【正文】 一段時(shí)間后繼續(xù)工作，完成下一個(gè)包裝過(guò)程。} else if(temp==8) // 被拉低 shezhi()。} else if(temp==4) // 被拉低 { key=3。} else if(temp==2) // 被拉低 { key=2。 if(temp==1) // 被拉低 { key=1。0xF0。 temp=P1。 P1=0xFe。} } 按鍵檢測(cè)部分程序如下： void keyscan(void) { uchar i。 圖 按鍵掃描流程圖 延時(shí)去抖動(dòng) 鍵盤(pán)初始化 延時(shí)去抖動(dòng) 掃描是否有按鍵按下 判斷是哪個(gè)按鍵按下 返回掃描結(jié)果 返 回 開(kāi) 始 Y N Y N 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 判斷是否有按鍵按下程序如下： void keydown(void) { P1=0xF0。 按鍵掃描程序流程圖 按鍵是重要的人機(jī)交匯界面 ， 在總體設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用 。 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑選擇 10cm，通過(guò)計(jì)算： 2*10*π=，則步進(jìn)電機(jī)每旋 轉(zhuǎn)一圈的運(yùn)輸?shù)陌b膜的長(zhǎng)度為 。/176。 由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) 步距角為 176。 對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理進(jìn)行了解后， 對(duì)本設(shè)計(jì)要求的分析，本設(shè)計(jì)選擇的電機(jī)是步距角為 176。步進(jìn)電機(jī)組成和電氣連接分別如圖 。 單片機(jī)產(chǎn)生 4 路控制信號(hào)輸給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)L298N，再通過(guò)此驅(qū)動(dòng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行一個(gè)控制。 使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的 十分精確并且方便 。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響， 單片機(jī)輸入一個(gè)信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度 。步進(jìn)電機(jī)控制線路接受計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的指令脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。 圖 L298N 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)原理圖 電機(jī)模塊 步 進(jìn)電機(jī)又 被稱為 脈沖電機(jī)， 它可以將 電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移。 IN IN IN IN4 接到單片機(jī)的 口，獲得 4 路電平控制信號(hào) ，控制 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) ， ENA , ENB 接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn) 。 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 L298N 芯片的引腳如圖 所示。 EN EN2：高電平有效， EN EN2 分別為 IN1 和 IN IN3 和 IN4 的使能端。 A~D：輸出端，接電機(jī)。 VS：電機(jī)電壓，最大可接 50V。 L289N 是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)電路，即內(nèi)含二個(gè) H 橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng) 46V、 2A 以下的電機(jī)。 當(dāng)檢測(cè) 到紅 色 后，該傳感器 輸出信號(hào)給單片機(jī)，控制電機(jī)停轉(zhuǎn)，包裝完成 后再 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。自動(dòng)適應(yīng)波長(zhǎng)，能夠檢測(cè)灰度值的細(xì)小差別，與標(biāo)簽和背景的混合顏色無(wú)關(guān)。白熾燈和單色光源都可用于色標(biāo)檢測(cè)。 色標(biāo)傳感器在行業(yè)中的應(yīng)用是很廣泛的，色標(biāo)傳感器常用于檢測(cè)特定色標(biāo)或物體上的斑點(diǎn)，它是通過(guò)與非色標(biāo)區(qū) 進(jìn)行比較來(lái) 實(shí)現(xiàn)色標(biāo)檢測(cè)，而不是直接測(cè)量顏色。 12864 液晶顯示電路如圖 所示。其構(gòu)成以及結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 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(wú)需負(fù)壓 )； 顯示內(nèi)容： 128 列 64 行 顯示顏色：黃綠 /藍(lán)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(biāo)顯示、畫(huà)面移位、自定義字符、睡眠模式等。為了使內(nèi)容能到充分展現(xiàn)，采用 lcd12864 進(jìn)行顯示。當(dāng)有按鍵按下后，通過(guò)有一個(gè)按鍵按下后會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)低電平，先通過(guò) 口確沈陽(yáng)航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 定這個(gè)低電平出現(xiàn)在那一列，然后在對(duì) 口進(jìn)行掃描確定出現(xiàn)在哪行，通過(guò)這幾個(gè)步驟能夠精確的確定按下的按鍵。 實(shí)際電路圖連接如圖 所示。 圖 復(fù)位電路 鍵盤(pán)電路 矩陣鍵盤(pán)就是一個(gè) 4 行 4 列的鍵盤(pán)，相對(duì)于獨(dú)立鍵盤(pán)，它可以增加 IO 口的利用率，獨(dú)立的鍵盤(pán)每一個(gè)都需要一個(gè) IO 口，而矩陣鍵盤(pán)利用它的行列的特點(diǎn)，可以增加一半的 IO 口利用率。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(gè)高電平， rest 端口接 52 單片機(jī)的 rst口。 圖 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 為了 使單片機(jī)內(nèi)的一些特殊的寄存器可以正常使用 ， 就必須對(duì)電路進(jìn)行一個(gè)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(jìn)行正常的工作。 如圖 所示，用兩個(gè) 15pF 的電容和一個(gè) 的晶振并聯(lián)，使其形成一個(gè)并聯(lián)的諧振電路， 實(shí)現(xiàn)振蕩，從而輸出一個(gè)時(shí)鐘，這樣就可以得到時(shí)鐘電路。時(shí)鐘信號(hào)又被分為內(nèi)部振蕩和外部振蕩。 AT89C52 引腳圖如圖 所示。它還具有兩個(gè)定時(shí)器（計(jì)時(shí)器），在當(dāng)下的電子產(chǎn)品中有著十分廣泛的運(yùn)用。 圖 12V 穩(wěn)壓電路 單片機(jī)最小系統(tǒng) AT89C52 是當(dāng)下最常用以及最多見(jiàn)的單片機(jī)的一種，它具有 8kd 的內(nèi)存并且是CMOS8 位的單片機(jī)。 圖 5V 穩(wěn)壓 電 路 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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。電壓通過(guò)整流管之后再進(jìn)行穩(wěn)壓得到一個(gè)穩(wěn)定的電壓，然后再經(jīng)過(guò) 7805芯片得到一個(gè) 5V 電壓，最后再進(jìn)行一次穩(wěn)壓，使得到的 5V 電壓更穩(wěn)定。提供給 AT89C52 芯片、步進(jìn)電機(jī)及其他 相關(guān) 電路。 圖 色標(biāo)包裝模式框圖 鍵盤(pán)確認(rèn)為色標(biāo)包裝模式 檢測(cè)是否有色標(biāo) 通過(guò) 有色標(biāo)時(shí)步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)，延時(shí)后在轉(zhuǎn)動(dòng) 無(wú)色標(biāo)時(shí)步進(jìn)電機(jī)一直勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 鍵盤(pán)確認(rèn)為連續(xù)包裝模式 輸入包裝物體的長(zhǎng)度 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的角度 液晶顯示包裝長(zhǎng)度及電機(jī)狀態(tài) 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)方案 該系統(tǒng)通過(guò) 4*4 鍵盤(pán)輸入，通過(guò)行列掃描將其結(jié)果輸送給單片機(jī)，再通過(guò)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)指定的角度并且用單片機(jī)控制 12864 液晶顯示出其轉(zhuǎn)動(dòng)角度所對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度 以及包裝機(jī)的運(yùn)行模式。 圖 連續(xù)包裝模式框圖 模式二為色 標(biāo)控制式包裝，通過(guò)鍵盤(pán)確定為此模式之后，步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)有物體通過(guò)色標(biāo)檢測(cè)口時(shí)，檢測(cè)到物體上紅色標(biāo)記時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)進(jìn)行切割包裝，當(dāng)包裝完成時(shí)再繼續(xù)運(yùn)送包裝袋，進(jìn)行下一個(gè)物體的包裝。在包裝過(guò)程當(dāng)中可以暫停，如需重新設(shè)置長(zhǎng)度需要清零后，再重新進(jìn)行設(shè)置。 總設(shè)計(jì)框圖如圖 所示。 設(shè)計(jì)方案中同時(shí)具備了色標(biāo)顯示功能，當(dāng)檢測(cè)到包裝膜上的色標(biāo)時(shí)，色標(biāo)傳感器會(huì)給出相應(yīng)的脈沖信號(hào)，單片機(jī)以此作為中斷觸發(fā)信號(hào)。 通過(guò)鍵盤(pán)輸入 數(shù)據(jù)來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以此來(lái)控制包裝膜的長(zhǎng)度。 系統(tǒng) 總體方案論證 本方案中的主控單元采用了常見(jiàn)的 8 位微控制器 AT89C52。按鍵開(kāi)關(guān)的兩端分別接在行線和列線上。行列式鍵盤(pán)中按鍵的數(shù)量可達(dá)行線數(shù) n 乘以列線數(shù) m。對(duì)于多按鍵系統(tǒng)來(lái)講，這種電路將占用更多的 I/O 線而變得無(wú)法實(shí)用。因此鍵識(shí)別軟件非常簡(jiǎn)單。 MCU L298N 步進(jìn)電機(jī) MCU ULN20xxA 步進(jìn)電機(jī) 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 鍵盤(pán) 的選擇 鍵盤(pán)電路常用 的有兩種，一種是獨(dú)立式鍵盤(pán)電路，另一種是矩陣式鍵盤(pán)。 Lcd1602 雖然相對(duì)來(lái)說(shuō)要簡(jiǎn)單一些，但是它只能顯示字母和數(shù)字， lcd12864 則能很好的顯示漢字，可以將本次設(shè)計(jì)所要求顯示的長(zhǎng)度，模式都很好的顯示出來(lái)。 綜合考慮， L298N 方便控制并且成本較低，所以選擇方案四驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。設(shè)計(jì)方案如圖 所示。但是使用 ULN20xxA 只可以驅(qū)動(dòng)小型步進(jìn)電機(jī)，不能滿足本設(shè)計(jì)的需要。 圖 方案 三 ULN20xx 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)，適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。 方案 三 ：由單片機(jī)產(chǎn)生 四路信號(hào) ， 將這個(gè)四路信號(hào)送給 ULN20xxA 芯片進(jìn)行脈沖分配， 再 將脈沖信號(hào)輸入步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 圖 方案 二 MCU 放大電路 步進(jìn)電機(jī) MCU AT8435H 步進(jìn)電機(jī) 控制信號(hào) AT89C52 驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī) 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 使用細(xì)分方式，能很好的解決步進(jìn)電機(jī)在低頻工作時(shí)，振動(dòng)大、噪聲大的問(wèn)題。 方案 二 ：由單片機(jī)產(chǎn)生脈沖，經(jīng) TA8435H 專用芯片 進(jìn)行脈沖分配和功率放大后，將脈沖信號(hào)輸入步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。但是該設(shè)計(jì)在步進(jìn)電機(jī)在低頻工作時(shí)，振動(dòng)大、噪聲大。此方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行，驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需要的控制信號(hào)直接由軟件實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)方框圖 如圖 所示。綜上 各 種原因，此處我們選用兩相混合式 步距角為 度的 步進(jìn)電機(jī)。 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制 元件 。 電機(jī)的選擇 在本次設(shè)計(jì)中可使用的電機(jī)有步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)和直流電機(jī)，綜合考慮，步進(jìn)電機(jī)方便控制角度，可以很好的控制包裝帶的長(zhǎng)度，在性能方 面是最好的選擇。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外 STC89X52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 該系統(tǒng)通過(guò)鍵盤(pán)輸入，掃描將其結(jié)果輸送給單片機(jī)，再通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)指定的角度并且用單 片機(jī)控制液晶顯示出其轉(zhuǎn)動(dòng)角度所對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度以及運(yùn)行模式。 5. 能夠顯示出所輸入設(shè)定袋長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，并且能夠更改數(shù)據(jù) 。 3. 包裝機(jī)可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的包裝膜的長(zhǎng)度自動(dòng)完成控制進(jìn)行包裝，即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到一定長(zhǎng)度后，暫停轉(zhuǎn)動(dòng)，包裝完成后再轉(zhuǎn)動(dòng) 。 當(dāng)改變袋長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù) ， 步進(jìn)電機(jī) 根據(jù)新數(shù)據(jù)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)指定長(zhǎng)度。采用步進(jìn)電機(jī)與拉帶滾輪直接連接拉帶，不僅結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，而且調(diào)節(jié)極為方便，節(jié)省了調(diào)節(jié)時(shí)間，又節(jié)約了包裝材料。 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 課題研究?jī)?nèi)容 根據(jù)實(shí)際工程背景，本課題要完成的主要內(nèi)容為： 間歇式包裝機(jī)使用步進(jìn)電機(jī)供膜，以便提高供膜的可靠性。您可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的； 同時(shí)您可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是一種將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如高智能數(shù)控系統(tǒng)、編碼器及數(shù)字控制組件、動(dòng)力負(fù)載控制等新型智能設(shè)備已經(jīng)普遍應(yīng)用到包裝機(jī)設(shè)備中，使設(shè)備使用者在操作過(guò)程中更具有獨(dú)立性、靈活度、操作正確性、高效率和兼容性。進(jìn)入 21世紀(jì)以來(lái)，較之傳統(tǒng)包裝機(jī)，新型包裝機(jī)要求具有簡(jiǎn)潔化、高生產(chǎn)率、配套更完善，更具自動(dòng)化等特點(diǎn)。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，各種食品加工品的出現(xiàn)，對(duì)包裝技術(shù)和包裝設(shè)備都提出了新的要求，包裝機(jī)在流通領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。我國(guó)還基本停留在測(cè)試仿制階段，自行開(kāi)發(fā)能力弱。包裝機(jī)械行業(yè)缺少龍頭企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品檔次高的企業(yè)不多。 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 目 錄 第 1章 緒論 ........................................................ 1 課題工程背景 ................................................ 1 步進(jìn)電機(jī) .......................