【正文】 mmd/ 50 (棉帆布帶 ) 500 650 800 1000 1200 1400 19 電動(dòng)機(jī)選擇 (1) 選擇電動(dòng)機(jī)的類型 電動(dòng)機(jī)是常用的原動(dòng)機(jī)，并且是系列化和標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)之分 .由于直流電動(dòng)機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格 較高，維護(hù)比較不方便，因此無特殊要求時(shí)不宜采用。交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類，異步電動(dòng)機(jī)又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。 (2) 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)所需工作功率為 (1000 )d aP Fv ?? 式（ ） 式中 F—— 輸送帶的牽引力， N； v —— 輸送帶的速度， m/s； a? —— 電動(dòng)機(jī)至輸送帶的傳動(dòng)總功率； 傳動(dòng)總功率： 421 2 3 4a? ? ?? ?? 式中 1? —— 軸承的傳動(dòng)效率， 由參考文獻(xiàn) [4]， 此處為 ； 2? —— 蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)效率， 由參考文獻(xiàn) [4]， 此 處為 ； 3? —— 連軸器的傳動(dòng)效率， 由參考文獻(xiàn) [4]， 此處為 ； 4? —— 滾筒的傳動(dòng)效率， 由參考文獻(xiàn) [4]， 此處為 。 可得 6 0 1 0 0 0 1 ( 3 . 1 4 5 0 0 ) 3 8 . 2 2 / m i nnr? ? ? ? ?。選用的電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)如表 211。間歇工作的場合。 由下式（ ），式（ ）可初步計(jì)算減速器的功率 1 1 1 2JBP P f f? 式（ ） 1 1 3 4RBP P f f? 式（ ） 式中 1JP —— 減速器計(jì)算輸入機(jī)械功率， Km； 1RP —— 減速器計(jì)算輸入熱功率； 1BP —— 減速器實(shí)際輸入功率； 1f —— 工作載荷系數(shù) ， 由參考文獻(xiàn) [4]， 此處取為 ； 2f —— 啟動(dòng)頻率系數(shù)， 由參考文獻(xiàn) [4]， 此處取為 ； 3f —— 小時(shí)負(fù)荷系數(shù)， 由參考文獻(xiàn) [4]， 此處取為 ； 4f —— 環(huán)境溫度系數(shù)， 由參考文獻(xiàn) [4]， 此處取為 。 選擇的減速器的技術(shù)參數(shù)如下表 212。由于單片機(jī)具有位處理功能，所以可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的控制。 主要元件選擇與簡介 單片機(jī) 單片機(jī)的全稱叫做單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)，是微型計(jì)算機(jī)家族中的一個(gè)分類，是將 CPU、存儲(chǔ)器、總線、 I/O 接口電路集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片上，因此又稱之為單片機(jī)。單片機(jī)所具有的這些優(yōu)點(diǎn)使之問世后得到了迅速的發(fā)展，廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制、儀器儀表、交通運(yùn)輸、通信設(shè)備、家用電器等眾多領(lǐng) 域，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化器件。 單片機(jī)的應(yīng)用 為滿足各種各樣系統(tǒng)對控制功能的不同需求，以單片機(jī)為控制核心構(gòu)成的控制系統(tǒng)在規(guī)模、結(jié)構(gòu)、功能等方面將會(huì)有很大的不同，根據(jù)規(guī)?？筛爬?、籠統(tǒng)地劃分為基本應(yīng)用系統(tǒng)和和擴(kuò)展應(yīng)用系統(tǒng)。 圖 31 最小 的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 16 單片機(jī)要正常運(yùn)行，必須具備一定的硬件條件，其中最主要的就是三個(gè)基本條件： 1.電源正常； ； 。在 AT89S51 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳中：電源引腳 2根，晶振引腳 2根，控制引腳 4 根，可編程輸入輸出引腳 32 根。 對應(yīng)的接線方法為： 40 腳（ VCC）電源引腳 ，工作時(shí)接 +5V 電源， 20 腳（ GND）為接地線。當(dāng)采用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，連接方法如下圖31 所示，在晶振引腳 XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）引腳之間接入一個(gè)晶振，兩個(gè)引 17 腳對地分別再接入一個(gè)電容即可產(chǎn)生所需的時(shí)鐘信號(hào)，電容的容量一般在幾十皮法，如30PF。 如 圖 32所示電容 C和電阻 R 構(gòu)成了單片機(jī)上電自動(dòng)復(fù)位電路，復(fù)位后，單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序，并初始化一些專用寄存器為復(fù)位狀態(tài)值，受影響的專用寄存器如表 31所示： 表 31 專用存儲(chǔ)器的 復(fù)位狀態(tài)值 寄存器 狀態(tài) 寄存器 狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0 P3 FFH SCON 00H IP xxx00000H SBUF 不確定 IE 0xx00000H PCON 0xxx0000H TMOD 00H 控制引腳 EA 接法。 AT89S51 單片機(jī)內(nèi)部有 4KB 可反復(fù)擦寫 1000 次以上的程 序存儲(chǔ)器，因此我們把EA接到 +5V 高電平，讓單片機(jī)運(yùn)行內(nèi)部的程序，我們就可以通過反復(fù)燒寫來驗(yàn)證我們的程序了。作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 P1口： P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位 雙向 I/O口， P1的輸出緩沖可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯門電路。作輸入口使用時(shí)，因內(nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口使用，因?yàn)閮?nèi)部在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 P3口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯門電路。做輸出端時(shí)，被外部拉低 P3口將用上拉電阻輸出電流。 PSEN ：程序存儲(chǔ)器允許（ PSEN ）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖 。 EA /VPP：外部訪問允許。 XTAL1：振蕩器反向放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 PDIP封裝 AS89S51單片機(jī)的引腳排列如 下 圖 33所示 圖 33 PDIP封裝 AS89S51單片機(jī)的引腳排列 存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路 [7] AT89S51單片機(jī)芯片內(nèi)配置有 4KB的 Flash程序存儲(chǔ)器和 128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM，根據(jù)需要可外擴(kuò)最大 64KB的程序存儲(chǔ)器和 64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，因此 AT89S51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可分為 4部分：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 CPU和外圍設(shè)備進(jìn)行信息交換都要通過接口電路來進(jìn)行。 復(fù)位操作及復(fù)位電路 [7] 復(fù)位操作是使單片機(jī)的 CPU以及各部件處于初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始運(yùn)行。 （ 1）復(fù)位操作 RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端口，高電平有效。單片機(jī)在 RST高電瓶有效后的第二個(gè)機(jī)器周期開始執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，并在 RST變?yōu)榈碗娖角暗拿總€(gè)機(jī)器周期重復(fù)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作。 在復(fù)位電路上電的瞬間， RC電路充電， RST引腳出現(xiàn)高電平。這里采用手動(dòng)復(fù)位，以便在出現(xiàn)故障或是任意需要的情況下進(jìn)行復(fù)位， 時(shí)鐘電路 [7] 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，控制著單片機(jī)的有序運(yùn)行節(jié)奏，而時(shí)序規(guī)定了指令執(zhí)行過程中各控制信號(hào)之間的相互關(guān)系。 在 AT89S51芯片內(nèi)部，有一個(gè)振蕩器電路和時(shí)鐘發(fā)生器，引腳 XTAL1和 XTAL2之間介入晶體振蕩器和電容后構(gòu)成內(nèi)部時(shí)鐘方式。大多數(shù)的單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，這里 AT89S51單片機(jī)也采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。 圖 36 使用片內(nèi)振蕩器接法 圖 37 使用片外振蕩器接法 傳感器 基本原理 傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可被檢測。即進(jìn)行電信號(hào) 光信號(hào) 電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。 根據(jù) 接收器 所感知的信號(hào)判斷 被測對象的有無、形狀、方位和顏色時(shí) , 按 發(fā)射器 和 接收器 的相對位置不同可分為反射型和透過型兩種型式 , 見圖 32（ a）、（ b）。 發(fā)射器 發(fā)出的光采用不同形式接觸被測物后照射在受光器上 , 而接受器是在光照射下產(chǎn)生電流 (或電導(dǎo)率發(fā)生變化 ) , 即所謂的具有光電效應(yīng)的光敏元件 , 常用的有光電二極管、光電三極管、光電池管。 光線照射管芯 , 會(huì)產(chǎn)生光生載流子 , 在反向電壓作用下 ,光生載流子導(dǎo)電產(chǎn)生光電流 , 即隨入射光強(qiáng)度的變化在負(fù)載電阻的兩端就會(huì)產(chǎn)生隨光強(qiáng)度變化的光電壓 ,經(jīng)檢波、放大處理去推動(dòng)控制系統(tǒng)。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個(gè)極 ——發(fā)射極和集電極，基極不引出，管殼同樣 開窗口，以便光線射入。工作時(shí)集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。 發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(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。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào) [9]。 （ 2） 對檢測物體的限制少 由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在金屬，它可對玻璃 .塑料 .木材 .液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測。 （ 4） 分辨率高 能通過高級設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)高分辨率。 （ 5） 可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測 22 可以無須機(jī)械性地接觸檢測物體實(shí)現(xiàn)檢測，因此不會(huì)對檢測物體和傳感器造成損傷。 （ 6） 可實(shí)現(xiàn)顏色判別 通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合 而有所差異。 （ 7） 便于調(diào)整 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。 （ 3）對射式光電開關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。 （ 4）槽式光電開關(guān)：它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的 U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于 U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過 U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號(hào)。 （ 5）光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，可以對距離遠(yuǎn)的被檢測物體進(jìn)行檢測。 由于產(chǎn)品為不透明物體， 綜合考慮上述分類，選用對射式光電開關(guān)。共陽數(shù)碼管是 指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。當(dāng)某一 23 字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 如圖 39，是常見的數(shù)碼管產(chǎn)品的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 （ 1） 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40根 I/O 端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51 單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32 個(gè)呢：），實(shí) 際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù) 碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 24 顯示原理 LED 數(shù)碼管的 g～ a七個(gè)發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱之為字形碼，下面給出共陰極的數(shù)字字形碼見表 32。這樣我們按著數(shù)字 0－ 9 的順序，把每個(gè)數(shù)字的筆段代碼按順序排好。 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)組成及工作原理 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)以單片機(jī) AT89S51 為核心，實(shí)現(xiàn)檢測、計(jì)數(shù)、顯示的功用。當(dāng)物品通過這個(gè)傳感器時(shí)，遮蓋紅外線，接收器晶體管截止，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖輸出，這個(gè)負(fù)脈沖經(jīng)整形后用作計(jì)數(shù)脈沖。 傳感器檢測 單片機(jī) 數(shù)碼管顯示 26 檢測電路 圖 313 檢測電路 由參考文獻(xiàn) [8],如圖 313，當(dāng)檢測物通過傳感器時(shí)，傳感器檢測出的反射光，使電阻R2的兩端電壓呈高電壓狀態(tài)。 顯示電路 在第二章第三節(jié)中的設(shè)計(jì)計(jì)算中，已算出該運(yùn)輸機(jī)的小時(shí)生產(chǎn)輸送能力為 18000 件，以該機(jī)器每天工作 12 小時(shí)為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則該運(yùn)輸機(jī)每天輸送的產(chǎn)品件數(shù)為 216000，裝箱數(shù)為 2160 箱，故在顯示器這塊，我們選擇 六個(gè) 的數(shù)碼管即可。具體 顯示電路 圖 如圖 314 所示。 根據(jù)系 統(tǒng)的功能要求， 在理想情況下，各產(chǎn)品之間保持距離，不相互接觸，僅 需設(shè)計(jì)主程序 和計(jì)數(shù)滿 100 時(shí)調(diào)用的一個(gè)延時(shí)子程序 ， 由于本文只是做一個(gè)以機(jī)械為主的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，故具體程序在本文中沒給出， 具體流程圖見圖 315。 然后手動(dòng)啟動(dòng)產(chǎn)品輸送帶 ，安裝在中間架上的傳感器發(fā)射和接收裝置判斷是否有產(chǎn)品經(jīng)過，當(dāng)接收裝置能接收到發(fā)射裝置的紅外線信號(hào)表示沒有產(chǎn)品經(jīng)過，繼續(xù)檢測；當(dāng)接收裝置不能接收到發(fā)射裝置的紅外線信號(hào)表示有產(chǎn)品經(jīng)過，通過圖 313 的檢測電路處理后 將信號(hào)送入單片機(jī)的 口，此時(shí)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0自動(dòng)加 1，表示有一個(gè)產(chǎn)品被