基于单片机的物料传输分拣系统设计毕业设计(论文

1、图书分类号：密级:毕业设计（论文）基于单片机的物料传输分拣系统设计Desig n of material tran sfer and sort ing systembased on sin gle chip microcomputer毕业设计（论文）学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年月日学位论文版权

2、协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在 学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部 门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借 阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分 内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期：年月日日期：年月日摘要物料分拣是把很多货物按品种从不同的地点和单位分配到所设置的场地的作业。随着 社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技 术，提高生产效率，材

3、料的自动分拣已成为企业的唯一选择。针对上述问题，利用单片机 技术设计一种成本低，效率高的物料自动分拣系统具有一定的经济价值和实用意义。物料自动分拣系统在各大企业应用较为广泛，在这种系统中如若需检测出某种物料只 需根据其属性更换相应的传感器类型便可实现企业的分拣要求。本论文主要研究的是以 AT89C51单片机为控制核心，与外部的各类元器件连接，编写适当的控制程序去检测物料 的材质和颜色。系统中采用电感传感器、电容传感器、颜色传感器和光电传感器分别对铁 质物料、铝质物料、颜色物料和其它种类物料进行识别，通过单片机控制电磁换向阀的通 电与断电使得气缸动作实现分拣要求。关键词 单片机；传感器；分拣系统

4、III毕业设计（论文）AbstractMaterial sorting is a lot of goods according to the variety from different locations and units allocated to the set of the sites operations. Along with societys unceasing development, the market competiti on is gett ing more and more in ten se, so various producti on compa nies ar

5、e urge nt to n eed improveme nt of producti on tech no logy, improve producti on efficie ncy, the automatic sorting of materials has become the only option. In view of the above problems, the use of sin gle-chip microcomputer tech no logy desig n a low cost, high efficie ncy of the material automati

6、c sort ing system has a certa in econo mic value and practical sig nifica nee.Automatic material sort ing system is widely applied in the large en terprises, in this system if need to detect a material to replace the corresponding sensor types according to its attribute can realize the requirement o

7、f enterprises sorting. This paper mainly studies the AT89C51 microc on troller as the core, and the exter nal comp onents of the conn ecti on, the preparati on of appropriate control procedures to detect the material and color of the material. System adopts in ducta nee sen sor, capacita nee sen sor

8、, a color sen sor and photoelectric sen sor ide ntificati on of ferrous materials, aluminium materials, color materials and other kinds of materials, respectively, through the MCU control electromagnetic reversing valve connected and disconnected the cyli nder actio n to realize the sort ing.Keyword

9、s Single chip microcomputer Sensor Sorting systemii毕业设计（论文）目录摘要.Abstract II目录1绪论1.1.1物料分拣系统的背景及意义 1.1.1.1 物料分拣系统的背景 1.1.1.2物料分拣系统的意义 1.1.2物料分拣系统研究的内容2.1.2.1 研究的现状2.1.2.2研究存在的问题3.1.2.3研究的内容.3.1.3研究的技术路线.4.2物料分拣系统装置结构及整体设计 5.2.1物料分拣装置工作过程的概述 错误！未定义书签。2.2物料分拣系统设计要求错误！未定义书签。2.2.1物料分拣系统的功能要求错误！未定义书签。2.2.

10、2物料分拣系统的控制要求错误！未定义书签。2.3本章小结错误！未定义书签。3检测元器件与执行元器件的类型选择 错误！未定义书签。3.1铁质传感器选型 .错误！未定义书签。3.2铝质传感器选型 .错误！未定义书签。3.3颜色传感器的选型.错误！未定义书签。3.4光电传感器的选型.错误！未定义书签。3.5 步进电机的选型 .错误！未定义书签。3.6旋转编码器的选择.错误！未定义书签。3.7物料输送带的选择 .错误！未定义书签。3.8本章小结错误！未定义书签。4物料控制系统硬件总体设计 错误！未定义书签。4.1单片机选型错误！未定义书签。4.2 AT89C51系列单片机引脚分配 错误！未定义书签。4

11、.3检测铁质物料电路设计错误！未定义书签。4.4检测铝质物料电路设计 错误！未定义书签。4.5检测颜色物料电路设计错误！未定义书签。4.6检测其它种类物料电路设计 错误！未定义书签4.7电磁换向阀电路设计 错误！未定义书签4.8 步进电机电路设计 .错误！未定义书签4.9电源开关电路设计 错误！未定义书签4.10空气压缩机电路设计 错误！未定义书签4.11时钟电路设计错误！未定义书签4.12复位电路设计 .错误！未定义书签4.13控制系统总电路图 错误！未定义书签4.14控制电路壳体设计 错误！未定义书签4.15气压系统设计错误！未定义书签4.16本章小结错误！未定义书签5物料分拣控制系统软件

12、设计错误！未定义书签5.1控制系统主程序设计 错误！未定义书签5.2物料分拣初始化子程序错误！未定义书签5.3检测铁质物料子程序错误！未定义书签5.4检测铝质物料子程序 错误！未定义书签5.5检测颜色物料子程序错误！未定义书签5.6检测其它种类物料子程序错误！未定义书签5.7本章小结5.结论.6.致谢.7.参考文献7.III毕业设计（论文）4&基于单片机阪料嗣fii分挥躡益计mr - 360 曲正式版活加 皈到一锻解压删肾文件 或炸 工月 躇期 ?=擀改日朗” Lbfi目录1孑BW栓制电常秃体,:wjI i gofenjiansanweitu-p rt 3=.DSN审咒虽惑图,d呷S 如分擁劃

13、茹确.dwg 匸珈握序匿力啊-L- =L ._1 基于加片阳媳I料咸分勇啟设计匸茁-烷包丈小为阳ME容称整篇论文全套图纸外文翻译QQ3363913622 J* n亠 w Li_r ji ifM&n-r s-mxz 亠n lj w 2亠 亠ui I lj* Jb.63J KB 25 4 KB AutoCAD2015-05-26 12：17674 K& 40,5 KB AutoCAD 囲形2015-05-27 20:14绪论1.1物料分拣系统的背景及意义1.1.1物料分拣系统的背景最初的物料分拣系统完全是基于人力的工作系统，这种原始的分拣系统主要是通过人 工的分拣和物料的搬运去实现对货物的分类和提

14、取。在这种物料的分拣系统中浪费了较多 的人、物力和财力对货物进行人工查找与人工搬运等，从而导致工作的效率太低。尤其是 在工作环境比较恶劣情况下，使用人工分拣物料会让物料分拣的效率更低。上述的工作情 况表明这种原始的工作模式明显不能满足现代化的物流配送对速度与准确性的较高要求， 与此同时它也无法满足生产企业的工作要求。因此，人们通过设计并制造出自动控制的物 料输送分拣装置，让它代替之前的人工分拣的工作方式，从而大大的提高了物料分拣的效 率。由于科技的高速发展，各式各样的自动化设备被用于物料的分拣系统中。计算机、 控制技术以及信息技术已经成为信息的传递和处理的重要方式，尽管在大多数的物料分拣 系统

15、中，有一些作业环节仍然需要有人工的配合，但是工作的强度正在逐渐减小。由纯机 械分拣作业的自动分拣系统由于设备越来越智能化并且更加的适应社会需要，在工业领域 中有较多的采用。这种自动分拣装置可以在高温、腐蚀以及有毒的气体等危险环境下代替 人工劳作，从而保护他们的人身安全。1.1.2物料分拣系统的意义本文是尝试着采用基于单片机物料输送分拣的分拣系统设计，需要使用几种相应的传感器，可对不同色彩和不同材质的物体依据所开发的软件对其分类。这种分拣系统动作灵 敏高效，适应于中小批量的自动化分拣线。物料输送分拣装置凭借着自身成本低且效率高的优点，已成为工业中物料的重要设 备。由于这种分拣装置全部采用机械自动

16、化作业，使得其分拣处理能力较大且分拣分类数 量也较多，也减少了必要的劳动力。与此同时他不但可以减少了单位的额外费用而且节省 了企业的成本。在工作中，如果产品变化或者偶尔要重新分配机械手的工作时，可很方便 地对该设备进行改动或者设计相应的元件；如果工作的位置需要改变时，那么只需再次编 写芯的控制程序便可很快的投入生产当中，减少安装与变换工作的开支。在过去企业一直 采用的是人工分拣的方法，使得制造效率不高、误差率高、投资大以及公司的竞争优势较 低从而妨碍了公司的发展步伐，因此全自动化的物料分拣系统的控制装置必然会取代传统 人工的分拣工作。单片机物料分拣装置采用单片机进行控制，能持续、快速地分拣出不

17、同种类的物体， 其误差率很低而且工作量远远低于以往，从而不断地提高了产品的生产效率。并且机械全 自动的物质分拣系统能够灵活地与其它物流装置进行完美的组合，实现对物料输送流和物 料信息流的分配与处理。它的开发属于标准的和模块的组装，具有护理、检测方便且系统 布局灵活等特性，受位置原因的影响也较小。在使用过程中，只需依照其物料的差异性质, 将原系统相应的稍微改变便可简单、快捷的达到工作的需要。目前工业上使用单片机控制是最普遍的自动化控制方式，由于它控制较为便捷且可以 避免环境的干扰，所以企业普遍选用微控制器作为系统的控制中心。物料分拣设备的单片 机控制系统采用单片机技术、气压传动技术、定位控制技术

18、、传感器技术以及电机传动方 式等，从而实现了高效率的物料分拣，不仅节省了企业不必要的劳动力，而且也促进了我 国工业化的发展！1.2物料分拣系统研究的内容1.2.1研究的现状目前在世界上有名的自动化物料分拣系统分别为：丹麦的克瑞斯普兰开发出来的全自 动分拣系统、德国的德马泰克开发出来的自动分拣系统以及其相关的系统、深圳市天与双 力物流自动化设备责任有限公司设计出的的自动分拣系统、上海邮政通用技术设备有限公 司交叉带式分拣机的控制系统、康大基业的电子标签拣货系统以及壹比多系列的电子分拣 系统等。按照分检系统的特点和应用领域可将物料分拣系统分为下面几种：（1）交叉带式的分拣系统：交叉带式分拣系统是由

19、装有小型带式输送机的台车与主 驱动带式的物料输送机连接而成的。当台车到达指定的分拣位置时，输送机带动皮带运行 把商品分拣送出。交叉带式分拣机主要适用于各类小件商品的分拣。这种分拣系统装置分 拣出口多、分拣能力强，并且可以实现左右两侧分拣，一般也用在机场行李的安检与分拣（2）堆块式的分拣系统：堆块式分拣机是由链板式物料输送机与堆块（可以在链板 间左右移动实现对物料的分拣）组成。这种分拣系统装置可以适用于各种大小不同、形状 不同以及重量不同的物料；它具有分拣轻柔且准确、能够左、右两侧分拣、占地空间小、所需商品间隙小以及分拣能力高等优点被广泛的用于各大物流输送中心。（3）摇臂式的分拣机：摇臂式分拣机

20、系统结构简单，价格较低，在工作时只需把需 要分拣的物料送到链板式或者钢带式输送机的传送带上，输送机将物品输送到分拣口，此 时摇臂开始转动物品便顺着摇臂杆斜面送入所设定的物品储存区域。（4）斜导轮式的分拣机：斜导轮式分拣机通过斜导轮在平行排列的皮带间隙中上、 下浮动的持续转动，物料到达装置分拣出口端时，小车倾斜设定的角度使物品被分拣到指 定区域从而分拣出不同的物品。这种分拣装置具有对商品冲击力小、分拣轻柔分拣出口数 量多和分拣准确快速等优点，因此适应于各类物品。（5）垂直式的分拣机：垂直式分拣机被用于不同楼层间的平面输入系统的连接装置。 按照应用与构造的差异将其分成某个仓库分拣后输送至某个仓库、

21、某个仓库分拣后输送到 不同的各仓库以及某仓库分拣后输送到某仓库的输出口的方向这三种输送方式。1.2.2研究存在的问题现如今物料输送分拣系统主要包含两中大难题。如下：1 物料分拣精确度不是很高，偶尔会出现误拣现象及原因：（1）物料输送带传输速度过快，传感器识别时间过短，不能正确判断物料种类。（2）传感器将识别的信息送入控制系统后，气缸活塞伸出收缩速度慢，活塞杆尚 未伸出或伸出长度不够使物料分拣出错。（3）单片机的硬件处理传感器所发出的脉冲信息速度过慢。2气缸动力不足（1）气泵空压机提供的动力不足，使整个气压系统整体压力不足。（2）气泵空压机为整个系统提供的压力过大，密封性能不太好，使气管接口处漏

22、 气，从而使气缸动力供应不上。1.2.3研究的内容1物料分拣系统装置设计（1）物料种类的检测：依照单片机发出的信号使得分检机构按照物料的特性（物料 颜色，物料形状和物料的材质等）对物料进行自行分拣，由此来判断物料的所属流向。分 拣信号可通过颜色扫描、材质的检测和判断有无物料等方式捕获，将信息处理后通过单片 机转换成电子拣货信号，使其自行分拣物料。（2）控制输送带的速度：控制输送带速度为物料的分拣密切相关，速度设定不正确, 会导致物料无法准确被分拣出来，因此设定传输带的速度在物料分拣系统中起着关键性的 作用。（3）控制气缸的速度：气泵空压机对整个气压系统提供动力，然而气缸的速度可以 通过调速阀调

23、节活塞杆的伸出速度以及收缩速度，调速阀可以任意调节气缸的工作压力和 毕业设计（论文）速度，方便、灵活。2控制系统设计(1) 硬件系统设计：硬件系统包含单片机的类型选择、电路的应用开发及单片机接 口的选择。系统中所选择的硬件要最大限度地的做到与其性能相吻合，保证硬件系统的正 常运行。(2) 系统程序的设计：系统软件程序的开发也就是对SCM程序的编写。在程序编写 的过程中，思考整个物料分拣系统的各部分动作情况，尽量让编写的程序尽可能的简洁明了，从而使单片机执行程序的效率会更高，分拣的精确度和效率也会更高。1.3研究的技术路线物料自动分拣设备中的物料信息识别方式对设备的工作效率、生产流程的复杂程度、

24、 运营成本和业务的柔性拓展具有重要意义。物料分拣系统主要对在传送带上通过的物料， 用传感器进行物料信息的获取，识别出物料的数字信息来控制物料的流向。该系统分为物 料分拣装置和单片机控制分拣两个部分。技术路线如下：(1) 选择传感器类型依据物料的属性差异可以选用与其材料性质相应种类的传感器。 根据物料的色彩可以选择各自属性的颜色传感器对物料进行分类，也可以根据物料的形状 选用智能传感器，还可以根据物料材质的不同可以选用材质传感器，这几种方式都可以对 物料类型进行检测。(2) 输送带类型的选择 对输送带磨损不太严重的物料使用普通型皮带；对于冲击力 较大、磨损较严重的物料，需要输送距离长且输送量大的

25、应选用强力型输送带；输送温度 较高的物料，80-150 C物料使用耐热性输送带。(3) 电动机的选择及减速系统设计根据所传物料所需要的动力选择适当的电动机类 型，以确保输送系统有效运转。通过减速箱(齿轮的啮合)将很高的电机转速减为可使用 的转速，以适应物料传输系统。(4) 气泵空压机的选择为了保证气缸有足够的动力(克服物料与输送带之间的摩擦 力)使活塞杆将物料推入储存区域，选择略大于活塞杆做功功率的气泵空压机。(5) 控制输送带的速度与气缸伸缩速度相适应 由于在物料传输过程中，如果输送带 的速度过快，会导致传感器输入信号后，气缸还未动作，物料就已经离开活塞杆分类范围, 从而无法检测出物料的种类

26、无法实现物料的分类。(6) 单片机类型的选择 AT89C51单片机结构比较完善，功能比较丰富，具有开放的体 系，因此选用AT89C5仲片机进行物料传输系统的控制。(7) 控制系统电路设计 把传感器接入到单片机的输入接口，气缸电磁换向阀接到单 片机的不同输出端。设计一个开关按钮和一个停止按钮，把整个系统通过单片机完整的连 接起来，形成有效的控制系统电路。（8）控制系统程序的编写 了解整个分拣装置和控制系统装置，从而编写控制系统程 序，对传感器接收到的信息进行处理，实现各个部分的协调动作完成物料分拣任务。2物料分拣系统装置结构及整体设计0000000000000000000000000000000

27、000000000000000 o 05.7本章小结本章节重点给出了物料分拣系统的软件设计，软件设计包括系统流程图的构思、绘制 和软件应用程序的编写。在程序编写之前需要对流程图进行详细的构思规划，这样才可以 使程序更加简洁、完美。10结论在基于单片机的物料传输分拣系统中，使用电感传感器、电容传感器、颜色传感器 和光电传感器分别能够很有效的检测出铁质物料、铝质物料、带颜色的物料和其它类型 的物料，大大的提高了物料的分拣效率。然而对于光电传感器来说，它在工作中会受到 环境因素的影响，例如外界光线强度的突然变化等。若是在物料中出现系统不能检测出 的物料，只需要在系统中添加一个相应的传感器即可。系统中

28、旋转编码器的应用可以准 确的对物料进行定位，由于其与步进电机的良好配合，从而提高了物料分拣装置的分拣 精确度。本课题采用单片机作为系统控制中心，协调各类传感器、气缸、步进电机和空 气压缩机快速且有序的工作，充分的的满足了物料分拣系统的要求。在本系统中涉及到机械和电气两部分知识，其将这两部分融合为一体使其相互配合 达到设计要求。如果在系统中添加了触摸式的显示屏，那么物料分拣系统装置的效果将 会更好。致谢参考文献1 赵苓,姚静基于图像分析的多参数物料检测系统研究J.机电工程，2014,03:295-300.2 师亚娟，刘欣.物料自动分拣实验平台的研究与设计J.工业仪表与自动化装置,2014,03:40-43.3 贺雅琴.自动物料分拣机器人系统的关键技术研究D.华南理工大学,2011.4 沈灿钢.自动物料分拣装置的设计与实现J.数字技术与应用,2014,09:148-150+152.王芳琴.单片机控制的节水灌溉系统的研究D.华中农业大学,2005. 高玉琴.单片机原理与应用及C51编程技术.-北京：机械工业出版社，2011.6 （2013.1重印）7 郗志刚，张鹏，刘朝福.液压与气动技术.西安交通大学出版社，2014.1.8