畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的皮帶傳輸控制系統(tǒng)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)</p><p>　　基于單片機(jī)的皮帶傳輸控制系統(tǒng)</p><p>　　Belt Transmission Control System Based on Single Chip Microcomputer</p><p><b>　　年 月</b></p><p&g

2、t;　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要</p><p>　學(xué) 院：</p><p>　專(zhuān)業(yè)班級(jí)：</p><p>　學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：</p><p>　指導(dǎo)教師：</p><p><b>　　目 錄</b></p&

3、gt;<p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景1</p><p>　　1.2 課題的研究目的與意義1</p><p>　　1.3 皮帶傳輸機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4課題的研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　2 皮帶傳

4、輸機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1系統(tǒng)的功能要求4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.2.1系統(tǒng)的電源模塊4</p><p>　　2.2.2系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)5</p><p>　　3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)6</p><p><b>

5、　　總體電路6</b></p><p>　　3.1 主控電路6</p><p>　　3.2 限位開(kāi)關(guān)電路的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.2.1 限位開(kāi)關(guān)9</p><p>　　3.2.2 74LS08與門(mén)10</p><p>　　3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì)及電機(jī)電路11</p>

6、<p>　　3.3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊介紹11</p><p>　　3.3.2 電機(jī)電路13</p><p>　　3.4 聲光報(bào)警提示電路13</p><p>　　3.4.1 燈光提示電路13</p><p>　　3.4.2 聲音報(bào)警電路14</p><p>　　3.5 按鍵電路15</p&

7、gt;<p>　　3.6 指示燈16</p><p>　　4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1 軟件介紹18</p><p>　　4.1.1 Altium Designer18</p><p>　　4.1.2 Proteus18</p><p>　　4.1.3 Keil uvisi

8、on419</p><p>　　4.2 程序設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.3 系統(tǒng)程序流程圖22</p><p>　　5基于單片機(jī)的皮帶傳輸控制系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果23</p><p><b>　　結(jié) 論26</b></p><p><b>　　致 謝27</b>

9、;</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)28</p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景</p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,古人傳統(tǒng)的人搬牛拖的輸送方式已經(jīng)滿(mǎn)足不了現(xiàn)代社會(huì)物資爆炸式增長(zhǎng)下的輸送需求以及復(fù)雜狀況下(如山洞、極端天氣等)運(yùn)輸?shù)囊?皮帶傳輸機(jī)由此應(yīng)運(yùn)

10、而生。第一部帶式輸送機(jī)于1868年出現(xiàn)在英國(guó),應(yīng)用于多種場(chǎng)合,并發(fā)展演化出其他類(lèi)型的輸送機(jī)。</p><p>　　皮帶傳輸機(jī)又稱(chēng)帶式輸送機(jī),是一種依靠電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)傳送帶發(fā)生位移,從而將傳送帶上物體進(jìn)行傳送的裝置,現(xiàn)已成為一種通用機(jī)械,它既可以運(yùn)送零碎材料,也能夠輸送成件產(chǎn)品。皮帶傳輸機(jī)不僅局限于材料傳遞,它還能夠與企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的工藝流程要求協(xié)同工作,構(gòu)建現(xiàn)代化的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。工作中噪音小,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于維

11、護(hù),此外還有輸送量大、成本低、通用性強(qiáng)等不容忽略的優(yōu)勢(shì)[1]。依靠摩擦力的作用,皮帶傳輸機(jī)不僅可以在水平方向上輸送物資,還可以?xún)A斜傳送,已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的部分。</p><p>　　當(dāng)前,皮帶傳輸機(jī)的控制系統(tǒng)主要依靠3種方式實(shí)現(xiàn):</p><p>　　第一種是繼電器控制系統(tǒng):繼電器有3個(gè)引腳,通過(guò)控制管腳端的電壓來(lái)改變引腳的連接位置,已實(shí)現(xiàn)類(lèi)似開(kāi)關(guān)的功能;受材料和設(shè)計(jì)的影響,其

12、閉合次數(shù)有著壽命的限制。作為依靠硬件邏輯連接的控制系統(tǒng),繼電器的可維修度最高,系統(tǒng)中每個(gè)器件的故障都可能引發(fā)整個(gè)系統(tǒng)崩潰,將故障擴(kuò)大,不易查錯(cuò)。而且繼電器的工作頻率很低,觸點(diǎn)的每次動(dòng)作要耗時(shí)幾十毫秒,在開(kāi)閉時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧,對(duì)觸點(diǎn)造成損傷的同時(shí)還伴隨有機(jī)械磨損。綜上所述,繼電器控制系統(tǒng)使用時(shí)間短,工作時(shí)可靠性低,不建議使用。</p><p>　　（2）第二種是單片機(jī)控制系統(tǒng):單片機(jī)又名微處理器,是在半導(dǎo)體晶元上運(yùn)用超

13、大規(guī)模集成技術(shù)以激光刻制而成的微型處理器。得益于集成電路技術(shù)的出現(xiàn),單片機(jī)雖然很小,但是功能卻很完備。它將計(jì)算機(jī)中的中央處理器CPU,隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM,只讀存儲(chǔ)器ROM都集成到了一起,雖然在運(yùn)算量上不能與真正的計(jì)算機(jī)相比,但卻有著計(jì)算機(jī)不可替代的作用。單片機(jī)同時(shí)將輸入輸出口集成到了芯片上,可以使外部電路更簡(jiǎn)單,能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制,具有較大的靈活性和適應(yīng)性,而且控制精度高,能進(jìn)行多機(jī)聯(lián)網(wǎng)。</p><p>　?。?

14、）第三種是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng):工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為一種工具的總稱(chēng),具有對(duì)生產(chǎn)步驟及機(jī)械裝置、工藝設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制的能力。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)有著重要的計(jì)算機(jī)屬性和特征,比如包含計(jì)算機(jī)的中央處理器、硬盤(pán)、內(nèi)存、外設(shè)及接口,還有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計(jì)算能力以及友好的人機(jī)界面[2]?？胺Q(chēng)是功能最強(qiáng)大的控制系統(tǒng),優(yōu)勢(shì)突出，例如：極高的運(yùn)行速度,強(qiáng)大的運(yùn)算能力和接口功能、方便的軟件環(huán)境;同樣，缺點(diǎn)也很明顯：成本高,體積大,通常只在大型控制系統(tǒng)

15、中使用[3]。</p><p>　　1.2 課題的研究目的與意義</p><p>　　單片機(jī)控制系統(tǒng)略差于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，但大大優(yōu)于繼電器控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)大部分的控制方式，而且種類(lèi)多，價(jià)格低，通用性強(qiáng)，便于使用。工程師在選擇控制系統(tǒng)的控制器時(shí),要考慮多種方面的因素：選用的控制器功能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需要；控制器的價(jià)格高低；開(kāi)發(fā)的難度、周期等等,而單片機(jī)種類(lèi)多樣，所以通常都被優(yōu)先考慮。而

16、且,單片機(jī)的體積小,重量低,適用于很多小型的控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得皮帶傳輸機(jī)的運(yùn)用不僅僅局限與大型設(shè)備和工廠中，小型、移動(dòng)式的皮帶傳輸機(jī)的需求也得到滿(mǎn)足，擴(kuò)大了皮帶傳輸機(jī)的應(yīng)用范圍，極大地滿(mǎn)足人們和社會(huì)發(fā)展力的需求，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。此外，單片機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)可以避免技術(shù)壟斷的局面，給人們更多樣化、差異化的選擇余地。</p><p>　　1.3 皮帶

17、傳輸機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)對(duì)傳送機(jī)很早就有了認(rèn)識(shí)，早在唐朝就出現(xiàn)了高轉(zhuǎn)筒車(chē)，其后不斷發(fā)展，但動(dòng)力主要是由人力、畜力提供，在自動(dòng)化工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較晚。后來(lái)通過(guò)“八五”期間的奮力追趕,我國(guó)的皮帶傳輸機(jī)發(fā)展的水平有了很大的提高，一些涉及功率大、距離長(zhǎng)的技術(shù)瓶頸被順利攻克。</p><p>　　在國(guó)外，皮帶輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快,主要從2個(gè)方面表現(xiàn)出來(lái):一是皮帶輸送機(jī)的功能更多樣，能

18、滿(mǎn)足更多的使用需求，因而應(yīng)用范圍更廣闊;另一方面是皮帶輸送機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展,主要的發(fā)展方向轉(zhuǎn)向研究制造長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶速的大型皮帶輸送機(jī),其核心技術(shù)涉及皮帶傳輸機(jī)的動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù),用于提高皮帶傳輸機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性[4]。</p><p>　　目前，其運(yùn)用的主要技術(shù)和設(shè)備有下面4個(gè)特點(diǎn)[5]:</p><p><b>　?、旁O(shè)備大型化。</b&g

19、t;</p><p>　?、票O(jiān)控方式上，主要運(yùn)用的技術(shù)有動(dòng)態(tài)分析、計(jì)算機(jī)監(jiān)控以及機(jī)電一體化,實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸送機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。</p><p>　　⑶電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)運(yùn)用多級(jí)驅(qū)動(dòng)和中間驅(qū)動(dòng)及其功率平衡技術(shù)，使傳輸機(jī)輸送能力更強(qiáng)。</p><p>　?、汝P(guān)鍵部分采用新型、可靠性高的器件，降低傳輸機(jī)的故障率。</p><p>　　1.4課題的研究?jī)?nèi)容&

20、lt;/p><p>　　單片機(jī)控制的皮帶傳輸控制,主要功能是控制皮帶傳輸機(jī)的4個(gè)直流電機(jī)的啟停,外加限位開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)對(duì)傳送皮帶的跑偏和斷裂檢測(cè),避免人身和財(cái)產(chǎn)的損失。限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)到異常信號(hào),立即通過(guò)單片機(jī)控制外圍的蜂鳴器和LED燈報(bào)警,提示操作人員關(guān)閉系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中,電機(jī)需要有輸送能力,因此對(duì)其功率有一定的要求,所以電機(jī)的選型需要慎重。此外,電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)也要重點(diǎn)研究,能夠在傳送機(jī)發(fā)生故障時(shí)迅速的切換電機(jī)的工作狀

21、態(tài),避免人身和財(cái)產(chǎn)的損失。</p><p>　　該項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)分為3個(gè)部分,分別是:</p><p>　　(1)硬件部分:主要涉及單片機(jī)型號(hào)的選擇、監(jiān)測(cè)裝置的選擇和監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)、皮帶傳輸機(jī)的設(shè)計(jì)、報(bào)警電路的設(shè)計(jì)、元器件參數(shù)的選擇以及一些數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　(2)軟件部分:主要是選擇合適的應(yīng)用軟件,用C語(yǔ)言編制單片機(jī)的控制

22、程序以及原理圖和仿真圖的繪制,還有一些原理圖庫(kù)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　(3)系統(tǒng)的綜合調(diào)試與分析完善:在硬件和軟件部分的設(shè)計(jì)都完成以后，將程序編譯器生成的文件導(dǎo)入Protues軟件的電路圖中進(jìn)行仿真運(yùn)行,驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性,分析系統(tǒng)的不足及原因,重新修改完善，不斷往復(fù)。</p><p>　　2 皮帶傳輸機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)

23、控制皮帶傳輸機(jī)的多種模式切換以及傳輸機(jī)狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)并能夠在傳輸機(jī)的異常狀態(tài)下自動(dòng)關(guān)閉控制系統(tǒng)的功能,下面對(duì)系統(tǒng)的功能要求和實(shí)現(xiàn)方案做個(gè)簡(jiǎn)單概述。</p><p>　　2.1系統(tǒng)的功能要求</p><p>　　基于單片機(jī)的皮帶傳輸控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的主要功能如下:</p><p>　　(1)模式切換:自動(dòng)模式:自動(dòng)模式啟動(dòng)時(shí),4個(gè)直流電機(jī)由由后向前每隔15秒依次啟動(dòng),

24、然后再間隔10秒后啟動(dòng)料斗。至此,系統(tǒng)進(jìn)入完全啟動(dòng)狀態(tài)。關(guān)閉時(shí),首先關(guān)閉料斗,10秒后關(guān)閉第一個(gè)直流電機(jī),然后每隔15秒向程序的堆棧一樣,依次關(guān)閉剩下的直流電機(jī)。若是在發(fā)現(xiàn)異常狀況,系統(tǒng)還沒(méi)有完全啟動(dòng)需緊急關(guān)閉系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)應(yīng)該能夠判斷當(dāng)前已經(jīng)啟動(dòng)的部分,不再繼續(xù)將未啟動(dòng)的部分繼續(xù)啟動(dòng),轉(zhuǎn)而將已啟動(dòng)的部分依次關(guān)閉。手動(dòng)模式則是一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)一個(gè)直流電機(jī),方便查找故障。復(fù)位開(kāi)關(guān)按下奇數(shù)次是啟動(dòng),偶數(shù)次是關(guān)閉。</p><

25、;p>　　(2)燈光報(bào)警功能:當(dāng)限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)到位置變化,產(chǎn)生的信號(hào)變化,被單片機(jī)獲取分析,驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和LED燈對(duì)應(yīng)的單片機(jī)端口狀態(tài)改變,進(jìn)行燈光報(bào)警。同時(shí)應(yīng)該能夠檢測(cè)故障發(fā)生的位置,向異常關(guān)閉模式狀態(tài)時(shí),有序的關(guān)閉系統(tǒng)。</p><p>　　(3)指示功能:每個(gè)限位開(kāi)關(guān)、電機(jī)和當(dāng)前的運(yùn)行模式都用相應(yīng)的LED指示標(biāo)明,便于查錯(cuò)。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)</p&

26、gt;<p>　　2.2.1系統(tǒng)的電源模塊</p><p>　　本系統(tǒng)的主要目的是用單片機(jī)控制皮帶傳輸機(jī),首要功能就是能夠使皮帶傳輸機(jī)的電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn),而單片機(jī)自身的供電系統(tǒng)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的需要,所以需要在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中外加電源。</p><p>　　因?yàn)殡姍C(jī)是作為皮帶傳輸機(jī)的動(dòng)力裝置，只需要能夠在負(fù)載下正常運(yùn)轉(zhuǎn)即可，對(duì)于轉(zhuǎn)速的變化等沒(méi)有要求，所以本設(shè)計(jì)中選用直流電機(jī)，用

27、直流電為電機(jī)提供能量。我們正常使用的市電都是220V的交流電，需要將其轉(zhuǎn)化為電機(jī)需要的直流電，如圖2.1所示的整流穩(wěn)壓電路很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，而且可以為單片機(jī)提供電源，僅僅只需在輸出端并接穩(wěn)壓二極管和負(fù)載即可。改變穩(wěn)壓二極管的耐壓值，就可以為負(fù)載提供不同的電位的直流電源。</p><p>　　圖2.1 直流穩(wěn)壓電路</p><p>　　2.2.2系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)</p>&l

28、t;p>　　本系統(tǒng)中使用的主要模塊有限位開(kāi)關(guān)、單片機(jī)及其復(fù)位和晶振模塊、聲光報(bào)警電路、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、按鍵控制模塊、LED指示燈以及控制程序等。</p><p>　　系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如下：</p><p><b>　　3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　總體電路</b></p>

29、<p>　　圖3.1 基于單片機(jī)控制的皮帶傳輸系統(tǒng)硬件電路圖</p><p>　　上圖是Altium Designer軟件繪制的電路總體電路圖,包含了1個(gè)主控電路、2個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和4個(gè)直流電機(jī)、8個(gè)帶獨(dú)立指示燈的限位開(kāi)關(guān)、模式指示燈、6個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)，1個(gè)作手動(dòng)開(kāi)關(guān)，一個(gè)作關(guān)閉自動(dòng)模式開(kāi)關(guān)，剩下4個(gè)對(duì)應(yīng)手動(dòng)模式下的電機(jī)，其中1個(gè)復(fù)用作自動(dòng)模式開(kāi)啟開(kāi)關(guān)。</p><p><b

30、>　　3.1 主控電路</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中共使用了26個(gè)I/O口，包括兩個(gè)中斷口—外部中斷0和外部中斷1，因此選用的微處理器的并行口必須要大于20個(gè)，并具有中斷控制功能。其產(chǎn)量應(yīng)該高，這樣價(jià)格低，被大眾熟悉，穩(wěn)定性有保障，便于大規(guī)模生產(chǎn)、維護(hù)，成本低。因此，選用STC89C52單片機(jī)最合適不過(guò)。</p><p>　　STC89C52作為一種功耗低、性能高

31、的CMOS8位單片機(jī),采用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核。STC公司在MCS-51內(nèi)核的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化加強(qiáng)，使得STC89C52芯片的功能得到進(jìn)一步的延伸，有著比MCS-51更多的功能。表1列舉了兩款微處理器的區(qū)別。</p><p>　　表3-1:STC89C52和MCS-51微處理器參數(shù)</p><p>　　并行口P0~P3接口的功能如下:[5]</p><p>　　S

32、TC89C52單片機(jī)共有32根輸入輸出口,分為P0、P1、P2、P3，共4組，每組8根。</p><p>　　P0口——具有雙重功能:一、8位雙向I/O口,此時(shí)帶負(fù)載能力較弱,通常在外部另接一組上拉電阻解決此問(wèn)題;二、還能作為低8位地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)的接口連接外接存儲(chǔ)器。</p><p>　　P1口——單一接口功能，8位準(zhǔn)雙向I/O口。 </p><p>　　P2口——

33、具有雙重功能:一、8位準(zhǔn)雙向I/O口;二、作為單片機(jī)高8位地址的地址總線(xiàn)接口連接外接存儲(chǔ)器,與P0口的低8位地址總線(xiàn)一起組成16位地址總線(xiàn)。</p><p>　　P3口——雙重功能：一、8位準(zhǔn)雙向I/O口；二、作為第二功能使用，每一位功能定義如表3-2所示。</p><p>　　表3-2：P3口的第二功能</p><p>　　圖3.2 STC89C52 DIP封裝

34、圖</p><p>　　STC89C52的中斷技術(shù)概述:中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制,要求單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)中斷請(qǐng)求源提出的服務(wù)請(qǐng)求,并作出快速響應(yīng)、及時(shí)處理[6]。單片機(jī)的中斷分為外部中斷和內(nèi)部中斷兩種，外部中斷通常需要與單片機(jī)的外部中斷口相配合，內(nèi)部中斷由單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生。當(dāng)微處理器檢測(cè)到中斷信號(hào)產(chǎn)生,會(huì)判斷是否滿(mǎn)足中斷要求，一切條件都滿(mǎn)足時(shí)，單片機(jī)就暫時(shí)中止當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù),跳入中斷服務(wù)程序處理中

35、斷服務(wù)請(qǐng)求[7]。在中斷服務(wù)任務(wù)執(zhí)行完畢后,再跳回原來(lái)任務(wù)的終止處,繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)未執(zhí)行完的任務(wù)。中斷也有中斷優(yōu)先級(jí)之分,外部中斷0> 定時(shí)計(jì)數(shù)器0 >外部中斷1>定時(shí)/計(jì)數(shù)器1>串行中斷。</p><p>　　圖3.3 中斷的響應(yīng)和處理過(guò)程</p><p>　　中斷技術(shù)極大地提高了單片機(jī)的工作效率和實(shí)時(shí)性，去除了單片機(jī)在查詢(xún)方式中的等待現(xiàn)象，是單片機(jī)在進(jìn)行多線(xiàn)程任

36、務(wù)時(shí)經(jīng)常使用的方式。</p><p>　　3.2 限位開(kāi)關(guān)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3.4 限位開(kāi)關(guān)電路</p><p>　　如圖3.4所示，在這個(gè)電路中，不僅僅有限位開(kāi)關(guān)，還有LED指示燈。在傳輸節(jié)的每節(jié)傳送帶上都配兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)，一個(gè)檢測(cè)皮帶的跑偏，另一個(gè)檢測(cè)皮帶的斷裂。每個(gè)限位開(kāi)關(guān)都可以單獨(dú)工作，一旦開(kāi)關(guān)閉合，即表示皮帶發(fā)生故障，此時(shí)電路導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)限位開(kāi)

37、關(guān)的LED指示燈開(kāi)始發(fā)光，這樣便于查找故障，節(jié)省時(shí)間。</p><p>　　3.2.1 限位開(kāi)關(guān)</p><p>　　限位開(kāi)關(guān)又稱(chēng)行程開(kāi)關(guān),可以安裝在靜止或運(yùn)動(dòng)的物體上。與繼電器的工作方式類(lèi)似，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的物體靠近靜止的物體時(shí),開(kāi)關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)將原本閉合的開(kāi)關(guān)打開(kāi)或?qū)⒋蜷_(kāi)的開(kāi)關(guān)閉合，改變電路的導(dǎo)通狀態(tài)去控制電路[8]。如圖3.5所示</p><p><b>

38、　　圖3.5 限位開(kāi)關(guān)</b></p><p>　　限位開(kāi)關(guān)按接觸方式分為接觸式和非接觸式兩種。和字面意思一樣，接觸式就是限位開(kāi)關(guān)與物體有著直接的接觸，通過(guò)碰觸改變限位開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，達(dá)到控制的目的。非接觸式就是借助各種不需接觸就能傳遞信號(hào)的物質(zhì)改變當(dāng)前的限位開(kāi)關(guān)電路的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)開(kāi)閉的功能，比如能夠被感應(yīng)的射頻，半導(dǎo)體的光電效應(yīng)等。在本設(shè)計(jì)中選用接觸式的限位開(kāi)關(guān),因?yàn)槠鋬r(jià)格更低,精度更高,不容易出現(xiàn)

39、故障。</p><p>　　限位開(kāi)關(guān)按照開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合和斷開(kāi)頻率的不同,分為以下2種[9]。</p><p>　　(1)緩動(dòng)開(kāi)關(guān):此類(lèi)開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)運(yùn)轉(zhuǎn)切換的時(shí)間與開(kāi)關(guān)的操作頻率有關(guān),操作的頻率越快,開(kāi)關(guān)的切換也越快，靈敏度高。</p><p>　　(2)速度開(kāi)關(guān):此類(lèi)開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的時(shí)間為一常數(shù)，它與開(kāi)關(guān)被操作的頻率無(wú)關(guān),只要開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)移動(dòng)到一定位置時(shí),

40、開(kāi)關(guān)就會(huì)閉合或斷開(kāi),此過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間一般為彈簧彈跳所必須的時(shí)間。</p><p>　　此設(shè)計(jì)中選用速度開(kāi)關(guān)，因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)中并沒(méi)有對(duì)開(kāi)關(guān)的操作頻率有要求，只有皮帶出現(xiàn)故障的時(shí)候才要求限位開(kāi)關(guān)閉合，符合速度型限位開(kāi)關(guān)的要求。</p><p>　　由于限位開(kāi)關(guān)的復(fù)雜特性，電路圖中選用閉合開(kāi)關(guān)代替限位開(kāi)關(guān)。</p><p>　　3.2.2 74LS08與門(mén)</p>

41、<p>　　圖3.6是用74LS08連接成的與邏輯門(mén)電路。</p><p>　　圖3.6 與門(mén)邏輯電路</p><p>　　與門(mén)的邏輯值如表3所示。</p><p>　　表3-3：與門(mén)的邏輯值</p><p>　　任意一個(gè)限位開(kāi)關(guān)閉合后，端口電壓即置低，結(jié)合上表可知，輸出端K也隨之置低。輸出端K與外部中斷1口連接，當(dāng)端口信號(hào)為低

42、時(shí)，中斷程序啟動(dòng)，運(yùn)行聲光報(bào)警模塊，啟動(dòng)聲光報(bào)警器，完成報(bào)警功能。</p><p>　　3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì)及電機(jī)電路</p><p>　　3.3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊介紹</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是以2塊L298N芯片為核心，每個(gè)芯片配備8個(gè)IN4007二極管構(gòu)成的保護(hù)電路共同組成，能夠驅(qū)動(dòng)100W以下的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)電路如圖3.7所示<

43、;/p><p>　　圖3.7 L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　L298N是SGS公司的產(chǎn)品,內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路,可以根據(jù)需要兩兩組合，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)。直接調(diào)節(jié)電源VSS端口的電壓值就可改變輸出電壓值，輸出最高可達(dá)50V;L298N芯片的輸入口可直接連接單片機(jī)輸入輸出口;輸出端接上保護(hù)電路就可直接連接電機(jī),使用方便。L298接受數(shù)字邏輯電平信號(hào)，芯片的工作電壓在5V左右。芯

44、片的12腳VS接電源電壓,電壓調(diào)節(jié)范圍在+2.5至46 V之間，VS值越大，電機(jī)的帶負(fù)載能力越強(qiáng)，但不可超過(guò)上限，以免芯片被燒毀。芯片的輸出電流最高可達(dá)2.5 A,可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。L298N芯片的內(nèi)部邏輯圖如圖3.8所示</p><p>　　圖3.8 L298N內(nèi)部邏輯圖</p><p>　　L298有多種型號(hào),此設(shè)計(jì)中采用芯片型,共有20個(gè)引腳。其中INPUT1、INPUT2、INPU

45、T3、INPUT4端口連接單片機(jī),控制電機(jī)的運(yùn)行模式;OUT1、OUT2通過(guò)二極管組成的保護(hù)電路后連接電機(jī)1,OUT3、OUT4通過(guò)二極管組成的保護(hù)電路后連接電機(jī)2;ENA、ENB是L298N芯片的使能端,用于控制電機(jī)的啟停,還可以連接單片機(jī)的PWM口,改變占空比實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的功能。傳送帶系統(tǒng)中均已電機(jī)作傳送帶的動(dòng)力源,根據(jù)需要，本系統(tǒng)中電機(jī)無(wú)需改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,故而全部連接+5V高電平,電機(jī)也只需要正轉(zhuǎn)和停止模式兩種。L298N的引腳

46、狀態(tài)功能如表4所示</p><p>　　表3-4：L298N功能模塊</p><p>　　在每根輸出線(xiàn)上都加上2個(gè)反接的二極管是用于保護(hù)L298,因?yàn)殡姍C(jī)作為感性負(fù)載，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中兩邊會(huì)產(chǎn)生反電勢(shì),沖擊L298芯片,極易燒毀芯片。其原理是:當(dāng)反電勢(shì)為正,大于電源電壓0.7V以上時(shí),上端的二極管被導(dǎo)通,此時(shí)輸出線(xiàn)電壓就被限制在電源的電壓+0.7V間,不會(huì)大于這個(gè)數(shù)值；當(dāng)反電勢(shì)為負(fù),低于-0.

47、7V時(shí),下端的二極管被導(dǎo)通,此時(shí)輸出線(xiàn)電壓就被限制位在-0.7V上,不會(huì)低于-0.7V了。這兩個(gè)二極管的功能就將輸出線(xiàn)上電壓被箝位在-0.7V~+Vcc+0.7V之間，保護(hù)電路的正常工作。</p><p>　　3.3.2 電機(jī)電路</p><p><b>　　圖3.9 電機(jī)電路</b></p><p>　　如圖3.9所示的電機(jī)電路,由4個(gè)單獨(dú)的

48、電機(jī)電路組成。每個(gè)電機(jī)電路中有1個(gè)直流電機(jī)，1個(gè)電阻以及一個(gè)發(fā)光二極管。直流電機(jī)在L298N驅(qū)動(dòng)模塊的操控下實(shí)現(xiàn)啟停操作,但是電機(jī)的啟動(dòng)和停止都需要時(shí)間,在剛開(kāi)始時(shí)不好憑肉眼觀測(cè),但是LED燈點(diǎn)亮不需要等待,這時(shí)可根據(jù)LED燈的亮滅判斷電機(jī)的啟停，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中電機(jī)的兩端電壓大，所以需要在LED燈的前端加入保護(hù)電阻。由于本系統(tǒng)中電機(jī)不存在反向運(yùn)轉(zhuǎn),所以只需要1個(gè)LED燈即可，若是電機(jī)存在正反向運(yùn)轉(zhuǎn)，可以同原有的LED燈一樣反向的加入電路中

49、。</p><p>　　3.4 聲光報(bào)警提示電路</p><p>　　3.4.1 燈光提示電路</p><p>　　圖3.10燈光提示電路</p><p>　　LED全名發(fā)光二極管,也是單向?qū)?，它是利用電?chǎng)直接將電轉(zhuǎn)換成光，與原來(lái)的白熾燈、節(jié)能燈利用三基色粉發(fā)光的原理都不同，效率高而且亮度強(qiáng)。LED產(chǎn)生的光是冷光，熱度低、節(jié)能、功耗低、亮度

50、高、壽命長(zhǎng)而且輻射低，與傳統(tǒng)的白熾燈、節(jié)能燈相比，優(yōu)勢(shì)極其明顯，已成為全球最受矚目的新一代光源，已被廣泛的應(yīng)用于家庭照明、汽車(chē)大燈、低溫照明等各種場(chǎng)合，是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色照明光源[10]。本設(shè)計(jì)就是采用LED燈作為聲光報(bào)警的燈光提示部分。</p><p>　　LED燈左端連接單片機(jī)P2.5口，定義為L(zhǎng)ED口，電阻右端連接+5V電源。平時(shí)，LED口電壓為高，LED燈兩端都是高電平，不能導(dǎo)通，所以不能發(fā)光。

51、當(dāng)限位開(kāi)關(guān)被觸發(fā)后，單片機(jī)將LED口電壓置低，此時(shí)LED燈兩端形成壓降，導(dǎo)通發(fā)光。程序中可以將LED端口的電壓設(shè)計(jì)成高低往復(fù)的，使得LED燈變成閃爍的，更引人注目。此處LED燈作報(bào)警使用，所以選擇紅色，紅色LED燈的導(dǎo)通壓降在2V左右，導(dǎo)通電流在20mA左右，顧選擇精度為1％的金屬膜標(biāo)稱(chēng)電阻，值為150Ω。</p><p>　　3.4.2 聲音報(bào)警電路</p><p>　　圖3.11聲音報(bào)

52、警電路</p><p>　　蜂鳴器作為一種小電流驅(qū)動(dòng)的發(fā)聲設(shè)備，廣泛的應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，作為報(bào)警或提示使用。一般分為有源和無(wú)源兩種,有源蜂鳴器采用直流電供電，無(wú)源蜂鳴器則是采用方波供電。</p><p>　　單片機(jī)端口的輸出電流一般只有5mA,達(dá)不到使蜂鳴器工作的閥值，所以通常在需要使用驅(qū)動(dòng)電路使得蜂鳴器進(jìn)入正常工作狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)電路一般使用三極管放大電路，包含以下3個(gè)部分:一個(gè)三極管

53、、一個(gè)+5V電源、一個(gè)限流電阻，三極管的基極連接單片機(jī)的beep端口。此設(shè)計(jì)中選用NPN型9013三極管和有源蜂鳴器。平時(shí),單片機(jī)的beep口置低,三極管的基極和發(fā)射集之間導(dǎo)通電壓不足,三極管CE端不能導(dǎo)通,此時(shí)蜂鳴器兩端無(wú)電動(dòng)勢(shì)，不工作。當(dāng)限位開(kāi)關(guān)被觸發(fā)后,beep口電壓置高,三極管BE集導(dǎo)通,則CE端導(dǎo)通，蜂鳴器兩端電壓電勢(shì)差約為3V，開(kāi)始工作。另外,三極管在此電路中不僅僅充當(dāng)開(kāi)關(guān)的作用,它還有放大電流的作用。此設(shè)計(jì)中,BE集的導(dǎo)通

54、壓降約為0.7V,蜂鳴器的額定電壓在3V,額定電流僅有幾毫安,三極管的放大倍數(shù)在50以上,所以綜合考慮,選用誤差在1%的金屬膜電阻,阻值為2.2K。</p><p><b>　　3.5 按鍵電路</b></p><p><b>　　圖3.12按鍵電路</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中按鍵電路的功能是控制傳送帶的工作模式

55、，通過(guò)上拉電阻和接地實(shí)現(xiàn)鍵值的變化，比單純的接地更穩(wěn)定。電路模塊由6個(gè)復(fù)位按鍵組成，如圖3.12所示</p><p>　　復(fù)位按鍵S1~S4分別對(duì)應(yīng)手動(dòng)模式下電機(jī)1~電機(jī)4的控制，此外復(fù)位按鍵S1還具備在系統(tǒng)上電后，啟動(dòng)自動(dòng)模式運(yùn)行的功能。按鍵S5的功能是關(guān)閉自動(dòng)運(yùn)行模式，S6則是在自動(dòng)系統(tǒng)關(guān)閉后手動(dòng)模式的啟動(dòng)按鈕。</p><p>　　單片機(jī)的鍵盤(pán)有獨(dú)立鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)兩種形式，獨(dú)立按鍵

56、通常是一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)端口，簡(jiǎn)潔，而且程序設(shè)計(jì)部分不復(fù)雜；矩陣鍵盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省端口，在按鍵很多的設(shè)計(jì)中尤為使用。矩陣鍵盤(pán)是把按鍵按照宮格的方式排列，單片機(jī)的端口一部分作行檢測(cè)，一部分做列檢測(cè)，當(dāng)行列同時(shí)滿(mǎn)足條件，才能確定此按鍵按下。例如P0口有8個(gè)端口，4個(gè)作行檢測(cè)，4個(gè)作列檢測(cè)，這樣可以排布16個(gè)按鍵，比獨(dú)立式多了一倍。但是本設(shè)計(jì)中一共只用到了6個(gè)按鍵,單片機(jī)的剩余端口大于按鍵值,所以本設(shè)計(jì)中選用獨(dú)立鍵盤(pán),方便程序的編寫(xiě)。</p

57、><p>　　獨(dú)立式鍵盤(pán)的實(shí)現(xiàn)方法很簡(jiǎn)單，只要單片機(jī)讀取I/O口的端電壓結(jié)合硬件電路就能判定按鍵是否按下，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)的一端接在單片機(jī)端口和電源和負(fù)載端，另一端接地。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，單片機(jī)端口與電源端短接，而且單片機(jī)端口內(nèi)部采用上拉電阻的方式，保證此時(shí)單片機(jī)端口的電壓為高電平，但是一旦開(kāi)關(guān)閉合后，單片機(jī)端口將與地短接，此時(shí)端口電平為低。這樣只需在程序中檢測(cè)此時(shí)單片機(jī)端口的電平狀態(tài)就能夠判定此時(shí)按鍵的開(kāi)閉情況。</p&g

58、t;<p>　　按鍵防抖動(dòng)是微處理器按鍵處理模塊的一個(gè)重要內(nèi)容。研究發(fā)現(xiàn)在某些需要按鍵控制的系統(tǒng)中，會(huì)出現(xiàn)按鍵按下后，系統(tǒng)沒(méi)反應(yīng)或者反應(yīng)過(guò)激的情況，甚至在某些有干擾的場(chǎng)合自動(dòng)的跳轉(zhuǎn)，這都是未進(jìn)行按鍵去抖動(dòng)的原因。按鍵的防抖動(dòng)分為兩種，一種是硬件去抖動(dòng)，另一種就是軟件去抖動(dòng)，兩種都能降低了系統(tǒng)誤觸發(fā)的可能性。硬件去抖動(dòng)一般是在按鍵兩端并上電容，濾除雜波，穩(wěn)定波形。軟件去抖動(dòng)也比較方便，就是在判定按鍵是否被按下的過(guò)程中加入一個(gè)

59、延時(shí)程序，然后再次判定。單片機(jī)的時(shí)鐘晶振運(yùn)作次數(shù)每秒千萬(wàn)級(jí)，延時(shí)時(shí)間設(shè)置為20毫秒，使微處理器有充分的時(shí)間判定，可以有效降低因抖動(dòng)帶來(lái)的按鍵控制系統(tǒng)誤觸發(fā)的問(wèn)題。</p><p><b>　　3.6 指示燈</b></p><p>　　圖3.13 指示燈 </p><p>　　如圖3.13所示，此設(shè)計(jì)中單獨(dú)使用了4個(gè)LED燈作指示用途，其中L

60、D指示燈是藍(lán)色LED燈；報(bào)警指示燈是紅色LED燈；自動(dòng)和手動(dòng)模式指示燈都是綠色的。LED燈的導(dǎo)通電壓的工作電流如表5所示</p><p>　　表3-5：各顏色、型號(hào)LED燈的導(dǎo)通電壓和工作電流</p><p>　　貼片式LED燈體積太小，不易焊接，所以本設(shè)計(jì)中全部采用直插式LED燈，由上表的LED燈工作參數(shù)，結(jié)合歐姆定律和KVL定理，選擇合適的保護(hù)電阻值，分別是100Ω、150Ω、100Ω

61、、100Ω。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了出色的完成設(shè)計(jì)，共使用了3種軟件，分別是繪制原理圖的Altium Designer、進(jìn)行仿真驗(yàn)證的Proteus、程序編制的Keil uvision4，下面分別對(duì)這些軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。</p><p><b>　　4.1 軟件介紹</

62、b></p><p>　　4.1.1 Altium Designer</p><p>　　Altium Designer 是繪制原理圖，制作PCB版圖常用的軟件之一，以前叫做Protel，有個(gè)經(jīng)典的版本Protel 99SE，是原Protel軟件開(kāi)發(fā)商Altium公司基于Windows操作系統(tǒng)推出的一體化的電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，集結(jié)了原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線(xiàn)

63、、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等多種使用功能,而且可以根據(jù)使用需要，自行設(shè)計(jì)原理圖庫(kù)文件，方便實(shí)用，廣受電子設(shè)計(jì)人員的喜愛(ài),是電子設(shè)計(jì)人員必不可缺的應(yīng)用軟件之一[11]。</p><p>　　圖4.1 Altium Designer原理圖繪制界面</p><p>　　4.1.2 Proteus</p><p>　　Proteus軟件的主要功能是進(jìn)行仿真，而且仿真的結(jié)果很

64、接近實(shí)物，是電子設(shè)計(jì)人員驗(yàn)證產(chǎn)品不可或缺的應(yīng)用軟件之一。它由英國(guó)Lab Center Electronics公司推出,也是基于Windows操作系統(tǒng)，具有其它EDA工具軟件所不具備的仿真單片機(jī)及其外圍器件的能力,使用簡(jiǎn)單，是目前單片機(jī)方向非常好的一款仿真工具。把原理圖設(shè)計(jì)、代碼調(diào)試到單片機(jī)和外圍電路統(tǒng)一運(yùn)作,真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)，是目前世界上唯一能將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái),其處理器模型

65、支持多種單片機(jī)的仿真運(yùn)行，包含8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等等,本設(shè)計(jì)中用到的就是8051系列的單片機(jī)[12]。</p><p>　　圖4.2 Proteus仿真運(yùn)行界面</p><p>　　4.1.3 Keil uvision4</p><p>　　C語(yǔ)言作為一種面向過(guò)程的高級(jí)

66、語(yǔ)言，也包含了許多低級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，功能豐富、表達(dá)能力強(qiáng)、使用靈活方便、可移植性好，適用于嵌入式程序的編寫(xiě)[13]。和C語(yǔ)言相比,匯編是上一代的語(yǔ)言，更貼近硬件，但是在可讀性、可維護(hù)性上都不如C語(yǔ)言，因此本設(shè)計(jì)的程序代碼選用C語(yǔ)言編寫(xiě)。</p><p>　　圖4.3 Keil uvision4軟件界面</p><p>　　Keil uVision4是美國(guó)Keil Software公司出品的5

67、1系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件的第4代開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，全Windows界面，包含MDK-ARM,C51,C166和C251共4種,本設(shè)計(jì)中用到的是Keil C51。Keil C51完美支持C語(yǔ)言代碼，編譯效率高，免去了使用匯編語(yǔ)言帶來(lái)的尷尬局面，讓對(duì)硬件了解不是很深的人也有機(jī)會(huì)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。</p><p>　　程序設(shè)計(jì)完成進(jìn)行仿真驗(yàn)證時(shí)，一定要注意的，代碼在編譯時(shí)必須要像圖4.4一樣，勾選出創(chuàng)建.HEX文件（FLASH-

68、Configure Flash Tools-Output）。與普通模擬硬件電路圖不同，Proteus仿真圖中包含有單片機(jī)時(shí)必須要有對(duì)應(yīng)的.HEX文件，這是編譯器生成的機(jī)器碼，沒(méi)有它，單片機(jī)的端口狀態(tài)就不會(huì)發(fā)生改變，仿真就無(wú)法模擬運(yùn)行。</p><p>　　圖4.4 創(chuàng)建.hex文件</p><p><b>　　4.2 程序設(shè)計(jì)</b></p><p

69、>　　在軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇見(jiàn)了幾個(gè)較為棘手的問(wèn)題。第一個(gè)是程序的優(yōu)先級(jí)問(wèn)題：本設(shè)計(jì)中，要求在傳輸機(jī)工作過(guò)程中，限位開(kāi)關(guān)能夠?qū)崟r(shí)的檢測(cè)皮帶的狀態(tài)，在發(fā)生異常狀況時(shí)迅速報(bào)警，并能夠按照要求，從料斗處迅速關(guān)閉系統(tǒng)。所以在程序設(shè)計(jì)中，聲光報(bào)警模塊的優(yōu)先級(jí)要高于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)程序；還有系統(tǒng)的關(guān)閉模式，一旦關(guān)閉按鍵按下后，系統(tǒng)就要按照要求迅速執(zhí)行，不再執(zhí)行其他的任何程序，所以系統(tǒng)關(guān)閉模塊應(yīng)具備高于聲光報(bào)警模塊的優(yōu)先級(jí)。最終經(jīng)過(guò)資料查閱，反復(fù)驗(yàn)證，

70、選定采用單片機(jī)定時(shí)器方案。定時(shí)器中斷不同于外部中斷對(duì)電路的依賴(lài)，方便實(shí)用。T0的優(yōu)先級(jí)高于T1，所以關(guān)閉按鍵放在T0中，報(bào)警及自動(dòng)關(guān)閉放在T1中。第二個(gè)問(wèn)題是中斷程序與關(guān)閉系統(tǒng)程序的連接問(wèn)題：如圖4.5所示的程序中，在中斷信號(hào)產(chǎn)生后，中斷系統(tǒng)啟動(dòng)。這時(shí)的仿真運(yùn)行顯示報(bào)警模塊可按要求工作，但是關(guān)閉系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將會(huì)暫停一段時(shí)間后繼續(xù)將系統(tǒng)完全啟動(dòng)，這時(shí)候再關(guān)閉系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)查改發(fā)現(xiàn)，這時(shí)因?yàn)橹袛嗟闹袛帱c(diǎn)設(shè)置不當(dāng)造成的。通過(guò)不斷的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，可以

71、將自動(dòng)開(kāi)啟模塊的程序適當(dāng)修改，由原來(lái)的一體化改為前置條件判定的方式，延時(shí)函數(shù)插在條件中間，使中斷點(diǎn)處于延時(shí)函數(shù)中，成功解決此問(wèn)題。</p><p><b>　　圖4.5 中斷設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.3 系統(tǒng)程序流程圖 </p><p>　　5基于單片機(jī)的皮帶傳輸控制系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果</p><p>　　調(diào)試

72、工作是個(gè)漫長(zhǎng)細(xì)致的過(guò)程，一步步的由簡(jiǎn)入繁，在簡(jiǎn)單系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上不斷添加外圍電路，并一一驗(yàn)證的過(guò)程。由于本設(shè)計(jì)沒(méi)有實(shí)物，所以調(diào)試工作都以Proteus軟件仿真實(shí)現(xiàn)的結(jié)果為準(zhǔn)，當(dāng)Proteus的運(yùn)行過(guò)程與設(shè)計(jì)的要求一致，即認(rèn)為調(diào)試成功，調(diào)試結(jié)果以圖片方式顯示。調(diào)試是軟、硬件聯(lián)動(dòng)的過(guò)程，本設(shè)計(jì)采用的是分步調(diào)試的方法，一點(diǎn)點(diǎn)的添加修改。</p><p>　　如圖5.1所示，一開(kāi)始只有最簡(jiǎn)單的單片機(jī)及其附屬模塊，用LED燈代

73、替驅(qū)動(dòng)模塊和電機(jī)電路，附加控制按鍵，進(jìn)行設(shè)計(jì)思路和程序邏輯能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的驗(yàn)證。這個(gè)時(shí)候的思路還不完善，限位開(kāi)關(guān)僅用2個(gè)表示，還沒(méi)有想到使用外部中斷來(lái)進(jìn)行程序優(yōu)化，僅能實(shí)現(xiàn)指示燈在按鍵的控制下按照規(guī)定的方式亮滅。</p><p><b>　　圖5.1 初步設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖5.2是在驗(yàn)證程序的邏輯思路正確無(wú)誤后開(kāi)始對(duì)電路圖進(jìn)行修改的設(shè)計(jì)。在經(jīng)過(guò)導(dǎo)師

74、的指點(diǎn)后，填補(bǔ)上了電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電機(jī)，電路圖顯得更為豐滿(mǎn)。將LED燈的控制系統(tǒng)改為了電機(jī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)時(shí)候的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的模式運(yùn)轉(zhuǎn)，限位開(kāi)關(guān)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警功能，按鍵控制模塊的代碼也得到優(yōu)化。</p><p><b>　　圖5.2 初步完成</b></p><p>　　圖5.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)圖</p><p>　　最后就是優(yōu)化電

75、路結(jié)構(gòu)，如圖5.3所示，例如將原來(lái)的僅有的兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)補(bǔ)充到8個(gè)，確保每節(jié)傳送帶上都有跑偏檢測(cè)和斷裂檢測(cè)，并將這些限位開(kāi)關(guān)通過(guò)74LS08與門(mén)連接，上端加入拉LED燈，這樣只要哪個(gè)限位開(kāi)關(guān)閉合，對(duì)應(yīng)的LED指示燈就會(huì)點(diǎn)亮，這樣就能很方便判定故障的位置。將原有的5個(gè)復(fù)位按鍵開(kāi)關(guān)擴(kuò)展到6個(gè)，優(yōu)化控制模塊的程序。另外，把單片機(jī)的P1口用作反饋口，用以檢測(cè)P0口和限位開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。由于P0口只有4個(gè)端口有狀態(tài)改變，所以只檢測(cè)這4個(gè)端口即可；限位開(kāi)

76、關(guān)也有8個(gè)，但此時(shí)P1口只剩下4個(gè)端口，所以需要使用74LS148編碼器，將限位開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行編碼，這樣只需3個(gè)端口，此時(shí)P1口就被完美利用了。平時(shí)使用時(shí)要注意74LS148編碼器的真值表，以7到0由大到小排列，74LS148編碼器編碼時(shí)從高到低依次檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)低電平，就不再檢測(cè)下面的端口狀態(tài)，直接默認(rèn)為低電平狀態(tài)，編譯。在本設(shè)計(jì)中，靠后的皮帶節(jié)發(fā)生故障，前面的傳輸機(jī)要先關(guān)閉，所以74LS148編碼器正適合本設(shè)計(jì)中的需求，但在一些各端

77、口值都要判定，互不干擾的情況下，就要慎用此芯片了。軟件部分則是將原來(lái)的開(kāi)啟部分分散在主程序中,通過(guò)條件判定</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　傳送帶作為推進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展，促進(jìn)物資流通的重要生產(chǎn)工具，必須要充分的利用。但由于傳統(tǒng)的皮帶傳輸機(jī)大多是大型化設(shè)備，成本高，不利于小工廠或某些生活領(lǐng)域的應(yīng)用，特意設(shè)計(jì)了此款基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的皮帶傳輸控制

78、系統(tǒng)。填補(bǔ)傳統(tǒng)皮帶傳輸機(jī)不能小型化應(yīng)用的不足，同時(shí)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，更適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要。</p><p>　　本文在參考了國(guó)內(nèi)外大量資料的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)的一系列基于繼電器控制的皮帶傳輸機(jī)或基于工業(yè)計(jì)算機(jī)控制的皮帶傳輸機(jī)存在的問(wèn)題，合理地提出了基于單片機(jī)控制的皮帶傳輸機(jī)的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的小型化和現(xiàn)代化，極大地提高了產(chǎn)品的實(shí)用性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　本課題中設(shè)計(jì)的基于

79、單片機(jī)控制的皮帶傳輸機(jī)由單片機(jī)控制電路與電機(jī)傳輸模塊兩大部分構(gòu)成?？刂铺幚砥鞑捎霉苣_資源豐富的STC89C52，監(jiān)測(cè)裝置采用限位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和快速控制。應(yīng)用程序以C語(yǔ)言編寫(xiě)，充分利用芯片的內(nèi)部資源，提高了代碼執(zhí)行效率，減小了代碼的容量[14]。由于該控制系統(tǒng)有體積小、功耗低、可靠性高、便于連接，只需在傳送電機(jī)模塊調(diào)整供電電壓和電流，改變電機(jī)的型號(hào)和傳送皮帶，就能滿(mǎn)足各種使用要求，適用范圍廣。因此，基于單片機(jī)控制皮

80、帶傳輸機(jī)的系統(tǒng)有著良好的市場(chǎng)前景。</p><p>　　但是，由于本人在各方面的知識(shí)不夠全面，再加上時(shí)間緊迫以及僅是理論的研究，沒(méi)有進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，因此，該基于單片機(jī)控制皮帶傳輸機(jī)的系統(tǒng)還有較多需要提高的地方。比如：為此款系統(tǒng)設(shè)計(jì)更好的顯示界面，提供更豐富的人機(jī)交互功能；優(yōu)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，能為電機(jī)提供更大的功率等。</p><p><b>　　致 謝</b></

81、p><p>　　在本論文完成之際，作者向在大學(xué)期間給與我?guī)椭椭С值娜藗冎乱宰钫\(chéng)摯的謝意,也要向我的學(xué)校淮海工學(xué)院表達(dá)我的感激。兩年的大學(xué)時(shí)光匆匆而過(guò),轉(zhuǎn)眼就到了畢業(yè)的時(shí)刻,父母耳邊的青絲開(kāi)始泛霜,眼角的皺紋也已浮現(xiàn),使他們把我撫養(yǎng)長(zhǎng)大,我的一切都離不開(kāi)父母的支持鼓勵(lì), 衷心的感謝他們，只愿他們身體健康，笑口常開(kāi)！還有我的導(dǎo)師xx教授,自從我的畢業(yè)設(shè)計(jì)跟隨李老師以來(lái)，其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、風(fēng)趣的交流方式以及廣博的學(xué)識(shí)都令

82、我終身難忘。每次前去和導(dǎo)師交流溝通,都被其認(rèn)真的工作態(tài)度打動(dòng)，反復(fù)實(shí)踐，指點(diǎn)不足并制定針對(duì)的修改方案。半年來(lái)，作者的每一點(diǎn)進(jìn)步都離不開(kāi)導(dǎo)師的細(xì)心指點(diǎn)和諄諄教誨。</p><p>　　基于單片機(jī)控制的皮帶傳輸機(jī)控制系統(tǒng)不僅僅局限于單片機(jī)之中，還和機(jī)械專(zhuān)業(yè)的電機(jī)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。拿到課題的一開(kāi)始，就想著回避這個(gè)問(wèn)題，用LED燈來(lái)代替電機(jī)。但是導(dǎo)師指點(diǎn)我，電機(jī)的控制和LED是有較大差距的，需要在電機(jī)和單片機(jī)之間接入電

83、機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。在導(dǎo)師不厭其煩的細(xì)心輔導(dǎo)下，完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　其次，要感謝我的同組同學(xué)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間對(duì)我的幫助，一起商討系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，遇見(jiàn)困難時(shí)盡自己所能互相幫助。</p><p>　　最后，感謝我的學(xué)校，提供了一個(gè)更廣闊的平臺(tái)。在這里結(jié)識(shí)了新的朋友，了解更多的知識(shí)，還考上了研究生。衷心的感謝學(xué)校，希望他越來(lái)越好。</p><p><b&g

84、t;　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　徐向開(kāi). 水泥廠常用水平輸送設(shè)備的選擇和使用[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào), 2003, (03):36-38</p><p>　　臧祖望.工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷檢測(cè)研究與開(kāi)發(fā)[D].北京: 北京交通大學(xué),2012.</p><p>　　劉偉明.嵌入式系統(tǒng)在非球面加工中的研究與應(yīng)用[D].長(zhǎng)春: 長(zhǎng)春理工大學(xué),201

85、4.</p><p>　　易云文.連續(xù)運(yùn)輸機(jī)皮帶故障產(chǎn)生機(jī)理及對(duì)策[D].武漢: 武漢科技大學(xué),2012.</p><p>　　趙玉文. 帶式輸送機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].煤礦機(jī)械, 2004，(04):3-5.</p><p>　　肖看,李群芳.單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.</p><p>　　胡慶新.基于

86、嵌入式Linux系統(tǒng)的可見(jiàn)分光光度計(jì)的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[D].重慶: 重慶大學(xué),2011. </p><p>　　張智龍.玉米青貯打捆收獲機(jī)割臺(tái)及打捆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].泰安: 山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.</p><p>　　張茜，孟令啟. 煤氣發(fā)生爐凝出廢水的環(huán)保裝置設(shè)計(jì)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2010， (S1):354-358</p><p>　　卜耀庭. 中國(guó)

87、半導(dǎo)體照明市場(chǎng)繁榮的背后[J].銷(xiāo)售與市場(chǎng)(評(píng)論版), 2011， (01):97-98.</p><p>　　張德智.直流微電流標(biāo)準(zhǔn)源設(shè)計(jì)[D].成都: 電子科技大學(xué),2014.</p><p>　　費(fèi)新華.基于PWM控制的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2012.</p><p>　　譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第四版）[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.&