Q2 組成的輸出電路進(jìn)行輸出，該輸出與光傳感器的輸 出是 同相位的高電位輸出。 25 圖 310 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖 311 系統(tǒng)框圖 電源電路 圖 312 電源電路 如圖 312 所示， 220V 交流電經(jīng)變壓器降壓、橋式整流、電容濾波后由 7805 三 端集成穩(wěn)壓管得到 +5V 的電壓，給整個(gè)電路供電。如圖 310,圖311 所示，把傳感器（紅外發(fā)射、接收裝置）安裝在產(chǎn)品傳送帶的兩側(cè)，使它們對(duì)準(zhǔn)，當(dāng)沒(méi)有產(chǎn)品通過(guò)時(shí)，接收器受紅外光照射而導(dǎo)通，從發(fā)射極輸出高電平。建立的表格如下所示： TABLE DB 3FH， 06H， 5BH， 4FH， 66H， 6DH， 7DH， 07H， 7FH， 6FH。 表 32 數(shù)碼管顯示數(shù)字的對(duì)應(yīng)字形碼 數(shù)字 字形碼 “ 0” 3FH “ 1” 06H “ 2” 5BH “ 3” 4FH “ 4” 66H “ 5” 6DH “ 6” 7DH “ 7” 07H “ 8” 7FH “ 9” 6FH 由于顯示的數(shù)字 0－ 9 的字形碼沒(méi)有規(guī)律可循， 寫程序時(shí) 只能采用查表的方式來(lái)完成我們所需的要求了。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 （ 2） 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 圖 39 數(shù)碼管 驅(qū)動(dòng)方式 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 數(shù)碼管 產(chǎn)品簡(jiǎn)介 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè) “8” 可分為 1 位、 2 位、 4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。槽式光電開關(guān)比較適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，并且 它能分辨透明與半透明物體 ,使用安全可靠。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開關(guān)是最可靠的檢測(cè)裝置。 （ 2）鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)反射鏡反射回接收器，當(dāng)被 檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開關(guān)信號(hào)。 傳感器的選擇 光電開關(guān)的分類和工作方式如下： （ 1）漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。利用這種性質(zhì)，可對(duì)檢測(cè)物體的顏色進(jìn)行檢測(cè) 。因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。 （ 3） 響應(yīng)時(shí)間短 光本身為高速，并 且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。 光電傳感器 的特點(diǎn) （ 1） 檢測(cè)距離長(zhǎng) 如果在對(duì)射型中保留 10m以上的檢測(cè)距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測(cè)手段（磁性、超聲波等 ） 無(wú)法離檢測(cè)。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。光束不間斷地發(fā)射， 或者改變脈沖寬度。在無(wú)光照時(shí)管子流過(guò)的電流為暗電流 Iceo=（ 1+β ） Icbo（很小），比一般三極管的穿透電流還小；當(dāng)有光照時(shí)，激發(fā)大量的電子 空穴對(duì)，使得基極產(chǎn)生的電流 Ib增大，此刻流過(guò)管子的電流稱為光電流，集電極電流 Ic=（ 1+β ） Ib，可見光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。為增大光照，基區(qū)面積做得很大，發(fā)射區(qū)較小，入射光主要被基區(qū)吸收。 光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能外，還有對(duì)電信號(hào)放大的功能。 光電二極管的 PN 結(jié)在沒(méi)有光照時(shí)和普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦?, 使用時(shí)處于反向偏置 。 圖 38（ a） 反射型、（ b）透過(guò)型 21 發(fā)射器 對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管 (LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。 光電傳感器 在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為： 發(fā)射器 (光源 ) 、 接收器和檢測(cè)電路。光電開關(guān)是一種電量傳感器，把電流或電壓的變化以光電的方式傳送出去。而光電傳感器(光電開關(guān) )是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射， 當(dāng)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)，以達(dá)到檢測(cè)的目的 。圖 3 圖 37為兩種方式的電路連接。也可以使用外部振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)直接加載到振蕩器的輸入端，作為 CPU的時(shí)鐘源，稱為外部時(shí)鐘方式。在時(shí)鐘信號(hào)的控制 作用下，單片 20 機(jī)就如同一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，嚴(yán)格地按照規(guī)定的時(shí)序進(jìn)行工作。 RST引腳出現(xiàn)的高電平將會(huì)隨著對(duì)電容 C的充電過(guò)程而逐漸回落，為了保證 RST引叫出現(xiàn)的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，須合理地選擇其電阻和電容的參數(shù)值，而電阻和電容參數(shù)的取值隨著時(shí)鐘頻率的不同而變化。 （ 1） 復(fù)位電路 圖 34 上電自動(dòng)復(fù)位電路 圖 35 為手動(dòng)復(fù)位電路 復(fù)位操作有手動(dòng)復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位，上圖 34為上電自動(dòng)復(fù)位電路，上圖 35為手動(dòng)復(fù)位電路。在時(shí)鐘振蕩器穩(wěn)定工作情況下，該引腳若有低電平上升到高電平并持續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期，如圖所示，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一次復(fù)位 操作。單片機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)受到外界的干擾使程序陷入死循環(huán)或“跑飛”，發(fā)生這種情況時(shí)需要將單片機(jī)復(fù)位，以重新啟動(dòng)運(yùn)行。 AT89S51單片機(jī)內(nèi)部集成 4個(gè)可編程的并行 I/O口（ P0P3），每個(gè)輸出接口電路都具有鎖存器和驅(qū)動(dòng)器，輸入接口電路具有三態(tài)門控制，這是接口電路的基本特征。 CPU的數(shù)據(jù)處理速度要遠(yuǎn)高于外圍設(shè)備，同時(shí)各外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)處理速度也不盡相同， 19 因此在 CPU與外圍設(shè)備之間進(jìn)行信息交換時(shí)要解決處理速度的匹配問(wèn)題， 以有效地提高 CPU的工作效率；與此同時(shí)還要對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， I/O接口電路正是為了上述問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。 XTAL2：振蕩器反向放大器的輸出端。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址 0000HFFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒(méi)有兩次有效的 PSEN 信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。對(duì) P3口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高可作為輸入端口。 P3口： P3口是一組帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 8位 I/O口。 18 P2口： P2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 AT89S51 單片機(jī)的 主要引腳及功能 [7] VCC：電源電壓 GND：地 P0口： P0口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 EA /VPP（ 31 腳）為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制引腳，當(dāng) EA 為低電位時(shí)，單片機(jī)從外部程序存儲(chǔ)器取指令；當(dāng) EA 接高電平時(shí)，單片機(jī)從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器取指令。 復(fù)位電路：在復(fù)位引腳（ 9腳）腳持 續(xù)出現(xiàn) 24個(gè)振蕩器脈沖周期（即 2個(gè)機(jī)器周期）的高電平信號(hào)將使單片機(jī)復(fù)位。 時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)序脈沖，單片機(jī)所有運(yùn)算與控制過(guò)程都是在統(tǒng)一的時(shí)序脈沖的驅(qū)動(dòng)下的進(jìn)行的，時(shí)鐘電路就好比人的心臟，如果單片機(jī)的時(shí)鐘電路停止工作（晶振停振），那么單片機(jī)也就停止運(yùn)行了。下面圖 32就是 AT89S51 最小化應(yīng)用（僅驅(qū)動(dòng) 1個(gè)發(fā)光二極管）的接線方法： 圖 32 AT89S51 最小化應(yīng)用 電路 工作電源：電源是單片機(jī)工作的動(dòng)力源泉 。下面就以 51 單片機(jī) AT89S51 為例介紹其硬件連接方法。 單片機(jī)基本應(yīng)用系統(tǒng)沒(méi)有擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器 ROM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM、擴(kuò)展的 I/O接口等擴(kuò)展部件，除單片機(jī)外僅配置了電源、時(shí)鐘電路、輸入 /輸出設(shè)備和復(fù)位電路，是最小的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，如圖 31所示。該設(shè)計(jì)選用我們實(shí)驗(yàn)中常用的 51單片機(jī) AT89S51。單片機(jī)具有體積小、功能全、價(jià)格低廉的突出優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其軟件也非常豐富，并可將這些軟件嵌入到其他產(chǎn)品中，使其他產(chǎn)品具有豐富的智能。本文設(shè)計(jì)了一種自動(dòng) 計(jì)數(shù)和顯示的 裝置系統(tǒng)，利用傳感器檢測(cè)產(chǎn)品，并與單片機(jī)接口，輸出 的開關(guān)信號(hào)控制產(chǎn)品的自動(dòng) 計(jì)數(shù) ，另外由單片機(jī)控制數(shù)碼管的顯示 。 表 212 減速器的技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 高速軸輸入轉(zhuǎn)矩 額定輸入功率 傳動(dòng)比 中心距 CW12525Ⅱ 1000r/min KW 25 125mm 15 3 自動(dòng)控制設(shè)計(jì) 在傳感器中，很多傳感器能接受輸入信號(hào)以開關(guān)信號(hào)輸出。 所以 ， 1 0 . 7 1 . 2 5 1 . 1 0 . 9 6 2 5JP K W? ? ? ? 1 0 .7 0 .7 1 .1 4 0 .5 6RP K W? ? ? ? 由于 1JP 大于 1RP ，故按 1 KW? 進(jìn)行選擇。所以這里選用 CW 型圓弧圓柱蝸桿減速器，它適用于冶金，礦山，起重，運(yùn)輸，化工，建筑等機(jī)械設(shè)備的減速傳動(dòng)。 表 211 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 額定功率（ KW） 定子電流 （ A） 轉(zhuǎn) 速（ r/min） 最大轉(zhuǎn) 矩 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩 堵轉(zhuǎn)電流 效率（ %） 功率因數(shù) YZ112M6 920 減速器的選擇 根據(jù)帶速，傳動(dòng)滾筒直徑和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推知減速器的傳動(dòng)比為： 6 0 3 . 1 4 9 2 0 0 . 5 6 0 2 4 . 0 7i n D v?? ? ? ? ? 式（ ） 14 由機(jī)械手冊(cè)查得，蝸桿減速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊 湊，效率低，適用于載荷較小。 因?yàn)橐患?jí)蝸桿減速器的傳動(dòng)比 i=10～ 40，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： ( 8 0 ~ 4 0 ) 3 8 . 2 2 3 8 2 ~ 1 5 2 9 / m i ndn in r? ? ? ? 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速等，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 YZ112M6。 所以， 420 .9 8 0 .7 0 .9 9 0 .9 6a? ? ? ? ? ? 4 0 1 . 2 1 1 (1 0 0 0 0 . 6 ) 0 . 6 7P d K W? ? ? ? (3) 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為 60 1000 ( )n v D??? 式（ ） 式中： D—— 傳動(dòng)滾筒直徑，此處為 500mm； v —— 輸送帶帶速，此處為 1m/s。 而在此自動(dòng)裝箱系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)須經(jīng)常啟 13 動(dòng)、制動(dòng)，所以要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過(guò)載能力大，應(yīng)選用起重及冶金用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，電壓 380V， YZ型。工業(yè)上常采用交流電動(dòng)機(jī)。機(jī)械設(shè)計(jì)中需要根據(jù)工作機(jī)的工作情況和運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力