【正文】 盤。但由于液晶是以點陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，控制器資源占用較多，其成本也偏高，在顯示信息量比較少的設(shè)計中不宜采用。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化，對外界環(huán)境要求較低。 根據(jù)以上論述，采用方案二。 系統(tǒng)各模塊的最終方案 經(jīng)過分析，最終確定方案如下： (1)采用 AT89S52單片機作為控制器，分別對灌裝的量的時間、灌裝個數(shù)計數(shù)、步進電機、蜂鳴器、傳感器的控制。 利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關(guān)，達到用低電壓控制高電壓，既能夠遠距離控制又達到自動控制的目的。 (3)利用步進電機帶動齒輪擋板工作，實現(xiàn)對瓶子的攔截使其能夠準確地在正點灌裝位置。 (5)顯示用 LED 數(shù)碼管顯示灌裝量的時間和生產(chǎn)個數(shù)，采用單按鍵進行灌裝量的時間和生產(chǎn)個數(shù)的設(shè)定。 單 片 機 初 始 化 模 塊實 時 顯 示 模 塊報 警 檢 測 模 塊電 機 與 擋 板 驅(qū) 動 模 塊按 鍵 輸 入 模 塊 圖 21 系 統(tǒng)硬件模塊關(guān)系圖 控制芯片分析： 單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O 接口電路等。 AT89S52芯片簡介 AT89S52是 美國 ATMEL公司生產(chǎn)的 一個低功耗、高性能 CMOS8位單片機，片內(nèi)有 8KB ISP的可反復(fù)擦寫 1000次的 Flash只讀程序存儲器， 使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造， 兼容標(biāo)準 MCS51指令系統(tǒng)及 80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash存儲單元， 使得AT 89S52單片機為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、 高性價比 以及 超有效的解決方案 [4]。另外， AT89S52 可降基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計 7 至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 圖 22 AT89S52引腳圖 繼電器性能描述 電磁繼電器基本構(gòu)造與工作原理 電磁繼電器的基本原理如圖 23所示， A是電磁鐵， B是銜鐵， C是彈簧， D是動觸點， E是靜觸點?？刂齐娐肥怯呻姶盆F A、銜鐵 B、低壓電源 E1和開關(guān)組成；工作電路是由小燈泡 L、電源 E2和相當(dāng)于開關(guān)的靜觸點、動觸點組成。用手指將動觸點壓下，則 D、 E間因動觸點與靜觸點接觸而將工作電路接通，小燈泡 L發(fā)光。這時彈簧被拉長，觀察到工作電路被接通，小燈泡 L發(fā)光。銜鐵在彈簧的拉力作用下回到原來的位置，動觸點與靜觸點分開，工作電路 被切斷，小燈泡 L不發(fā)光。電磁鐵斷電時失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來，切斷工作電路。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計 8 圖 23 電磁繼電器原理圖 圖 24 電磁繼電器實物圖 用電磁繼電器控制電路的好處：用低電壓控制高電壓；遠距離控制；自動控制。 傳感器性能描述 行程 開關(guān) 行程開關(guān)實物圖如圖 25 所示， 它的內(nèi)部工作原理如圖 26 所示，它是 利用生產(chǎn)機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現(xiàn)接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的。 在 電氣控制系統(tǒng) 中，位置開關(guān)的作用是實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測 ，在此系統(tǒng)中當(dāng)有容器過來時碰到 行程開關(guān)，控制芯片接受到此行程開關(guān)的信號執(zhí)行相應(yīng)動作，在此系統(tǒng)中我所選用的行程開關(guān)是 樂清永得電器有限公司 的 TM1308微動開關(guān)，此開關(guān)是常開方式的，當(dāng)有容器經(jīng)過時碰到此微動開關(guān)，此時開關(guān)閉合，發(fā)出信號后控制系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的工作 [5]。 發(fā)射端接收端容器 圖 27 紅外對射傳感器功能演示圖 圖 28 紅外對射傳感器 速度可控電機性能描述 電機的選擇 工業(yè)生產(chǎn)中一般采用三相交流異步電動機，所以本設(shè)計 中也是選用了三相異步電動機。電動機的結(jié)構(gòu)有開啟式、防護式、封閉式和防暴式。通常選用 的電動機的額定功率稍大于工作機功率。在一般情況下不必校驗電動機的發(fā)熱和啟動力矩。所以本設(shè)計選用的是同步轉(zhuǎn)速為 1400r/min的電動機，如無特殊要求，不選用同步轉(zhuǎn)速低于 750/min的電動機 [8,9]。所 以首先主軸上大齒輪的傳動比 i = 6，電動機的小齒輪與減速器上大帶輪的傳動比 i = 2，則減速器上輸入的轉(zhuǎn)速為 700r/min，輸出轉(zhuǎn)速為 30r/min， 調(diào)速的時候可以改變大小齒輪來改變輸出的轉(zhuǎn)速，如下圖所示的電機調(diào)速系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中選用的電機以及減速箱是東方傳動公司的一整套配合產(chǎn)品，它的 CAD圖如圖 29所示，此電機的實物圖如下圖 210所示，因為電機調(diào)速系統(tǒng)的選擇，傳送帶的調(diào)速是有一定的范圍的，并且調(diào)速也不是線性調(diào)速，而是一個階段一個階段的調(diào)速的，所以為了能實現(xiàn)容器和加料是相互配合到一起，系統(tǒng)正常工作 ，需要操作員工放緩給傳送帶放容器的速度，或者加快放容器的速度，這個取決于員工所選擇的電機速度 [10]。常位時，活動鐵芯封住導(dǎo)閥口，閥腔內(nèi)壓力平衡，主閥口封閉。當(dāng)線圈斷電，磁場消失 ，活動鐵芯復(fù)位，封閉導(dǎo)閥口，導(dǎo)閥和主閥腔內(nèi)壓力平衡后，閥又呈關(guān)閉狀態(tài)。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計 11 圖 211 電磁水開關(guān)結(jié)構(gòu)圖 圖 212 電磁水開關(guān)（水閥）實物圖 電磁水開關(guān)（水閥）參數(shù) 工作介質(zhì) 水、粘度 ≤4176。C ≤ 60 公稱壓力（ Mpa） 工作壓差（ Mpa） ～ ～ ～ 電源電壓 AC200V，其余規(guī)格可作特殊訂貨（ 36V、 12V、 24V） 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計 12 表 1 電磁水開關(guān)參數(shù) [11] 本設(shè)計的自動灌裝系統(tǒng)中利用的是電源電壓 AC200V， 公稱通徑（ 50mm）的 ZCS 型水用電磁水閥，此水閥適用于以水或液體為工作介質(zhì)，可自動化控制或遠程控制水、油、液體等工作介質(zhì)管路的通斷。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 外圍電路設(shè)計 單片機最小電路 此電路是單片機最小電路如圖 31所示，用來控制其它設(shè)備正常工作的基本硬件電路。顯示電路如圖 32所示。 圖 34 所示為各功能指示燈， LED1 表示系統(tǒng)正常工作指示燈，燈亮表示系統(tǒng)正在工作，燈滅表示系統(tǒng)停止工作； LED4 表示電磁水閥打開加料指示燈，燈亮表示電磁水閥打開系統(tǒng)進行加料，燈滅表示電磁水閥關(guān)閉系統(tǒng)沒有加料的動作。有容器到來檢測接近開關(guān)在模擬系統(tǒng)中我用按鍵 JISHU來代替，當(dāng)檢測到有瓶子時，即按住 JISHU鍵時，開始加料，加料時間到擋板轉(zhuǎn)動 90度，灌裝滿的瓶子通過，擋板繼續(xù)轉(zhuǎn)動 90度回到擋住狀態(tài)，一次工作完成。主要功能表如下表 2所示和按鍵電路圖 35以及液位檢測電路如圖 36所示。在系統(tǒng)中，加料時間的多少可以調(diào)節(jié)，可隨時停止工作，使應(yīng)用更加完善，更加人性化。外圍接口電路如圖 38所示，由達林頓接口電路和一個蜂鳴器以及一個液位檢測紅外對射傳感器組成。打開電動機傳送帶開始工作，擋板在初始狀態(tài)是擋住的。這是整個工作的部分，當(dāng)瓶子在加料時間未到時突 然滑倒，從擋板下方過去，接近開關(guān)檢測不到瓶子時，此時報警器響，提醒工作人員出現(xiàn)異常情況，并且未灌裝完成的產(chǎn)品不計入產(chǎn)量中，直到工作人員處理了此種情況或者等到下一個瓶子到來。 系 統(tǒng) 初 始 化開 始產(chǎn) 量 設(shè) 定 按 鍵產(chǎn) 量 加產(chǎn) 量 減按 鍵 加 料 時 間 初 始 設(shè) 定 ？加 料 的 同 時 計 時開 始 工 作清 零結(jié) 束加 料 時 間 是 否 清 零 ？結(jié) 束 工 作YNYN 圖 41程序流程圖 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計 18 程序描述 按鍵 I/O口分配程序 為了硬件電路的設(shè)計方便和程序的編寫，在程序開寫之前要定義好相應(yīng)的管腳對應(yīng)硬件電路相應(yīng)的功能，以下是相應(yīng)的程序和對應(yīng)的注 釋。//設(shè)置 ，為控制蜂鳴器發(fā)聲的引腳 sbit jia = P1^1。//液體是否完畢檢測傳感器 sbit dong = P1^3。//系統(tǒng)正常工作 s閃爍燈 sbit jiance = P1^5。//開始工作按鍵 sbit stop = P1^7。//產(chǎn)量按鍵加 sbit shujian = P3^5。//按住加料與加料量顯示，放開記住加料量 sbit qingling = P3^7。 void xianshi(uchar h1, uchar h, uchar m1, uchar m)//產(chǎn)量顯示函數(shù) { P0 = du[m]。 delay(2)。 P2 = 0xdf。 P0 = du[h]。 delay(2)。 P2 = 0x7f。 } void sxianshi(uchar s1, uchar s,uchar h1,uchar h)//加料量顯示函數(shù) { P0 = du[h1]。 delay(2)。 P2 = 0xfe。 P0 = du[s1]。 delay(2)。 P2 = 0xfb。 } 加料時間設(shè)定子程序 為了加料時間的準確性，程序編寫應(yīng)用了定時器的功能，精確度的設(shè)定是 ，最大值可以設(shè)置到 ，完全足夠了對灌裝各種容器的加料，同時設(shè)定了相應(yīng)的清零按鍵，用來為下次設(shè)定時間而做出復(fù)位的功能。 TL0=0x00。 if(flag == 2) { sec++。 if(sec == 10000) { 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計 20 sec = 0。 jia = 1。 } } //按住加料與加料量顯示，放開記住加料量按鍵子程序 void key_jialiao() { uchar j=0。 key_srp()。 gongzuo()。 if(qingling == 0) { sec = 0。 key_srp()。 if(KEY == 0) { time0_kai()。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計 21 j++。 xianshi(chanliang/1000,chanliang%1000/100,chanliang%100/10,chanliang%10)。 void fa(void) { uchar i。 xianshi(chanliang/1000,chanliang%1000/100,chanliang%100/10,chanliang%10)。 delay(2)。 delay(2)。 delay(2)。 delay(2)。 delay(2)。 delay(2)。 delay(2)。 delay(2)。 } } 系統(tǒng)工作子程序 將設(shè)定好的加料時間保存到應(yīng)該加料時間內(nèi)，傳送帶電機工作，有擋板擋住的情況下檢測到有容器的到來就 會按照之前設(shè)定好的是假開始加料，以下是實現(xiàn)此功能的程序。 xian0 = 0。 delay_10ms(3*sec)。 xian0 = 1。 fa()。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計 23 第五章 系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與分析 系統(tǒng)的安裝 當(dāng)自動灌裝系統(tǒng)安裝完成就如圖 51 所示，此圖只是簡單的安裝平面示意圖，控制面板是由單片機與顯示部分和按鍵部分組成，起到智能操作的功能；傳送部分由交流電機、減速控制箱以及傳送帶組成還有步進電機組成的擋板部分組成，實現(xiàn)需要灌裝容器的傳輸功能；加料部分由一個接近傳感器檢測容器的到來，并且停止在了電磁水閥的下面，確保要加的液體是流入容器內(nèi)的，同時又電磁水閥和原料儲存容器組成，在 容器中加有一個光電檢測傳感器，用來檢測原料儲存容器是否還有液體，要是沒有則系統(tǒng)報警，提示工作人員。 基于 51 單片機的自動灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計 24 圖 52 系統(tǒng)接線圖 模擬系統(tǒng)中元器件的安裝與焊接 模擬系統(tǒng)中安裝元器件時要避免元器件發(fā)熱而減弱銅箔對基板的附著力，且防止元器件的裸露部分同印制導(dǎo)線短路。焊接的溫度和焊接的時間 也是有講究的， 電烙鐵的溫度 應(yīng)略 高于焊錫的溫度 ， 以烙鐵頭 接觸松香剛剛冒煙為好 ，焊錫時必須使焊點融化充分， 焊錫 能夠 將焊接點上的元 器 件引腳全部浸沒， 但 輪廓 還 隱約可見 ，既要美觀又要保證不虛焊。 模擬調(diào)試系統(tǒng) 模擬調(diào)試系統(tǒng)如圖 53 所示，在真實的自動灌裝系統(tǒng)不是像下圖所示的模擬系統(tǒng)一樣用發(fā)光二級管代替的，模擬系統(tǒng)中顯示部分和按鍵部分與實際系統(tǒng)一致；擋板部分也是一致的，只是在實際的系統(tǒng)中用到的步進電機功率要比模擬系統(tǒng)中的大，液位傳感器也報警電路也是與實際 系統(tǒng)是一致的；傳送帶工作裝置由一個 LED燈代替，實際系統(tǒng)中要有交流電機和減速控制箱還有傳送帶組成，所以這里不再模擬。 （ 1） 確定