传送带上物件计数器设计.pdf

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.51M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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传送带上物件计数器设计 1 1 方案论证 1.1系统的主要要求及技术参数我们设计的是传送带上物件计数器，主要的任务是对传送带上物件的计数，还要能对计数的个数进行设置。所以在我们的设计中要实现的功能及技术参数是：由对物件传送上物件计数和显示功能，数据测试的计量范围0~9999，物件运行间隔为0.5秒以上数据测试误差为零；还要具有包装个数及报警功能。 1.2 方案选取现在工厂中的计数包装系统主要由两条传送带组成，即包装箱传送带和物件传送带。包装箱传送带用来传送产品包装箱，其功能是把满箱运走，并用一只空箱来代替。物件传送带是用来输送物件，我们就是要对物件传送带上的个数进行计数。在我们设计的电路中主要用AT89C51单片机为主体，外加74LS245做总线驱动，来驱动由四位数码管组成的显示电路，物件计数的个数可以从0~9999。我们的电路还包括键盘、状态显示、报警电路和检测电路等几个部分。在电路中键盘电路五个按键组成，用来实现对包装个数的设置、系统的运行和暂停等功能。在检测电路方面，我们选择用NE555组成一个红外线发射电路。接收电路用万能的红外线一体化接收头为主体实现的，这种接收头的好处是价格便宜，使用方便，而且比较容易买到。除此以外系统中还设有驱动电路、状态显示电路和计数到包装个数时的报警电路。在程序编译方面，为了使系统的抗干扰能力更强，我们用的是查询式计数方式。我们设计的系统主要的优点有以下几个方面：第一，计数准确。第二，包装设置个数范围宽(0~9999)。第三，抗误操作能力强。第四，接近设置包装个数能发出警告。第五，通用性强。

传送带上物件计数器设计 2 GATE0 CLK0 OUT0 GATE0 CLK0 OUT0 VCC VCC 100Hz 啤酒 T R 3S 暂停启动光源 PTC8253-5 由于时间和我们的实力有限，我们的设计还有很多的缺点，我们的设计中，没有考虑单片机掉电的问题，也没有考虑工厂中实际的抗干扰的保护，并且对于用于单片机看门狗电路，与上位机通讯电路，显示日产量的电路等都没有细细的考虑和设计。在软件中，我们还需要有一些软件抗干扰的程序，这些都是我们在以后的工作中要考虑和完善的。 1.3 方案比较现在有很多关于传送带上物件计数器电路的设计方案，但针对的对象不同，所设计的电路也是不尽相同的，所以这些电路都有很大的局限性，通用性比较差，但是这些电路中的部分电路对我的设计有很大的借鉴作用。下面我就把这几种电路简要地介绍一下。第一种，这个电路是一个啤酒厂包装流水线上的自动计数定时装置，在这个方案中要把一个包装箱装12瓶啤酒，每通过12瓶，流水线就暂停3秒钟，等待封箱打包完毕，然后重启流水线继续装箱。微机控制流水线作业时按ESC健能停止生产。这个电路的主体是使用PTC8253-5实现的。 PTC8253-5有6种工作方式。为了实现设计要求，有两个工作要做:一是对12瓶计数；二是对3秒钟停顿定时。并且两者之间又是相互关联的，因此，选用定时器的通道0作计数器，通道1作定时器，并且把通道0的计数已到(12)输出OUT。信号连到通道1的GATE，线上作为外部硬件启动信号去触发通道1的5秒定时，以及去控制流水线的暂停与重启。其流水线工作台示意图如图1.1所示。图1.1 电路结构原理啤酒计数检测部分的原理是，啤酒从光源和光敏电阻R之间通过时，在晶体管T发射极上会产生啤酒的及脉冲信号，此脉冲信号即可作为计数脉冲，接到CLK。对啤酒进行计数。 PTC8253-5是24脚双列直插式芯片， +5V电源供电。通道0作为计数器，工作在方式2,因为PTC8253-5的6种工作方

传送带上物件计数器设计 3 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:6-Jun-2005 Sheet of File:H:\我的全部\电路图\MyDesign.ddbDrawn By:123SFH506-38INT09013100K+12123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:19-Jun-2005Sheet of File:J:\我的全部\电路图\MyDesign.ddbDrawn By:RP50K 1nFTRIG2OUT345THOLD6DISCHG781RESETVCCGNDCVOLTNE5550.01uF100PH30310K12V式中，只有2方式和3方式具有自动重装计数初值的功能。能输出连续波形，保证生产流水线循环往复运行。GATE接+5V电源电压，输出端OUT。直接连到通道的GATE，以作通道1定时器的外部硬件启动信号。通道1作为定时器，工作在1方式，CLK为100Hz时钟脉冲。输出端OUT，送到流水线工作台，进行3秒钟定时后重启流水线，继续工作，通道0重新开始计数。这种方法有好的一点，就是使用了专用的计数芯片来实现的，但用这种方法实现起来成本较高，并且在这种方案中没有考虑啤酒瓶的透光的问题。而且这种方法的再扩展能力很差。第二种，这个电路是一个智能光电计数系统，它是用89C2051为主体，结合红外线发射器、红外线接收器、电源电路组成。在这种方案中红外线发射电路由NE555产生时基振荡器振荡频率为38kHz，它驱动红外发射管PH303向外发射红外线。在这个电路中，元器件用得很少，但是产生的波形很好，驱动能力也很强。这里用50K的变阻不好，最好是用30K的会好调试一些。其原理图如图1.2所示图1.2 红外线发射原理图红外线接收单元是用SFH506—38来完成，这个电路简单，调试方便，灵敏度高。其接收原理图如图1.3所示。

传送带上物件计数器设计 4 图1.3 红外线接收原理图这个电路的工作的过程是：当无物体通过时红外接收二极管能够接收到信号，并经接收电路输出脉冲信号。当有物体通过时，红外接收器收到红外信号后，输出低电平，经VT0反相成高电平。将此信号送入到AT89C2051单片机的P3.2口，使单片机系统开始工作计数。这个电路是使用AT89C2051来完成定时/计数器工作的。其基本的工作过程是：当有物体通过时将信号挡住，会遮断红外信号，红外接收器接收不到信号。每次遮断使AT89C2051单片机的P3.2产生低电平,经内部程序运算后进行加法处理，其结果通过六个LED数码管显示出来。这种方法占用的硬件资源很少，用的发射电路很有参考价值。但是这种方案中有两个问题是十分值得注意的，一是在实际中，SFH506-38这个器件是西门子是生产的，现在很少用，价格也高，并且现在市场上不好买到。二是在这里面用的程序量很大，而89C2051只有2K程序存储器，很难单独实现。如果要用的话就需要扩展，这样就增大了成本，考虑到经济问题，在设计我没有完全使用这种方案，只借鉴了其中的一部分内容。第三种，这是一个由单片机组成的自动计数包装系统，在系统中是用8031单片机为主体构成。它主要的自动装箱系统原理是在该系统控制两条传送带。即包装箱传送带和产品传送带。包装箱传送带用来传送产品包装箱，其功能是把满箱运走，并用一只空箱来代替。为使空箱恰好对准产品传送带的末端，以便使产品刚好落人箱中，在包装箱传送带的中间装一个光电控制器，用以检测包装箱是否到位。产品传送带将产品从生产车间传送到包装箱，当某一产品被送到传送带末端，则会自动落人包装箱内，并由检测器转换成计数的脉冲。这电路就是为了完成上述的控制任务设计的。在电路中用PI.7位控制产品传送带，用PI.6位控制包装箱传送带，它们均通过一个反向驱动器，与光电隔离器的发光二极管阴极相连。为了监测包装箱是否到位和计量产品装箱的个数，系统采用光电检测器。其中检测器1用来检测包装箱是否到位，检测器2用来检测是否有一个产品落人箱中。电路图如图1.4所示。这种方法有个好的地方，就是它用了两个传感器，一个控制产品传送带，一个控制包装箱传送带，这样就大大的提高了装箱的效率和工人的误操作。是系统的可靠性增加。但是在上图中，可以明显的看出他的缺点，主要有三

传送带上物件计数器设计 5 1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:4-Jun-2005 Sheet of File:H:\gggg.ddbDrawn By:地址锁存器A7～A0P2ALEP0P1.0+5RR+5+5RCR+5RCGATEGATET1T2T1T2MM～～开关A1开关A2传送带1电机传送带2电机三端双向晶闸管开关1三端双向晶闸管开关2光电检测器1光电检测器2光源1光源28031P1.1P1.6P1.7A15～A8地址总线 120V～120V～个方面：第一，在传感器方面，虽然用了两个传感器，但是遗憾的是，他没有把红外线信号进行调制，这样就降低了系统的抗干扰的性能。并且很容易产生误操作。第二，在单片机的选型方面，在上述系统中用的是8031，这种单片机没有片内程序存储器，必须外扩展，这样就增加了系统的费用，并使系统变得复杂。第三，在电机的控制方面，他用的是两个双向晶闸管，这种控制方法不好，在传输的过程中容易出错，最好用继电器来实现，既便宜，又可靠。图1.4 系统原理图第四种，这是一个专为流水线计数、数据传输、显示系统设计的电路，在这个电路中，实现的功能很多，主要有以下七个方面：第一，在流水线的出口，通过传感器对产品进行计数，累计年、月、日及总产量。第二，通过键盘，可对系统要求显示的内容进行预置。第三，显示内容可以单一显示，也可以按预置相隔时间差轮流显示。第四，显示产量的下方，同时显示出年、月、日、时、分、秒。

传送带上物件计数器设计 6 第五，具有数据归档功能，实现2年内的年、月、日、季度历史数据查询显示。第六，具有掉电数据保护功能。第七，具有全年、月、季度计划生产量预置及与微机通讯等功能。在这个系统里面实现的功能很多，也很复杂。其主要用了8031，8255，74LS123等一些芯片，这个系统是现在传送带计数系统中功能最完善的一个，但是在这个系统中有个缺点，也是单片机的选择，现在8031在市场上是很贵的，而且已渐渐的被淘汰。

传送带上物件计数器设计 7 检测电路键盘 74LS245 数码管显示驱动电路传送带控制电路报警电路驱动电路单片机状态显示警告 Jinggao 运行 Jinggao 设置增一减一运行清零 2 系统设计我们设计的系统，主要是由检测电路、单片机、数码管显示电路、驱动电路、键盘电路、传送带控制电路、状态显示灯电路以及报警电路组成。系统结构框图如图2.1所示。图2.1 系统结构框图 2.1 系统功能简介及使用方法 2.1.1 系统控制面板及工作过程 2.1.1.1 系统的控制面板的组成在我们的系统控制面板中有五个按键，四个显示数码管，两个状态指示灯。如图2.2所示。图2.2 系统控制面板 2.1.1.2 系统的工作过程系统在上电的过程中，数码管显示8888，同时伴有状态指示灯闪亮，五秒后，数码管显示0000，同时指示灯灭，等待对包装个数的设置，此时按下

传送带上物件计数器设计 8 设置键，两个指示灯全亮，同时，数码管千位开始闪烁，结合増一键或减一键，可以对千位的数设置。设置完后按下设置键可以对百位设置，设置方法与千位的设置相同。在设置的过程中如果上一位的设置有错，可以按下运行键，这时可以对上一位重新设置，但运行键最多能使数码管回到千位的设置。在设置的过程中如果有很大的出入，需要改变几位的设置，可以按下清零键，按下清零键后，所有设置的数全部丢失，数码管显示0000，同时千位的数码管闪亮，可以重新对包装的个数设置。在系统中还可以对接近包装满的个数进行设置，设置完包装个数后，再按下设置键，这时，数码管全部闪亮，这时结合増一键或减一键进行设置。设置的个数为0～9。设置完所有的个数后，按下运行键，状态指示灯绿灯亮。这时系统开始计数，每过一个物件，数码管显示加一。当计数到接近包装设置的警告个数时，红色状态指示灯开始闪亮。计数到设置的包装个数时，绿色的状态指示灯灭，红色的状态指示灯亮，蜂鸣器开始报警。2.5秒后，红色的状态指示灯闪亮，蜂鸣器停止报警。再过2.5秒，红色状体指示灯灭，绿色状态指示灯亮，继续开始计数包装。在运行的过程中，为了防止工人的误操作，暂停键只有快速的按下两次才有效。在运行的过程中，如果想重新设置包装的个数，只能先暂停，然后长按设置键才能重新对包装个数的设置，这样做可以防止因误按下键盘而产生的不良影响。 2.1.2 产品实现的主要功能我们设计的电路主要能实现以下几个功能: 第一，计数可以从0~9999（包装个数可以设置）第二，接近包装个数时自动警告（接近个数可以设置0~9个）第三，具有运行状态灯第四，清零设置第五，对包装的个数设置第六，加一、减一功能第七，设置包装个数再显示功能第八，能有效的防止误操作 2.1.3 系统功能简介 2.1.3.1 键盘使用说明 (1) 设置键：对包装计数的个数进行设置， (2) 增一键：使相应的数码管中的数加一，显示的数为0~9。

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