畢業(yè)設(shè)計(jì)---啤酒生產(chǎn)線自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　摘 要：介紹了啤酒包裝線上的智能計(jì)算器的工作原理,在對(duì)各種計(jì)數(shù)方法進(jìn)行分析后提出了基于光電傳感器的計(jì)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，并給出了智能計(jì)數(shù)器控制的硬件電路設(shè)計(jì)和程序流程圖。詳細(xì)分析了系統(tǒng)的組成及工作原理，給出了系統(tǒng)中各硬件模塊設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法，給出了部分程序流程圖和程序清單。該計(jì)數(shù)系統(tǒng)安裝維護(hù)方便，工作穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，

2、具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。</p><p>　　關(guān)鍵詞 : 單片機(jī);智能;計(jì)數(shù)器;光電傳感器 </p><p>　　Abstract : Introduced the beer packing on-line intelligence calculator's principle of work, in carries on the analysis after each meth

3、od of attributes proposed based on photoelectric sensor's counting measurement system one, and has given the intelligent counter control hardware circuit design and the program flow diagram. The multianalysis system&

4、#39;s composition and the principle of work, have given in the system various hardware module design method and the system software design method, has giv</p><p>　　Key words : Monolithic integrated circuit

5、;intelligent ; counter; Photoelectric sensor</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引 言4</b></p><p>　　2 自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)組成及工作原理4</p><p>　　2.1計(jì)數(shù)測(cè)量原理4</p&

6、gt;<p>　　2.2計(jì)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成4</p><p>　　3 自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 生產(chǎn)線自動(dòng)計(jì)數(shù)總框圖5</p><p>　　3.2傳感器及信號(hào)調(diào)理的電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.2.1 光電傳感器簡(jiǎn)介5</p><p>　　3.2.2 光電

7、轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.3 單片機(jī)小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.3.1 單片機(jī)9</p><p>　　3.3.2鍵盤顯示模塊計(jì).........................................10</p><p>　　3.3.3電源模塊設(shè)計(jì).......................

8、....................13</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.1 程序原理框圖14</p><p>　　4.2 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試16</p><p>　　5 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析16</p><p><b>　　結(jié) 論18</b></p&g

9、t;<p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　致 謝20</b></p><p><b>　　1引 言</b></p><p>　　一般啤酒廠日產(chǎn)啤酒幾十萬(wàn)瓶, 為及時(shí)掌握啤酒瓶子的破碎率、日產(chǎn)量等指標(biāo),需要在灌裝生產(chǎn)線的多個(gè)環(huán)節(jié)上安裝計(jì)數(shù)器, 每當(dāng)酒瓶通

10、過(guò)計(jì)數(shù)器時(shí),就會(huì)被計(jì)數(shù)器的傳感器檢測(cè)到,酒瓶個(gè)數(shù)自動(dòng)加1。用的傳感器有電渦流式接近開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)。接近開(kāi)關(guān)通過(guò)檢測(cè)金屬瓶蓋計(jì)數(shù)。光電開(kāi)關(guān)有光束發(fā)射端和接受端, 如發(fā)射端與接受端位于同一側(cè), 酒瓶通過(guò)時(shí)就會(huì)將發(fā)射的光束反射回來(lái), 被接受端接受到, 開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變, 計(jì)數(shù)電路檢測(cè)到狀態(tài)變化而計(jì)數(shù); 如發(fā)射端與接受端相對(duì), 酒瓶通過(guò)他們之間時(shí), 光線被遮, 也會(huì)改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)。本計(jì)數(shù)器采用后一種光電開(kāi)關(guān)。</p><p>

11、　　2 系統(tǒng)組成及工作原理</p><p><b>　　2.1計(jì)數(shù)測(cè)量原理</b></p><p>　　如圖1 所示,四只管子位于同一平面內(nèi),發(fā)射管A、B 分別對(duì)準(zhǔn)接受管A、B ,瓶頸的直徑應(yīng)大于發(fā)射管A 與接受管B 之間的距離。計(jì)數(shù)器內(nèi)部設(shè)一標(biāo)志, 酒瓶未進(jìn)入發(fā)射管A</p><p>　　與接受管A 之間時(shí), 兩束光線均被接收, 管A、B均導(dǎo)

12、通, 標(biāo)志置0 , 當(dāng)酒瓶繼續(xù)運(yùn)動(dòng)遮擋住一束光線時(shí),標(biāo)志不變。當(dāng)同時(shí)遮擋住兩束光線時(shí),標(biāo)志置1。當(dāng)酒瓶離開(kāi),兩束光線未遮擋時(shí),標(biāo)志置0 ,這時(shí)計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)加1。由于酒瓶遮擋住一束光線時(shí), 標(biāo)志不變, 因此酒瓶進(jìn)入傳感區(qū)域發(fā)生抖動(dòng)時(shí),不會(huì)影響標(biāo)志,從而保證準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　圖1:檢測(cè)原理圖</b></p><p>　　2.2計(jì)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成<

13、;/p><p>　　系統(tǒng)由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī)STC 89C51、系統(tǒng)化LED顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和系統(tǒng)軟件組成。其中信號(hào)預(yù)處理電路包含信號(hào)放大、波形變換和波形整形。對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大的目的是降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求；波形變換和波形整形電路則用來(lái)將放大的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)匹配的TTL信號(hào)；通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程設(shè)置可使內(nèi)部定時(shí)器T0對(duì)輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣就能精確地算出加到T0引腳的單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的脈沖數(shù)；設(shè)

14、計(jì)計(jì)數(shù)顯示部分采用價(jià)格低廉且使用方便的LED模塊，通過(guò)相關(guān)計(jì)算方法計(jì)算得到的計(jì)數(shù)數(shù)字通過(guò)I2C總線放到E2PROM存儲(chǔ)，既節(jié)省了所需單片機(jī)的口線和外圍器件，同時(shí)也簡(jiǎn)化了顯示部分的軟件編程。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1生產(chǎn)線自動(dòng)計(jì)數(shù)總框圖 </p><p>　　生產(chǎn)線上的計(jì)數(shù)框圖如圖2所示。</p><p

15、><b>　　圖2 系統(tǒng)原理框圖</b></p><p>　　3.2 光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)</p><p>　　由于系統(tǒng)需要將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，因而需要使用光電傳感器并設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路，以得到符合要求的脈沖信號(hào)，送給單片機(jī)STC89C51進(jìn)行計(jì)數(shù)。</p><p>　　3.2.1 光電傳感器簡(jiǎn)介</p><

16、;p>　　光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。</p><p>　　由光通量對(duì)光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)是多

17、種多樣的，按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖(開(kāi)關(guān))式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流，它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系。模擬式光電傳感器按被測(cè)量(檢測(cè)目標(biāo)物體)方法可分為透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻檔)三大類。所謂透射式是指被測(cè)物體放在光路中，恒光源發(fā)出的光能量穿過(guò)被測(cè)物，部份被吸收后，透射光投射到光電元件上；所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上，再?gòu)谋粶y(cè)物體表

18、面反射后投射到光電元件上；所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中一部份，使投射剄光電元件上的光通量改變，改變的程度與被測(cè)物體在光路位置有關(guān)。</p><p>　　紅外發(fā)光二極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。它具有體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，并能和集成電路相匹配。因此，廣泛地用于計(jì)算機(jī)、儀器儀表和自動(dòng)控制設(shè)備中。</p><p>　　3.2.2 光電轉(zhuǎn)換

19、及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)</p><p>　　傳感器將啤酒生產(chǎn)線上流動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)變成了電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)LM324集成運(yùn)放整形驅(qū)動(dòng)，送到單片機(jī)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。 </p><p>　　光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖如圖3所示。</p><p>　　圖3光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖</p><p>　　LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑

20、料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器， 除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖4所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反;Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見(jiàn)圖5</

21、p><p>　　圖（4）放大器圖 圖5 引腳圖</p><p>　　由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。</p><p>　　本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用高性能集成四運(yùn)放LM324來(lái)進(jìn)行光電信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)。電路采用兩級(jí)放大電路對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，防止信號(hào)脈沖太小以至對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不產(chǎn)生影

22、響。此外，還設(shè)計(jì)了有源帶通濾波器。</p><p>　　為了達(dá)到預(yù)定效果，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用MULTISIM 8進(jìn)行模擬仿真，并利用模擬仿真結(jié)果對(duì)有關(guān)元器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，以使電路滿足要求。如圖6所示是MULTISIM 進(jìn)行電路模擬仿真示意圖及其模擬仿真結(jié)果。</p><p>　　圖6 電路模擬仿真示意圖及其模擬仿真結(jié)果</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路見(jiàn)

23、圖7。設(shè)計(jì)中為了系統(tǒng)抗干擾及降低成本，考慮了一下一些方面。</p><p>　　(1) 為了消除玻璃瓶經(jīng)過(guò)光敏三極管時(shí)由于透射和折射產(chǎn)生的干擾信號(hào), 采用了一級(jí)單穩(wěn)電路 , 利用玻璃瓶前沿到達(dá)光敏三極管瞬間觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn), 并利用單穩(wěn)態(tài)電路的暫穩(wěn)期隔離光電信號(hào), 使玻璃瓶前沿以后所產(chǎn)生的折射和透射干擾不能進(jìn)入計(jì)數(shù)電路, 保證一個(gè)產(chǎn)品只產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖.</p><p>　　(2) 計(jì)數(shù)

24、器要求計(jì)數(shù)脈沖不能太寬, 如將單穩(wěn)態(tài)電路的輸出直接加到計(jì)數(shù)器, 會(huì)產(chǎn)生兩次甚至多次翻轉(zhuǎn)。同時(shí)為使計(jì)數(shù)脈沖獲得質(zhì)量較好的上升和下降邊沿, 并且具有一定的幅度和寬度, 采用了一級(jí)積分整形電路。</p><p>　　(3) 為使電路供電簡(jiǎn)單化, 統(tǒng)一采用5 V 直流穩(wěn)壓電源。具體電路原理見(jiàn)圖7。選用光敏三極管作為光電傳感器, 該元件靈敏度高、性能穩(wěn)定, 能夠適合生產(chǎn)線復(fù)雜的工作環(huán)境要求。當(dāng)傳送帶上沒(méi)有玻璃瓶通過(guò)時(shí), 光

25、敏三極管受光直射呈低電阻, 光電流很大, 使I b1≈ 0,B G1 截止。這時(shí)U c1= E c (+ 5 V ) , 使二極管D 反向截止。單穩(wěn)態(tài)電路的靜止?fàn)顟B(tài)是B G2 飽和,B G3截止。當(dāng)有玻璃瓶通過(guò)的遮光瞬間, 光電管呈高阻, I b1增大,B G1 飽和,U c1從+ 5 V 下降到0V (圖8a) , 這個(gè)負(fù)跳變經(jīng)R rC r 微分得到一個(gè)負(fù)脈沖, 使B G2 截止,B G3 飽和, 也就是利用玻璃瓶遮光時(shí)光敏三極管的前

26、沿跳變觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)。由于CB 的放電使U b2逐漸上升, 當(dāng)上升到B G2 的導(dǎo)通電壓時(shí),B G2 才重新導(dǎo)通(圖8b) , 電路又迅速恢復(fù)到靜止?fàn)顟B(tài)。而此期內(nèi)由于U b2很小, 玻璃瓶折射和透射干擾對(duì)截止管B G2不起任何作用, 起到了抑制干擾信號(hào)的作用, 使得一個(gè)玻璃瓶只觸發(fā)一次單穩(wěn)。積分型整形電路用五塊7M Y 13 型集成電路與非門以及R 0</p><p>　　圖7 電路原理圖

27、 圖8 電路波形圖 </p><p>　　3.3 單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.3.1 單片機(jī)</b></p><p>　　單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）的簡(jiǎn)稱，是指在一塊芯片上集成了中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、

28、程序存儲(chǔ)器ROM或EPROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行I/O接口等部件，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。目前，新型單片機(jī)內(nèi)還有A/D及D/A轉(zhuǎn)換器、高速輸入/輸出等部件。由于它的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，特別適用于工業(yè)控制及其數(shù)據(jù)處理場(chǎng)合，因此，確切的稱謂應(yīng)是微控制器（Microcontroller）. </p><p>　　系統(tǒng)使用的單片機(jī)是STC 89C51型單片機(jī)。STC 89C51

29、單片機(jī)是基于MCS-51單片機(jī)為內(nèi)核的，其輸入/輸出管腳以及指令系統(tǒng)和MCS-51單片機(jī)是完全兼容的。其優(yōu)越的性價(jià)比使其成為頗受歡迎的8位單片機(jī)。如圖9是STC 89C51結(jié)構(gòu)框圖。</p><p>　　STC 89C51單片機(jī)的特點(diǎn)： </p><p>　　⑴ 它內(nèi)部有一個(gè)8位的CPU，具有4KB的EEPROM。</p><p>　?、?128字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

30、器，21個(gè)特殊功能寄存器SFR。</p><p>　?、?4個(gè)8位并行I/O口，其中P0、P2為地址/數(shù)據(jù)線，可尋址64KB ROM和64KB RAM.</p><p>　　⑷ 一個(gè)可編程全雙工串行口,具有5個(gè)中斷源。</p><p>　　⑸ 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 </p><p>　　計(jì)數(shù)脈沖輸入 T0 T1</

31、p><p>　　P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1</p><p><b>　　中斷輸入</b></p><p>　　圖9 STC 89C51結(jié)構(gòu)框圖 </p><p>　　圖10是STC 89C51單片機(jī)引腳分布圖。由圖我們可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)

32、鐘接入、用戶I/O口外，其余管腳是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成MCS-51單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)，即：  ①地址總線（AB）：地址總線寬為16位，因此，其外部存儲(chǔ)器直接尋址為64K字節(jié)，16位地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址。 ②數(shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0提供。  ③控制總線（CB）：由P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨(dú)立控制線RESE

33、T、EA、ALE、PSEN組成。</p><p>　　圖10 STC89C51管腳圖</p><p>　　3.3.2 鍵盤顯示模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　圖11為鍵盤電路圖，按鍵功能通過(guò)軟件編程設(shè)置：</p><p>　　按 K0為清零、復(fù)位；</p><p>　　按K1顯示計(jì)時(shí)時(shí)間；</p><

34、p>　　按K2顯示計(jì)數(shù)脈沖數(shù)；</p><p>　　此按鍵電路為低電平有效，當(dāng)無(wú)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)輸入引腳P1.0、P1.1、P1.2、P1.3端口均為高電平。當(dāng)其中任一按鍵按下時(shí)，其對(duì)應(yīng)的P1端口變?yōu)榈碗娖?，在軟件中利用這個(gè)低電平設(shè)計(jì)其功能。軟件中還設(shè)置了按鍵防抖動(dòng)誤觸發(fā)功能，軟件中設(shè)置定時(shí)器1 50ms中斷一次，每次中斷都對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，如果掃描到有按鍵按下，則延遲10ms，再次進(jìn)行鍵掃描，若仍有按鍵

35、按下，則按鍵為真，并從P1口讀取數(shù)據(jù)，低電平對(duì)應(yīng)的即為有效按鍵。 </p><p><b>　　圖11 按鍵電路圖</b></p><p>　　顯示部分采用價(jià)廉方便的LED數(shù)碼管，圖12為數(shù)碼管的引腳接線圖。測(cè)量系統(tǒng)有8位共陽(yáng)的LED數(shù)碼管，表3.1為驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管的段代碼表，1-代表對(duì)應(yīng)的筆段亮，0-代表對(duì)應(yīng)的筆段不亮。若需要在最右邊（S0）顯示“5”，只要將從表

36、中查得相應(yīng)的段代碼寫(xiě)入P0口，在將P2.0置高，P2.1-P2.7置低即可。</p><p>　　圖12 數(shù)碼管的引腳接線圖</p><p>　　表1 驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管的段代碼表</p><p>　　顯示電路如圖13，其電路采用動(dòng)態(tài)顯示方式。啤酒瓶個(gè)數(shù)的測(cè)量結(jié)果經(jīng)過(guò)譯碼， 輸出的8位并行數(shù)據(jù)通過(guò)STC89C51 的并行口(P0口)輸出，送至7段LED ，同時(shí)由P2

37、口輸出位掃描信號(hào)以實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。P0口 和 P2口都是準(zhǔn)雙向口，輸出時(shí)需要接上拉電阻。P0內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，P2口內(nèi)部有弱上拉。所以P0口外圍電路設(shè)計(jì)為低電平有效，高電平無(wú)效。要使數(shù)碼管S0-S7的其中一個(gè)亮，其對(duì)應(yīng)的P2端口要置高，P2的其余端口置低。如：S0亮：P2.0置高，P2.1-P2.7置低。</p><p>　　系統(tǒng)將定時(shí)把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)送出，在數(shù)碼管上顯示。</p><p

38、><b>　　圖13 顯示電路圖</b></p><p>　　3.3.3電源模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　電源模塊為系統(tǒng)板上其它模塊提供＋5V電源。電源的設(shè)計(jì)有分立元件和集成穩(wěn)壓器幾種方法，目前較常用的是用集成穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。常用可調(diào)式集成穩(wěn)壓器有LM317系列，它們的輸出電壓從1.25V－37伏可調(diào)，

39、負(fù)端則為L(zhǎng)M337等。最簡(jiǎn)的電路外接元件只需一個(gè)固定電阻和一只電位器。其芯片內(nèi)有過(guò)熱和安全工作區(qū)保護(hù)，最大輸出電流為1.5A。</p><p>　　系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)一個(gè)電源，＋5V電源采用7805，電路原理圖如圖14。原理：9V的交流電壓輸入后經(jīng)橋堆整流，通過(guò)1000μF的電解電容進(jìn)行濾波，再經(jīng)過(guò)集成穩(wěn)壓器7805穩(wěn)壓，C17、C19等電容對(duì)其進(jìn)行濾波后，最后輸出+5V電壓。供系統(tǒng)板上的其它模塊使用。</p&g

40、t;<p>　　圖14 5V電源模塊電路圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1程序原理框圖</b></p><p>　　軟件部分由數(shù)據(jù)處理程序、按鍵程序設(shè)計(jì)、中斷服務(wù)子程序、LED顯示程序等幾個(gè)部分組成。</p><p>　　數(shù)據(jù)

41、處理完成對(duì)各種測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，如各種數(shù)據(jù)的計(jì)算、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等。</p><p>　　按鍵程序包括按鍵防抖動(dòng)處理、判鍵及修改項(xiàng)目等。</p><p>　　程序原理框圖如圖15所示</p><p><b>　　上電</b></p><p>　　Y N</p>&

42、lt;p>　　N Y</p><p>　　N </p><p><b>　　Y</b></p><p>　　Y N</p><p>　　N

43、 Y</p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　圖15 程序原理框圖</p><p>　　4.2 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試</p><p>　　在硬件調(diào)試與制作方面，可從下面系列著手考慮。</p>

44、<p>　　此計(jì)數(shù)裝置完全按照計(jì)數(shù)器上傳感器的實(shí)際安裝位置進(jìn)行安裝。光電傳感器正對(duì)著啤酒流水線的啤酒瓶蓋。光電傳感器接有3根導(dǎo)線，其中棕線、藍(lán)線為電源輸入線，黑線為信號(hào)輸出線。測(cè)量頭由光電傳感器組成。當(dāng)啤酒流水線流動(dòng)時(shí)，光電元件即可輸出正負(fù)交替的周期性脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)的頻率大小就反映了流過(guò)測(cè)量頭的啤酒瓶個(gè)數(shù)。此計(jì)數(shù)測(cè)量裝置可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示。</p><p>　　LM324整形電路調(diào)試。在焊接硬件電路

45、時(shí)需細(xì)心排除元器件和焊接等方面可能出現(xiàn)的故障，元器件的安裝位置出錯(cuò)或引腳差錯(cuò)可能導(dǎo)致電路短路或?qū)崿F(xiàn)不了電路本身的功能，甚至燒壞元器件。單片機(jī)部分最容易出現(xiàn)的問(wèn)題為元器件引腳的虛焊。</p><p>　　被測(cè)物理量經(jīng)過(guò)傳感器變換后，往往成為電阻、電流、電壓、電感等某種電參數(shù)的變化值。為了進(jìn)行信號(hào)的分析、處理、顯示和記錄，須對(duì)信號(hào)作放大、運(yùn)算、分析等處理。 </p><p>　　除了要考

46、慮到硬件方面，對(duì)軟件調(diào)試也不能忽視。</p><p>　　程序應(yīng)該模塊化，便于修改。使用RAM或IO，必須先定義再使用，避免直接引用。將來(lái)需要調(diào)整時(shí)，只要修改定義部分就好了。寫(xiě)程序要有足夠的注釋、說(shuō)明文檔、流程圖、原理圖。每次修改程序，應(yīng)該同步更新相關(guān)的注釋、說(shuō)明文檔、流程圖、原理圖。免得下次再改時(shí)對(duì)不上號(hào)。 在進(jìn)行軟件編程調(diào)試時(shí)需要用到單片機(jī)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境MedWin V2.39 軟件，編程時(shí)容易出現(xiàn)鍵

47、盤輸入和無(wú)意的語(yǔ)法錯(cuò)誤，還有一些模塊達(dá)不到預(yù)期的功能，都要經(jīng)過(guò)調(diào)試才能排除。MedWin V2.39 軟件具有很強(qiáng)大的編程調(diào)試功能，能夠模仿仿真實(shí)際單片機(jī)的端口和內(nèi)部功能部件的狀態(tài)值。該軟件中有硬件調(diào)試和軟件調(diào)試功能可以看到單片機(jī)內(nèi)存單元對(duì)應(yīng)的運(yùn)行值，外圍部件中可以顯示單片機(jī)端口，中斷、定時(shí)器1、定時(shí)器2、定時(shí)器3 還有串口對(duì)應(yīng)的運(yùn)行值?？梢詥尾秸{(diào)試也可以模塊調(diào)試，最好的是可以對(duì)你所懷疑的語(yǔ)句模塊設(shè)置斷點(diǎn)。所以MedWin V2.39

48、具有強(qiáng)大的編譯調(diào)試功能。此系統(tǒng)將個(gè)功能模塊：主程序、數(shù)據(jù)處理程序、按鍵程序設(shè)計(jì)、中斷服務(wù)子程序、LED顯示程序分開(kāi)分別進(jìn)行調(diào)試，最后整體調(diào)試。編譯無(wú)誤后生成目標(biāo)代碼BIN文件。</p><p><b>　　5實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析</b></p><p>　　設(shè)計(jì)已基本完成題目中的各項(xiàng)要求，但是還是有一定的誤差. </p><p><b>　

49、　測(cè)量數(shù)據(jù)表如下</b></p><p>　　由實(shí)際實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以看出此計(jì)數(shù)器還有一定的誤差。經(jīng)過(guò)認(rèn)真的分析得到，產(chǎn)生的誤差原因有如下兩個(gè)原因：</p><p>　?。?） 因?yàn)槭怯檬帜闷【破繌臏y(cè)量頭前經(jīng)過(guò)，有一定的波動(dòng)，以至測(cè)量頭測(cè)量產(chǎn)生誤差。</p><p>　?。?） 軟件程序編寫(xiě)不合理，有一定的延時(shí)，而啤酒瓶流動(dòng)較快，所以讀數(shù)產(chǎn)生誤差。</

50、p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　本文利用單片機(jī)STC 89C51為核心，結(jié)合光電傳感器、LM324及常用運(yùn)放設(shè)計(jì)了啤酒生產(chǎn)線的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)測(cè)量裝置。系統(tǒng)由光電傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大整形變?yōu)槊}沖信號(hào)送給單片機(jī)。單片機(jī)采用定時(shí)器定時(shí)中斷的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)脈沖的測(cè)量并計(jì)數(shù)，并能夠?qū)崟r(shí)顯示測(cè)量的數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的使用實(shí)用價(jià)值，結(jié)合實(shí)際再進(jìn)

51、一步完善設(shè)計(jì)既可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線實(shí)際操作。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]余永權(quán)，汪明慧，黃英.單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[2]王福瑞. 單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999</p><p

52、>　　[3]趙繼文，何玉彬.傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2002</p><p>　　[4]胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù)(第2版) [M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[5]賴麒文.8051單片機(jī)C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境實(shí)務(wù)與設(shè)計(jì)[M].科學(xué)出版社，2002</p><p><b>　　致 謝:</b&g