【正文】 art about touring isn39。80s. We sat on the back of pickup trucks for hours. The sky was blue, and we couldn39。s Shaanxi province pass through a stop on the ancient Silk Road, Gansu39。 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 參考文獻(xiàn) [1] 錢學(xué)森 , 宋健 . 工程控制論 [M]. 北京 : 科學(xué)出版 , 2020: 5257. [2] 陳衛(wèi) . 自動(dòng)化生產(chǎn)中的飲料灌裝技術(shù) [J]. 機(jī)械工程 , 2020, (8): 5357. [3] 張毅剛 , 彭喜元 , 彭宇 . 單片機(jī)原理與 應(yīng)用（第二版） [M]. 北京 : 高等教育出版社 , 2020: 202204. [4] 孫 存剛 . AT89S52芯片介紹與應(yīng)用 [J]. 電子開 發(fā) , 2020, (05): 2123. [5] 吳建平 . 傳感器原理及應(yīng)用 [M]. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020: 6678. [6] 王慶有 . 光電傳感器應(yīng)用技術(shù) [M]. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020: 7584. [7] 齊衛(wèi)紅 . 過(guò)程控制系統(tǒng)（第 2版） [M]. 北京 : 電子工業(yè)出版社 , 2020: 98107. [8] 湯天浩 . 電機(jī)與拖動(dòng) 基礎(chǔ) [M]. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020: 3557. [9] 唐介 . 電機(jī)與拖動(dòng) [M]. 北京 :高等教育出版社 , 2020: 132146. 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[11] 孫旭 , 凌士杰 . 一種液體灌裝機(jī)控制部分的設(shè)計(jì) [J]. 自控 但這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還是有自己的獨(dú)特之處和創(chuàng)新所在的。 在本設(shè)計(jì)中，我通過(guò)查閱網(wǎng)絡(luò)與 圖書館搜集到的資料，以及指導(dǎo)老師的指導(dǎo)與建議，在確定課題和研究方向上，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的工作原理及自動(dòng)灌裝控制理論的理解和研究，設(shè)計(jì)出了這一套自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)，基本上完成了任務(wù)書的要求，通過(guò)調(diào)試，此進(jìn)瓶控制方法能夠達(dá)到這個(gè)灌裝系統(tǒng)的灌裝要求，各個(gè)部分從進(jìn)瓶、灌裝到出瓶之間的協(xié)調(diào)能力能夠穩(wěn)定地運(yùn)行。 （ 7） 計(jì)算作用在軸上的壓軸力 F0[12] NvzvzqvKpFqvKpFacaaca) ( )(500)(500 22020?????????????? 式 6 (8)計(jì)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(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 第六章 總結(jié) 本設(shè)計(jì)是采用一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)灌裝控制的典型應(yīng)用，單片機(jī)控制了灌裝的量的時(shí)間、灌裝個(gè)數(shù)、步進(jìn)電機(jī)、蜂鳴器、傳感器。 211 oddo a LLa ???? 式 5 （ 6）計(jì)算 V帶的根數(shù) z[12] 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）》 V帶根數(shù)由 z=Pcɑ/(P0+P1)KɑKL計(jì)算得出。 120176。由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）》表（ 82）選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld=800mm。 1000601000601 ???? nnv dd dd ?? 式 1 smsmnd d /25/ 140063100060 1 ??? ????? ?? 式 2 （ 4） 確定普通 V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心矩 [12] 根據(jù) (dd1+dd2)ɑ02(dd1+dd2)，初步確定中心距 ɑ0=250mm。 按是 i=n1/n2，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 dd2， dd2=idd1=263=126mm 根據(jù)表 87，取 dd2=132mm。 (2) 選取 V帶帶 型 [12] 根據(jù) Pca、 n1由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）》圖 89確定選用普通 V帶型。 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 圖 53 模擬調(diào)試系統(tǒng) 系統(tǒng)安裝帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明 按照下面的計(jì)算可以確定帶傳動(dòng)的各個(gè)參數(shù)要求： 取帶輪的傳動(dòng)比 i=2，小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=1400r/min，電動(dòng)機(jī)的額定功率 P=，一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間大于 12小時(shí)。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(dòng)的情況，對(duì)于虛焊或者松動(dòng)的要及時(shí)改正。焊接時(shí)如有跳線應(yīng)先焊接跳線，再安裝機(jī)械元器件，如電阻、中心芯片插座等。 圖 51 系統(tǒng)安裝平面簡(jiǎn)圖 系統(tǒng)接線圖如圖 52所示。 } } } 此程序的功能用來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)灌裝系統(tǒng)的功能。 if(xian0 == 1) { chanliang。 jia = 1。 while(jiance == 0) { jia = 0。 void gongzuo() //功能子函數(shù) { uchar xian0。 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 i++。 step1。 step2。 step3。 step4。 step5。 step6。 step7。 step8。 while(i250) { sxianshi(sec/1000,sec%1000/100,sec%100/10,sec%10)。 } } 擋板步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序 由于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)是要靠脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)，所以我們可以按照步進(jìn)電機(jī)相應(yīng)的說(shuō)明，不同的時(shí)刻給定相應(yīng)的脈沖就可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和正反轉(zhuǎn)工作，從而帶動(dòng)擋板工作，實(shí)現(xiàn)攔截容器的功能。 } } sxianshi(sec/1000,sec%1000/100,sec%100/10,sec%10)。 jia = 0。 if(KEY==0) { delay(2)。 } key_shu()。 fengming()。 key_shu()。 while(j==0) { miao =0。 she = sec。 } } if(KEY!=0) { EA=0。 flag=0。 flag++。 //定時(shí)器 0中斷子程序 void time0_Int() interrupt 1 //中斷 0進(jìn)入函數(shù) { TH0=0x4c。 delay(2)。 P0 = du[s]。 P2 = 0xf7。 delay(2)。 P0 = du[h]。 P2 = 0xfd。 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 delay(2)。 P0 = du[h1]。 P2 = 0xbf。 delay(2)。 P0 = du[m1]。 P2 = 0xef。//加料量重新定義清零鍵 數(shù)碼管顯示子程序 數(shù)碼管顯示部分為了節(jié)約 I/O 口的使用，利用動(dòng)態(tài)掃描的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示，以下是顯示部分。//產(chǎn)量按鍵減 sbit KEY = P3^6。//停止，暫停按鍵 sbit shujia = P3^4。//有瓶子到來(lái)傳感器位按鍵 sbit start = P1^6。//繼電器控制電動(dòng)機(jī)通電位 sbit miao =P1^4。//加料控制信號(hào)燈位 sbit zheng = P1^2。 sbit BELL=P1^0。還有一種情況是原料儲(chǔ)存容器中沒(méi)有原料時(shí)也會(huì)報(bào)警，提醒工作人員，此時(shí)不進(jìn)行加料工作。有容器到來(lái)檢測(cè)接近開關(guān)在模擬系統(tǒng)中我用按鍵 JISHU來(lái)代替，當(dāng)檢測(cè)到有瓶子時(shí)，即按住 JISHU鍵時(shí)，開始加料，加料時(shí)間到擋板開始轉(zhuǎn)動(dòng) 90度，灌裝滿的瓶子通過(guò)后擋板繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 90度回到擋住狀態(tài)，一次工作完成。 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 圖 37 主電路 圖 38 外圍接入電路 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 第四章 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 程序流程圖 自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)的程序流程圖如下圖 41所示，首先系統(tǒng)初始化，設(shè)定數(shù)碼管 shu1顯示灌裝產(chǎn)量，初始值為 1000，然后開始設(shè)定產(chǎn)量數(shù)，產(chǎn)量數(shù)可加可減，設(shè)定好產(chǎn)量后再設(shè)定加料時(shí)間，并同時(shí)計(jì)時(shí)。 如下圖 37 所示，分別由復(fù)位電路部分、電源電路部分、按鍵檢測(cè)電路部分、指示燈電路部分、顯示電路部分、單片機(jī)電路部分、電動(dòng)機(jī)電路部分和步進(jìn)電機(jī)接口部分組成。 表 2 按鍵功能描述 名稱 功能 JISHU 有容器到來(lái)檢測(cè)接近開關(guān) DANG 傳送帶電動(dòng)機(jī)開始工作按鍵 KAI 傳送帶電機(jī)停止工作按鍵 S5 產(chǎn)量加按鍵 S6 產(chǎn)量減按鍵 S7 按住加料與加料量顯示，放開記住加料量 S8 加料時(shí)間清零鍵 Q6 液位檢測(cè)傳感器 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 圖 35 按鍵電路 圖 36 液位 檢測(cè)電路 總體電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)由主電路與外圍電路一起構(gòu)成了自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)的硬件電路。這是整個(gè)工作的部分，當(dāng)瓶子在加料時(shí)間未到時(shí)突然滑倒，從擋板下方過(guò)去，接近開關(guān)檢測(cè)不到瓶子時(shí)，此時(shí)報(bào)警器響，提醒工作人員出現(xiàn)異常情況，并且未灌裝完 成的產(chǎn)品不計(jì)入產(chǎn)量中，還有一種情況是原料儲(chǔ)存容器中沒(méi)有原料時(shí)也會(huì)報(bào)警，提醒工作人員，此時(shí)不進(jìn)行加料工作。 圖 33 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 圖 34 LED 指示電路 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 按鍵電路與傳感電路 首先接通電源， LED1燈亮，表示電源接通，數(shù)碼管 shu1顯示灌裝產(chǎn)量，初始值為 1000，可通過(guò)按鍵 S5和 S6來(lái)調(diào)整設(shè)定產(chǎn)量數(shù)，數(shù)碼管 shu2顯示加料時(shí)間，按鍵 S7是設(shè)定加料時(shí)間的按鈕，按住S7 加料，加料過(guò)程 LED4 亮，放開按鍵 S7，加料結(jié)束，并且會(huì)把加料時(shí)間記憶，在以后的加料都按照此時(shí)間 加料，直到再次設(shè)定加料時(shí)間或者停止通電， S8是加料時(shí)間清零鍵，當(dāng)設(shè)定好產(chǎn)量數(shù)和加料時(shí)間時(shí)，啟動(dòng)傳送帶電動(dòng)機(jī)開始工作按鍵 DANG，傳送帶開始工作，擋板在初始狀態(tài)是擋住的。 圖 32 顯示電路 各功能指示電路 如下圖 33所示，為主軸電機(jī)控制電路，利用 PNP三極管從而來(lái)控制繼電器實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止。 圖 31 單片機(jī)最小電路 流量系數(shù)（ Kv） 按 JB/T735294 規(guī)定 泄漏量（ ml/min） 按 JB/ 公稱通徑（ mm） 10 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 功耗 (VA) 17 30 基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 顯示電路 此系統(tǒng)所使用的顯示部分是利用兩組 4位共陰數(shù)碼管組 成，第一組是用 來(lái)顯示灌裝產(chǎn)量，第二組是用來(lái)顯示設(shè)定的加料量的時(shí)間，為了使數(shù)碼管在顯示的時(shí)候比較清晰，此電路通過(guò)圖 31中的74HC573鎖存器與數(shù)碼管配合使用，使驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的電流變大，讓其亮度變亮，這樣可以更好的顯示其數(shù)值。由于此水閥采用橡膠密封，故對(duì)工作介質(zhì)的清潔度大大降低，具有反應(yīng)迅速，可靠性能高等特點(diǎn)，開啟與關(guān)斷時(shí)間分別有 5ms，完全足夠此系統(tǒng)的精度設(shè)置為 ，其實(shí)系統(tǒng)的精度還可以設(shè)置的更高，但在工業(yè)中完全不需要太高的精度，只要足夠使用就可以了。E油及其它非腐蝕性液體 介質(zhì)溫度 176。電磁水開關(guān)結(jié)構(gòu)圖如 211 所示，最終選擇的此電磁水開關(guān)的實(shí)物圖如圖 212所示。當(dāng)線圈通電時(shí)，產(chǎn)生電磁力將活動(dòng)鐵芯吸上，主閥腔內(nèi)的介質(zhì)自導(dǎo)閥口外泄，以至產(chǎn)生壓力差，膜片或閥杯被迅速托起，主閥口開啟，閥便呈通路了。 圖 29 減速箱與電機(jī)配合圖 圖 210 減速箱與電機(jī)配合實(shí)物圖 電磁水開關(guān)性能描述 電磁水開關(guān)（水閥）原理 電磁水開關(guān)主要由導(dǎo)閥和主閥組成，主閥采用橡膠密封結(jié)構(gòu)。 減速器的設(shè)計(jì)與選擇 由于所選用的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 1400r/min，灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力 3000瓶 /小時(shí)，灌裝機(jī)的電磁水開關(guān)為 10個(gè)，所以灌裝機(jī)每轉(zhuǎn)生產(chǎn) 10瓶，在灌裝機(jī)的轉(zhuǎn)速為 300r/小時(shí)。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)需要的功率 Po按下式計(jì)算： ηPP aw0? 式中 pw 工作機(jī)所需的功率， KW ?a 從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)間各運(yùn)動(dòng)副的總機(jī)械效率 工作機(jī)所需功率 pw 一般根據(jù)工作機(jī)的生產(chǎn)阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算： 1000ηFP wvw ? 或 者 9550ηTnP ? 式中 F 工作機(jī)的生產(chǎn)阻力， N； v 工作機(jī)的速度， m/s； T 工作機(jī)的阻力矩， N/m； nw