【正文】 或者輸出電流)4 個(gè) TTL 電平的邏輯門電路。在其訪問外部芯片的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組 I/O 口線可以分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線的復(fù)用，在訪問外部數(shù)據(jù)期間必須激活內(nèi)部的上拉電阻才可以。下面是 AT89S52 的樣本圖片北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20圖 單片機(jī)P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口， 即可以作為地址或者數(shù)據(jù)總線的兩用 I/O 口。XTAL1（19 引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端口。ALE/（30 引腳）：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）。即定時(shí)器 T0、T1 和外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，掉電模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒，通用型的異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART。ISP 模式（在系統(tǒng)中可編程使用）/IAP 模式（在應(yīng)用可編程使用），無需專用程序編程器，無需專用程序仿真器，就可通過串口通信（RxD/ 口,TxD/ 口）直接下載用戶所編寫的程序，只需花費(fèi)很少的時(shí)間便可以下載完程序，速度十分快、效率十分高。主要特性如下：工作額定電壓：～（5V 單片機(jī)）/～（3V 單片機(jī)）工作的頻率范圍：0～40MHz，其相當(dāng)于普通 8051 單片機(jī)的 2 倍，在實(shí)際測試中，其的最高工作頻率可達(dá) 48MHz。80 年代中期以來，隨著單片機(jī)的性能更強(qiáng)，運(yùn)算速度更快的 MCS51 系列的單片機(jī)加入，單片機(jī)在應(yīng)用中得到了更為迅速的推廣和更為廣泛的應(yīng)用。針對于國內(nèi)開發(fā)應(yīng)用單片機(jī)的發(fā)展情況來看，自從80 年代初起步以來，以 Intel 公司的 MCS48 系列的單片機(jī)為主導(dǎo)機(jī)種以來，單片機(jī)已有 70 多個(gè)系列，近 500 多個(gè)機(jī)種，許多電子公司率先滲入到微機(jī)控制的各個(gè)領(lǐng)域，并且取得了一定的應(yīng)用成果。然后在此硬件基礎(chǔ)上在開發(fā)一些應(yīng)用軟件就可以組成完整的單片機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)過軟件調(diào)試就可以應(yīng)用在實(shí)際生活中。這種處理器的最大特點(diǎn)是設(shè)計(jì)開發(fā)人員可以根據(jù)自己的想法和實(shí)際需要進(jìn)行開發(fā)研究，設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)電子設(shè)備系統(tǒng)，因此更加的方便，更加的靈活，成本所需更低。其上集成了包括中央處理器 CPU、片內(nèi)含有隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、程序存儲(chǔ)器 ROM 或者 EOROM、并行的 8 位 I/0 口，定時(shí)器與計(jì)數(shù)器，中斷控制處理器及支持總線模式等。R2 11 2AD20V電 源 繼 電 器北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件模介紹 單片機(jī)技術(shù)簡介單片機(jī)又稱為單片微型計(jì)算機(jī)（single chip microputer）又稱為微控制處理器或嵌入式微控制處理器。例如：當(dāng)選擇紅色濾波器時(shí)，入射光中只有紅色可以通過，藍(lán)色和綠色都被阻止，這樣就可以得到紅色光的光強(qiáng)，同理，選擇其它的濾波器，就可以得到藍(lán)色光和綠色光的光強(qiáng)。高分辨率顏色傳感器 TCS230，是我們常用的顏色傳感器。根據(jù)三原色理論可知，各種顏色是由不同比例的三原色( 紅、綠、藍(lán))混合而成的。H1H2 HI1I2線圈被 測導(dǎo) 體R1 R2ML1 L2 I2I1U1北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17圖 鋁傳感器開關(guān)原理圖 顏色傳感器的選用我們所看到的物體顏色，實(shí)際上是物體表面吸收了照射到它上面，白光(日光)中的一部分有色成分之后，反射出的另一部分有色光在人眼中的反應(yīng) [7]。圖 電渦流傳感器等效電路圖利用這一性質(zhì)可以把鋁傳感器和繼電器如圖 連接，實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。線圈與導(dǎo)體間存在一個(gè)互感 M，它隨線圈與導(dǎo)體間距的減小而增大。圖中 RL1 為傳感器線圈的電阻和電感。置于這一磁場中的金屬導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流 I2，電渦流也將產(chǎn)生一個(gè)新磁場 H2，H2 與 H1 方向相反，因而抵消部分原磁場，使通電線圈的有效阻抗發(fā)生變化。電渦流式傳感器是利用渦流效應(yīng)，將非電量轉(zhuǎn)換為阻抗的變化而進(jìn)行測量的。圖 霍爾接近開關(guān)的工作原理圖 鋁傳感器的選用當(dāng)通過金屬體的磁通過變化時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，這就是所謂電渦流 [6]?；魻柦咏_關(guān)的工作原理見圖 。當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有無磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷?；魻栐且环N磁敏元件。所以直接采用ULN2022。采用 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)，根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)定 PWM 信號(hào)，在輸出端接入直流電機(jī)，根據(jù)不同按鍵的不同信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)電梯上升與下降。當(dāng)槽內(nèi)無物體時(shí)，砷化鎵發(fā)光管發(fā)出的光直接照在硅光敏三級管的窗口上，從而產(chǎn)生大的電流輸出，當(dāng)有物體經(jīng)過槽內(nèi)時(shí)則擋住光線，此時(shí)光敏管的輸出端為低電平，這樣可識(shí)別物體的有無。 光電傳感器的選擇在本設(shè)計(jì)中選擇 PMM18C301NA 型光電管作為本次設(shè)計(jì)樓層檢測部分主要器件。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。方案二：采用 LCD2402 液晶模塊，用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 68 或 88 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。綜上所述，我選擇 AT89S52 芯片作為本次設(shè)計(jì)的主控芯片 顯示模塊在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。價(jià)錢雖然比 AT89C2051和 AT89C51 昂貴，但存儲(chǔ)空間非常大，可以到達(dá) 8K。方案二：采用 AT89C51 芯片，它具有 AT89C2051 芯片的所有功能，且 IO 口數(shù)相對較多，價(jià)錢相對也比較便宜，但存儲(chǔ)空間不是非常大，而本次的設(shè)計(jì)需要大量的存儲(chǔ)空間。含有中斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)器。再通過按鍵控制電機(jī)將材料傳送到指定位置。帶動(dòng)材料進(jìn)入檢測區(qū)域。單片機(jī)金屬分揀系統(tǒng)是由微處理器單片機(jī)、電源模塊、復(fù)位模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、按鍵模塊、霍爾傳感模塊、顏色傳感及顯示模塊組成。c、將物體傳送到指定地點(diǎn)：控制傳送帶的速度，以及方向講材料分揀到指定地方。 功能特點(diǎn)a、按鍵控制：能通過按鍵控制傳送帶電機(jī)的正反轉(zhuǎn) 。硬件電路設(shè)計(jì)包括輸入射出接口設(shè)計(jì)，畫出詳細(xì)電路圖，標(biāo)出芯片的信號(hào)、器件參數(shù)值，根據(jù)電路圖在仿真機(jī)上進(jìn)行調(diào)試，修改，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。硬件電路采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法保證設(shè)計(jì)電路的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分，根據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能，將硬件和軟件分開設(shè)計(jì)。光電采集模塊，霍爾傳感器，顏色色傳感器主要用于對當(dāng)前檢測物體的基本信息進(jìn)行采集的功能。狀態(tài)顯示模塊負(fù)責(zé)正確的顯示當(dāng)前當(dāng)前被檢金屬的類型。軟件部分分成了六個(gè)模塊：初始化模塊、顯示模塊、蜂鳴器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紅外采集模塊、霍爾傳感器。所謂的單片機(jī)小系統(tǒng)從系統(tǒng)的角度來定義就是完成復(fù)雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)就是利用 Atmel 公司生產(chǎn)的單片機(jī) AT89S52 芯片 ULN2022 用作步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片（ULN2022 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)）。當(dāng)訂貨商向物流中心發(fā)出配送訂單后，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)從自動(dòng)化立體倉庫中準(zhǔn)確找到要出庫的物品所在位置，并按所需數(shù)量出庫，最后將從不同儲(chǔ)位上取出的不同數(shù)量的物品按配送地點(diǎn)的不同運(yùn)送到不同的存貨區(qū)域進(jìn)行分揀，以便裝車配送。物流配送中心是從事配送業(yè)務(wù)的物流場所或組織，它的作業(yè)流程包括“入庫—保管—揀貨—分揀—暫存—出庫” 。目前，項(xiàng)目系統(tǒng)集成中進(jìn)口比例較高，在機(jī)場物流行李分揀系統(tǒng)中，由于分揀量大及高可靠性要求，基本都從國外進(jìn)口。在商業(yè)配送領(lǐng)域自動(dòng)分撿機(jī)的應(yīng)用較為廣泛，可實(shí)現(xiàn)多品種、小批量、多批次、短周期的物品分揀和配送作業(yè)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)是一次大戰(zhàn)后在美國、日本的配送中心廣泛采用的一種物流設(shè)備，己經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心不可缺少的一部分。就從煙草行業(yè)來講，結(jié)合卷煙生產(chǎn)工藝，將物流做寬做深，從煙葉醇化到成品發(fā)貨，從制絲分組加工到儲(chǔ)葉儲(chǔ)絲模塊化精益生產(chǎn)，工藝創(chuàng)新和裝備已融入并實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)自動(dòng)化（FA） 。單元的有效組合，即是流程及工藝的設(shè)計(jì)，這是一個(gè)全局優(yōu)化的復(fù)雜過程。集成不是簡單的設(shè)備組合，是以系統(tǒng)思維的方式對設(shè)備功能的充北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9分應(yīng)用，并保證軟硬接口的無縫和快捷，目的是實(shí)現(xiàn)集成創(chuàng)新。系統(tǒng)集成由于專業(yè)高度分工和全球經(jīng)濟(jì)一體化，系統(tǒng)集成是一種理念和趨勢。本文主要介紹了單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，以及一些調(diào)試方法。應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合氣動(dòng)、傳感器和位置控制等技術(shù)，設(shè)計(jì)不同類型材料的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)。同時(shí)，只要根據(jù)不同的分揀對象，對本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)要求。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接，實(shí)現(xiàn)對物料實(shí)物流、物料信息流的分配和管理。由于全部采用機(jī)械自動(dòng)作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。目前自動(dòng)分揀已逐漸成為主流，因?yàn)樽詣?dòng)分揀是從貨物進(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動(dòng)分揀裝置來完成的。 分揀系統(tǒng)的介紹分揀是把很多貨物按品種從不同的地點(diǎn)和單位分配到所設(shè)置的場地的作業(yè)。本文在此介紹一種采用可編程控制器（單片機(jī)）對材料自動(dòng)分揀的一種方法，其電路結(jié)構(gòu)簡單，投資少（可利用原有設(shè)施改造），自動(dòng)分揀系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程度高，還具有在線修改功能，靈活性強(qiáng)。而在眾多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，對不同的材料進(jìn)行分揀，以往常采用傳統(tǒng)的繼電器接觸控制，使用硬連接電器多，可靠性差，自動(dòng)化程度不高。單片機(jī)的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，是當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的主要設(shè)備之一。現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對市場要求做出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。隨著物流市場需求的增長，國內(nèi)物流系統(tǒng)及裝備供應(yīng)商通過自主技術(shù)創(chuàng)新、引進(jìn)消化吸收，從起初低端技術(shù)、國外進(jìn)口到現(xiàn)在高端創(chuàng)新、與國外廠商同臺(tái)競技，物流裝備技術(shù)水平已明顯提高，但在高端技術(shù)方面也還存在較大差距。 The sensor第 1 章 緒論 選題背景及研究意義隨著生產(chǎn)趨于個(gè)性化、集約化，許多企業(yè)開始加深對物流的認(rèn)識(shí)及其價(jià)值的深度挖掘，通過物流建設(shè)降低成本，提升競爭力。 Material sorting。其電路結(jié)構(gòu)簡單，投資少（可利用原有設(shè)施改造），分揀系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程度高，還具有在線修改功能，靈活性強(qiáng)，系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、可靠性高及系統(tǒng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。然后，說明了單片機(jī)自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)工作原理和與傳統(tǒng)繼電器的區(qū)別。本課題正是在這樣的背景下，圍繞基于單片機(jī)的材料分揀裝置設(shè)計(jì)展開研究。單片機(jī)的使用大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自控程度，為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障。北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1本人簽名： 年 月 日北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2目錄第 1 章 緒論 ...............................................5 選題背景及研究意義 .................................5 分揀系統(tǒng)的介紹 .....................................5 分揀系統(tǒng)的發(fā)展展望 .................................6 課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容