基于單片機自動計數(shù)與裝箱控制系統(tǒng)設計說明
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1、 基于單片機的自動計數(shù)與裝箱控制系統(tǒng)設計 摘要 在工業(yè)生產(chǎn)中,常常需要對產(chǎn)品進行計數(shù)、裝箱。如果用人工不但麻煩,而且效率低、勞動強度大。隨著微機控制的普及,特別是單片機的應用,給該系統(tǒng)的設計帶來了極大的方便。本論文設計了一種以8031單片機為核心的流水線產(chǎn)品計數(shù)及裝箱控制系統(tǒng),可以對工業(yè)自動化生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品進行精確的計數(shù)和裝箱。為了讀鍵盤給定值及檢測和控制,專門擴展一個8255A可編程接口及程序存儲器EPROM2732<4K*8 200ns可用紫外線擦除標準EPROM>。擴展的8255A的B口用于給定值或產(chǎn)品計數(shù)顯示。對微型機控制裝箱系統(tǒng)進行全面的論述和系統(tǒng)設計。 關
2、鍵詞:裝箱;自動控制;單片機 BASED ON MICROCOMPUTER SINGLE CHIP OF AUTOMATIC COUNTING AND RESTRAINING BOXES ABSTRACT During the modern industrial production process, the product needs to count and pack. If this work replaces by the man-power, the efficiency is low and the
3、labor intensity is big. Along with the popularization using of microcomputer, specially the using of microcomputer single chip, it has brought enormous convenient for this system design. In this paper, it introduces the central of 8031 microcomputer single chip, Which count accurately and pack in t
4、he automatic production stream-lines. In order to read keys and detect signals. this system expand programmable I/O memory 8255A and procedure memory 2732. Port B are used for provided value and displaying count of products. At the same time discussing the system of automatic packing and the system
5、design.
Key Words:boxes; automatic control ; microcomputer single-chip
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目錄
1 緒論1
1.1 課題背景及目的1
1.2 工業(yè)控制的研究現(xiàn)狀1
1.3 自動裝箱控制系統(tǒng)的設計意義2
1.4 設計的容及功能要求3
2 自動裝箱控制方案論證5
2.1 控制方案列舉分析及確定5
2.1.1 機械式的順序控制5
2.1.2 繼電器順序控制
6、 用單片機實現(xiàn)順序控制7 2.2 自動裝箱系統(tǒng)配置方案8 2.2.1 單片機微型計算機類型及相應芯片、總線的選擇8 2.2.2 檢測原理及傳感器選擇8 2.2.3 輸入輸出設備的選擇9 2.2.4 電機類型及其控制方案的選擇9 2.2.5 確定自動裝箱控制系統(tǒng)總體方案10 3 控制系統(tǒng)硬件設計12 3.1 微機系統(tǒng)硬件設計12 3.2 控制電路設計14 3.2.1 信號檢測<數(shù)據(jù)采集>電路14 3.2.2 電機控制電路的設計15 3.2.3 顯示電路設計16 3.2.4 報警系統(tǒng)的硬件設計17 3.2.5 給定值電路設計18 4 軟件設計19 4.1 程序流程圖
7、19 4.1.1 主程序的設計及其流程圖19 4.1.2 動態(tài)顯示子程序流程圖21 4.1.3 中斷子程序流程圖21 4.1.4 報警子程序設計22 4.2 系統(tǒng)存單元分配22 5 結(jié)論23 參考文獻 24 致 25 附錄 26 附錄A 27 附錄B 28 附件 1 開題報告 附件 2 譯文及原文復印件 1 緒論 1.1 課題背景及目的 在工業(yè)生產(chǎn)過程中,經(jīng)常需要對流水線上的產(chǎn)品進行計數(shù)和包裝,傳統(tǒng)的人工方法不僅容易漏計、錯計、勞動強度大、效率較低。本設計介紹一種以8031單片機為核心的流水線產(chǎn)品計數(shù)及裝箱,可以對工業(yè)自動化生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品進行精確
8、計數(shù)和裝箱。 工業(yè)控制自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術,對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策,達到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術。主要包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。工業(yè)控制自動化技術作為20世紀現(xiàn)代制造領域中最重要的技術之一,主要解決生產(chǎn)效率的問題。雖然自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益,但它對企業(yè)生產(chǎn)過程有明顯的提升作用。工業(yè)生產(chǎn)過程中廣泛應用了工業(yè)控制自動化技術,來實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策,以達到提高產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量、降低生產(chǎn)消耗、確保安全等目的??刂评碚?、儀器儀表、計算機和其它信
9、息技術的應用,極推進了工業(yè)控制自動化技術的發(fā)展。工業(yè)自動化體系主要包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。作為20世紀現(xiàn)代制造領域中最重要的技術之一,工業(yè)控制自動化技術主要解決生產(chǎn)效率的問題。自動化系統(tǒng)與計算機信息科學的緊密結(jié)合,給工業(yè)生產(chǎn)過程帶來了新的技術革新。 在工業(yè)自動化體系中,一個重要的角色就是工業(yè)控制計算機,即IPC?;蛘呓挟a(chǎn)業(yè)PC。工業(yè)控制計算機是工業(yè)自動化設備和信息產(chǎn)業(yè)基礎設備的核心。傳統(tǒng)意義上,將用于工業(yè)生產(chǎn)過程的測量、控制和管理的計算機統(tǒng)稱為工業(yè)控制計算機,包括計算機和過程輸入、輸出通道兩部分。但今天的工業(yè)控制計算機的涵已經(jīng)遠不止這些,其應用圍也已經(jīng)遠遠超出工業(yè)過程控制。
10、 1.2 工業(yè)控制的研究現(xiàn)狀 當今工業(yè)控制多以集散控制、PLC、現(xiàn)場總線為主體,實現(xiàn)了生產(chǎn)過程控制和生產(chǎn)管理集于一體化。進入二十一世紀,國際上一種"新型自動化控制系統(tǒng)"的興起,進一步使工業(yè)控制向著智能化方向發(fā)展。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中,引進了集散系統(tǒng),習慣上稱之為集散系統(tǒng)或DCS。這種系統(tǒng)將計算機技術引入到過程控制系統(tǒng)中,利用單元組合儀表及計算機系統(tǒng)的優(yōu)點,用軟件組成各種功能模件,并用CRT顯示溫度、壓力、液位、流量、成分等等過程參數(shù),通訊網(wǎng)絡把二者連成一個系統(tǒng)。因此DCS的一個顯著特點是各工藝現(xiàn)場由現(xiàn)場控制站進行分散控制,各個分散控制得到的信息由管理站集中管理,同時根據(jù)生產(chǎn)工藝要求管理站對現(xiàn)
11、場控制站進行集中控制,即信息和操作管理集中化而控制分散化。分散是指功能分散、負荷分散和危險分散,危險分散是DCS系統(tǒng)的主要特征之一。
DCS在工業(yè)生產(chǎn)過程中的使用較為廣泛,發(fā)展勢頭很大,具有較為廣闊的應用前景。
邏輯順序控制從繼電器發(fā)展為采用數(shù)字化邏輯順序控制系統(tǒng),從而產(chǎn)生了可編程控制器
12、擬量的采集和控制,并和傳動控制相配合,在絕大多數(shù)情況下都是以單機設備銷售,系統(tǒng)集成由最終用戶或工程公司完成?,F(xiàn)場總線是開放式工業(yè)自動化控制系統(tǒng),是連接設置在工業(yè)過程現(xiàn)場的儀表與設置在控制室的控制設備的數(shù)字化、串行、雙向、多站通信網(wǎng)絡系統(tǒng)。 現(xiàn)場總線技術是一項高科技、高水平、高難度的自動控制系統(tǒng)工程,對化工、石化、冶金、電力、制藥等各領域的發(fā)展將起到十分重大的作用。 1.3 自動裝箱控制系統(tǒng)的設計意義 自動化水平在制造工業(yè)中不斷提高,應用圍正在拓展。裝箱行業(yè)中自動化操作正在改變著裝箱過程的動作方式和包裝容器及材料的加工方法。實現(xiàn)自動控制的集裝箱系統(tǒng)能夠極提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,顯著消除包裝
13、工序及印刷貼標等造成的誤差,有效減輕職工的勞動強度并降低能源和資源的消耗。 自動裝箱的關鍵在于依據(jù)裝箱過程,設計出一個能夠得以實現(xiàn)自動控制的結(jié)構(gòu)方案。顯然,自動裝置<機械手或機器人>的選擇取決于這一過程的需求及特性。依據(jù)定義,一個自動裝置即能通過自動控制或遙控方法完成任務的一臺機器或一個機構(gòu)。它可以是簡單的,例如,從一個位置移向另一位置的一種單軸結(jié)構(gòu)的氣動壓力聯(lián)動裝置,也可以是復雜的。例如,具有六軸結(jié)構(gòu)的能動外科手術的機器人。包裝過程的各個項目選擇以及各類工業(yè)自動化機構(gòu),可以在一個具體工作場所的空間圍,使每一個設計方案完成一項任務。 自動控制的包裝系統(tǒng)能夠極提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,顯著消除
14、包裝工序及印刷貼標等造成的誤差,有效減輕職工的勞動強度并降低能源和資源的消耗。 具有革命意義的自動化浪潮改變著自動裝箱的方方面面。優(yōu)秀的自動控制裝箱系統(tǒng),無論從提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面,還是從消除加工誤差和減輕勞動強度方面,都能起到十分明顯的作用。尤其是在食品、飲料、藥品、電子等行業(yè),這點都是至關重要的。自動裝置和系統(tǒng)工程方面的技術正在進一步深化,并得到更廣泛的應用。 1.4 設計的容及功能要求 從上面分析論述,由系統(tǒng)功能要求、方案選擇和設備配置,我們可以設計出一個自動裝箱系統(tǒng),其原理圖如圖1.1所示: 檢測器2 檢測器1 傳送帶1 傳送帶2
15、 圖1.1 產(chǎn)品自動裝箱系統(tǒng)原理圖 在圖1.1中,該系統(tǒng)帶有兩個傳送帶,及包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶。包裝箱傳送帶用來傳送產(chǎn)品包裝箱,其功能是把已經(jīng)裝滿的包裝箱運走,并用一只空箱來代替。為使空箱恰好對準產(chǎn)品傳送帶的末端,以便使產(chǎn)品剛好落入箱中,在空包裝箱傳送帶的中間裝一檢測控制器1,用以檢測包裝箱是否到位。產(chǎn)品傳送帶將產(chǎn)品從車間傳送到包裝箱。當某一產(chǎn)品被送到傳送帶的末端,會自動落入包裝箱,并由檢測器2轉(zhuǎn)換成計數(shù)脈沖。 產(chǎn)品計數(shù)可以由硬件完成<如MCS-51系列單片機中的定時器/計數(shù)器>,也可以用軟件來完成。本系統(tǒng)采用軟件計數(shù)方法。 系統(tǒng)工作步驟如下: <1>用鍵盤
16、設置每個包裝箱所裝的產(chǎn)品數(shù)量以及包裝箱數(shù),并分別存放在PARTS和BOXES單元中。 <2>接通電源,使傳送帶1的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。由控制程序控制傳送帶1的驅(qū)動電機持續(xù)運動,當包裝箱運行到檢測器1的光源和傳感器的中間時,通過檢測光電傳感器的狀態(tài),判斷傳送帶1上的包裝箱是否到位。 <3>當包裝箱到位時,關斷電機電源,使傳送帶1停止運動。 <4>啟動傳送帶2電機,使產(chǎn)品沿傳送帶向前運動,并轉(zhuǎn)入箱。 <5>當產(chǎn)品一個一個落下時,通過檢測器2的檢測,將產(chǎn)生一系列脈沖信號。 <6>從檢測器2來的輸出脈沖,由計算機進行計數(shù),并不斷地與存在PRESET單元中的給定值進行比較。 <7>當產(chǎn)品數(shù)與給定值
17、不等時,將繼續(xù)控制傳送帶2運動,以便繼續(xù)裝入產(chǎn)品,直到零件數(shù)與給定值相等,停止傳送帶2電機,不再轉(zhuǎn)入產(chǎn)品。
<8>再次啟動傳送帶1的電機,使裝滿產(chǎn)品的箱子繼續(xù)向前運動,并把存放箱子數(shù)的存單元加1,然后再與給定的箱子數(shù)進行比較。如果不夠,則帶動下一個空箱到達指定位置,繼續(xù)上述過程。直到產(chǎn)品數(shù)與給定值相等,停止包裝,等待下面操作命令。
當傳送帶2上的產(chǎn)品和傳送帶1上的箱子足夠多時,這個過程可以繼續(xù)不斷進行下去,這就是產(chǎn)品自動包裝生產(chǎn)線的流程。
必要時操作人員可以隨時通過停止
18、
2 自動裝箱控制方案論證
2.1 控制方案列舉分析及確定
在這個系統(tǒng)中,從上面對系統(tǒng)要求的分析中可以看出:生產(chǎn)過程中的機器按確定的先后順序連續(xù)不斷的進行開
19、
傳統(tǒng)的順序控制使用繼電器組成的邏輯
20、用壽命,使可靠性大為降低。 <3>針對不同用途,要專門設計和制造控制線路板,控制用途若有改變,必須重新設計制作,這不利于系統(tǒng)的柔性化,阻礙了技術和生產(chǎn)的發(fā)展。 可見這種控制方案實現(xiàn)完全自動化較難,功能也較少,不適宜于本系統(tǒng)。 2.1.3 二極管矩陣式順序控制器 這種順序控制器是利用二極管<或三極管>來改變控制順序,是由輸入、輸出和矩陣組成的一種組合邏輯電路。它通過改變矩陣上的插入二極管的位置,便可以改變邏輯關系。 二極管矩陣順序控制器具有下列優(yōu)點: <1>制造原理簡單,很容易掌握。 <2>設定順序控制程序時,不需專門的編程技術和裝置。 <3>程序的改變?nèi)菀?只需改變帶二極管
21、的插頭<硬件>的位置,具有很大的柔性,現(xiàn)場作業(yè)可以放心。 <4>順控的邏輯處理是并列處理的,不會有時間延誤現(xiàn)象。 <5>不管邏輯控制多么復雜,電路的復雜性靠二極管去完成,所以比較經(jīng)濟。 <6>價格便宜,容易掌握。 這種方案雖然較容易實現(xiàn),但由于功能較少,故還達不到本系統(tǒng)的要求。 2.1.4 用計算機的順序控制 80年代末90年代初,計算機的應用獲得較大發(fā)展,開始把計算機用于工業(yè)控制。計算機具有功能完備、靈活性強和通用性廣、可組織批量生產(chǎn)等優(yōu)點,但需要較多的外圍設備,價格昂貴,這大大限制了它在工業(yè)控制中的使用圍,加上它的原理復雜,增加了利用和維護的難度,導致普及推廣進程緩慢。雖然它完
22、全能用于順控,單用作簡單控制時不太合算,故也不適宜本系統(tǒng)。 2.1.5 可編程序順序控制器 這種順控器將計算機通用靈活和繼電器邏輯控制簡單、操作方便、價格便宜的優(yōu)點結(jié)合起來,被稱為Programmable Logic Controller <可編程控制器>,簡稱PLC.。PLC的優(yōu)點是: <1>PLC采用面向操作的邏輯語言,用原來所熟悉的繼電器邏輯梯形圖為表達式,很容易學會使用它。 <2>程序的指令較少,編寫和輸入、變更也比較容易。 <3>程序動作的監(jiān)視和檢查簡便。 <4>由于硬件全部標準化、控制程序可變,所以在規(guī)模上具有擴充性和互換性,即有很好的柔性。 <5>安裝環(huán)境和條件不必
23、像微機那樣有特殊要求。 <6>采用半導體和大規(guī)模集成電路元件和微機技術,可靠性很高,不需要進行特殊的維護和保養(yǎng)。 <7>可以和計算機直接連接,應用在控制方面存在很大潛力。 2.1.6 用單片機實現(xiàn)順序控制 單片機具有下面一些特性: 體積?。河捎趩纹瑱C部集成了計算機的基本功能部件,能滿足很多領域?qū)τ布墓δ芤?因此由單片機組成的應用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積特別小。 可靠性高:單片機CPU圍存儲器、I/O接口的信息傳輸線<即總線—地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線>大多數(shù)在部,因此不易受外界的干擾;另一方面,由于單片機微機體積小,在應用環(huán)境比較差的情況下,容易采取對系統(tǒng)進行電磁屏蔽等措施。所以單
24、片機應用系統(tǒng)的可靠性比一般的微機系統(tǒng)高得多。 性價比高:由于單片機的大批量生產(chǎn),及其已非常成熟的制造工藝,所以成本很低,加上單片機的功能性能不斷的完善,種類型號的增加,其應用系統(tǒng)的印版小、接插件少、安裝調(diào)試簡單等一系列原因,使單片機應用系統(tǒng)的性能價格比高于一般的微機系統(tǒng)。 控制功能強:單片機像計算機一樣是面向控制,它的實時控制功能特別強`,CPU可以直接對I/O口進行各種操作<輸入/輸出、位操作以及算術邏輯操作等>,運算速度高,最高可達16MHZ。而且單片機對實時事件的響應和處理速度快。 使用方便:由于單片機部功能強,系統(tǒng)擴展方便,因此應用系統(tǒng)的硬件設計非常簡單,又因為市場上提供多種多樣
25、的單片機開發(fā)工具,它們具有很強的軟硬件調(diào)試功能和輔助設計的手段。這樣使單片機的應用極為方便,大大的縮短了系統(tǒng)研制的周期。 功耗低:由于單片機集成度高,相應其功耗相對于同功能的其他設備功耗低了很多。 單片機以上的特性,縮短了單片機應用系統(tǒng)研制到真實產(chǎn)品的過渡過程,使科研成果迅速轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力。 綜上所述,通過對各種控制方案的分析比較,再加上對本系統(tǒng)實際情況、功能要求的結(jié)合,我們可以看出,采用單片機實現(xiàn)控制的方案將容易實現(xiàn)。單片機控制系統(tǒng)功能強大、精度高、性能穩(wěn)定可靠、使用方便、性價比高。所以采用單片機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)自動控制。 2.2 自動裝箱系統(tǒng)配置方案 選定了單片機之后,為了實
26、現(xiàn)自動裝箱系統(tǒng),我們開始進行硬件配置。
2.2.1 單片機微型計算機類型及相應芯片、總線的選擇
單片機類型:對于單片機的型號,由于系統(tǒng)不是特別復雜的較大型系統(tǒng),我們在這里采用應用廣泛、性能較高的8位高性能MCS-51系列的8031芯片。由于系統(tǒng)需要較多接口,所以必須進行接口擴展,在這里由于系統(tǒng)不需擴展數(shù)據(jù)儲存器
27、統(tǒng),系統(tǒng)的擴展容易,硬件設計簡單。在工業(yè)控制中,較常見的是STD總線,它采用小板結(jié)構(gòu)模塊化設計<適用于不同要求的微機系統(tǒng)>。定義嚴格<相比之下,Q總線、Multibus、S-100總線均有線未定義,可能造成不兼容現(xiàn)象>,面向I/O設計、可靠性高。所以在這里選擇STD總線作為系統(tǒng)總線。 2.2.2 檢測原理及傳感器選擇 先看一下本系統(tǒng)所需的檢測,判斷的對象: <1>判斷空箱是否到位。 判斷空箱是否到位的方法是利用傳感檢測器進行檢測,而能起這種功能的傳感檢測器有紅外線探測器和光電傳感器兩種。 用紅外線照射判斷:當箱子到位時擋住了紅外線發(fā)射端時,紅外線的接收端接收不到光信號從而產(chǎn)生信號
28、,得出箱子到位,但紅外線探測器由于是利用物體輻射接收信號,所以信號較弱不準確,而且紅外線傳感器價格較貴、易受干擾、成本也高??梢娎霉怆娛絺鞲衅鬟M行檢測較好。 <2>判斷箱子是否已裝滿產(chǎn)品。 判斷箱子是否已裝滿產(chǎn)品的方法有: ①對產(chǎn)品進行計數(shù):當數(shù)量達到要求時就做出箱子已裝滿的判斷,計數(shù)的方法又有兩種,即紅外線照射和光敏電阻照射兩種,原理參照上段判斷<1>的方法所述。 ②可對箱子進行稱重:當箱子達到一定原先計算設定好的重量時就說明箱子已裝滿,箱子的重量是要裝入所有產(chǎn)品的總重量,這種方法用到的傳感器有壓力傳感器,采用這種方法的缺點就是會有一定誤差,而且壓力傳感器也不好安裝。 所以我們在
29、這里采用光電傳感器來進行信號檢測。
2.2.3 輸入輸出設備的選擇
輸入輸出設備是指系統(tǒng)與各種人機之間的對話設備。
<1>輸入設備的選擇
輸入設備有按鈕、開關、鍵盤等,本系統(tǒng)由于不但需要開關,而且要輸入數(shù)據(jù),故可采用包括開始、停止兩個命令功能鍵和數(shù)字等多個鍵的鍵盤來作為輸入設備。
<2>顯示設備的選擇
顯示設備有很多,比如CRT顯示器、打印機、工業(yè)記錄儀等,其中適用于本系統(tǒng)的較小型簡單的顯示設備有兩種:采用發(fā)光二極管顯示器LED
30、目前應用最廣泛的顯示器件,而且發(fā)光清晰、性能穩(wěn)定,缺點是不能很精細;后者則有功耗小、體積小、重量輕的優(yōu)點,但價格較高,多用于珍袖儀表和低功耗的系統(tǒng)中。 而在本系統(tǒng)中,為了降低產(chǎn)品成本、使顯示清晰容易辨認,而且對功耗和體積重量等捕捉很大要求,所以采用發(fā)光二極管顯示器LED顯示。 2.2.4 電機類型及其控制方案的選擇 電機有直流電機和交流電機之分。直流電動機的調(diào)速性能好、起動轉(zhuǎn)矩較大,特別是調(diào)速性能為交流電動機所不及。因此,在對電動機的調(diào)速性能和啟動性能要求高的生產(chǎn)機械上,大都使用直流電動機進行拖動;但直流電動機的制造工藝復雜,生產(chǎn)成本較高,維護較困難,可靠性差,所以在現(xiàn)代工業(yè)的拖動系統(tǒng)中
31、,直流電動機與交流電動機各有各的應用場所。交流電機有異步電機和同步電機兩大類。異步電機一般都作電動機用,因為異步發(fā)電機的性能較差。異步電機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行可靠、價格低廉等一系列優(yōu)點。但也有一些缺點:不能經(jīng)濟地實現(xiàn)圍較廣的平滑調(diào)速;必須從電網(wǎng)吸取滯后的勵磁電流,使電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。同步電機的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之間存在一種嚴格不變的關系。由于對電機的控制輸入的信號為開關量,傳送動力不用很大,而且傳送產(chǎn)品和箱子時需要精確定位,所以我們在這里采用由開關量控制的伺服同步電機。不需要可逆調(diào)速,所以選擇交流電機,又從系統(tǒng)功能分析可知,對箱子和產(chǎn)品的傳送過程中都需要精確定位以便實現(xiàn)自動裝箱,所以
32、要求電機能快速停止。根據(jù)上面的要求我們選擇了220V交流伺服同步電機。由于在傳動過程中,傳送箱子的電機負荷較大,所以選用堵轉(zhuǎn)力矩和轉(zhuǎn)子慣量較大的HD18-1電機。另外,電機可選用含有減速裝置的多軸轉(zhuǎn)動,以便精確定位。
由于對電機需要大電壓來控制,而微機系統(tǒng)輸出的開關量為不能直接用來驅(qū)動電機的低電平,還有也為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力,我們采用光電隔離技術。
而對電機可以采用多種方法控制,如繼電器、固態(tài)繼電器
33、無觸點,與電磁式繼電器相比具有體積小、重量輕、無機械噪聲、無抖動和回跳、開關速度快、工作可靠等優(yōu)點。故我們在這里采用無觸點的固態(tài)繼電器進行控制。 2.2.5 確定自動裝箱控制系統(tǒng)總體方案 近年來,包括微機計算機在的辦公室自動化電子設備的普及速度十分驚人,廣泛用于控制設備、情報產(chǎn)業(yè)設備、測量設備以及家用電器或汽車等領域。 微機系統(tǒng)大多采用工頻交流電供電,由兩種類型的穩(wěn)壓電路可以提供所需的各檔電壓。一種是普通線性電源,它由變壓器、整流器、低通濾波器、穩(wěn)壓器等部件組成,結(jié)構(gòu)簡單,成本較低,穩(wěn)壓精度能滿足一般要求。缺點是體積較大,發(fā)熱較嚴重。另一種是微機系統(tǒng)廣泛采用的開關電源,開關電源隨著在高
34、效率化、小型輕量化方面的進一步發(fā)展,它作為電子設備用電源在迅速發(fā)展,現(xiàn)在得微型機或輸入輸出設備有90%以上是采用開關電源。它按照脈寬調(diào)制式
35、要求能提供包括+5V等的多檔次的電壓。 由以上分析可得: 本系統(tǒng)采用型號為8031的單片機及其8255A等系列芯片進行微機控制。 采用STD標準總線作為系統(tǒng)總線。 采用光電式傳感檢測器進行檢測信號。 采用帶有開始和停止命令功能鍵的編碼鍵盤。 采用LED顯示器進行信號顯示。 采用220V交流電機進行同步伺服電機傳送,產(chǎn)品傳動采用堵轉(zhuǎn)力矩可轉(zhuǎn)子慣量較小的HD5-1電機、箱子傳動選用堵轉(zhuǎn)力矩可轉(zhuǎn)子慣量較大的HD18-1電機,電機的控制則采用光電隔離接口和固態(tài)繼電器進行控制。 采用專用廠家生產(chǎn)的成品的開關電源。
36、 3 控制系統(tǒng)硬件設計 3.1 微機系統(tǒng)硬件設計 為了完成上述任務,采用8031單片機設計一個最小系統(tǒng)。為了讀鍵盤給定值及檢測和控制,專門擴展一個8255A可編程接口及程序存儲器EPROM2732<4K*8 200ns可用紫外線擦除標準EPROM>。74LS373<8位I/O鎖存器>、2732組成最小系統(tǒng),擴展的8255A的B口用于給定值或產(chǎn)品計數(shù)顯示。 硬件圖說明為達到本系統(tǒng)功能,采用8031單片機設計一個最小系統(tǒng),為讀鍵盤給定值,同時實行檢測和控制,專門擴展一個8255A可編程接口,其系統(tǒng)原理圖如附錄A所示。 8031、74LS
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