产品自动装箱系统设计.

1、产品自动装箱系统设计摘要在许多产品的生产过程中， 常常需要对产品进行计数、 装箱。如果用人工不但麻烦， 而且效率低、劳动强度大。随着微机控制的普及，特别是单片机的应用，给该系统的设 计带来了极大的方便。本文设计了一种以 8086 单片机为核心的产品自动装箱系统，可 以对工业自动化生产流水线上的产品进行精确的计数和装箱。 为了读键盘给定值及检测 和控制，专门扩展一个 8255A （P259）可编程并行接口、 SRAM6116（2K*8静态随机存 取存储器）程序存储器EPROM2732（4K*8200ns可用紫外线擦除标准EPROM）（ P65）扩展的 8255A 的 B 口用于给定值或产品计数显

2、示。对产品自动装箱系统进行全面的论 述和系统设计。关键词：自动装箱控制；单片机；产品计数目录1 绪论 1.1.1 课题背景及目的 1.1.2 工业控制的研究现状 1.1.3 自动装箱控制系统的设计意义 2.1.4 设计的内容及功能要求 3.2 自动装箱控制方案论证 5.2.1 控制方案列举分析及确定 5.2.1.1 机械式的顺序控制 5.2.1.2 继电器顺序控制 (RLC) 5.2.1.3 二极管矩阵式顺序控制器 6.2.1.4 用计算机的顺序控制 6.2.1.5 可编程序顺序控制器 6.2.1.6 用单片机实现顺序控制 7.2.2 自动装箱系统配置方案 8.2.2.1 单片机微型计算机类型

3、及相应芯片、总线的选择 8.2.2.2 检测原理及传感器选择 8.2.2.3 输入输出设备的选择 9.2.2.4 电机类型及其控制方案的选择 9.2.2.5 确定自动装箱控制系统总体方案 1.03 控制系统硬件设计 1.2.3.1 微机系统硬件设计 1.2.3.2 控制电路设计 1.4.3.2.1 信号检测 (数据采集 )电路 1.43.2.2 电机控制电路的设计 1.53.2.3 显示电路设计 1.6.3.2.4 报警系统的硬件设计 1.73.2.5 给定值电路设计 1.8.4 软件设计 1.9.4.1 程序流程图 1.9.4.1.1 主程序的设计及其流程图 1.94.1.2 动态显示子程序

4、流程图 2.14.1.3 中断子程序流程图 2.1.4.1.4 报警子程序设计 2.2.4.2 系统内存单元分配 2.2.5 结论 2.3.参考文献 2.4.致谢 2.5.附录 2.6.附录 A 2.7.附录 B 2.8.附件 1 开题报告 附件 2 译文及原文复印件1绪论1.1课题背景及目的在工业生产过程中，经常需要对流水线上的产品进行计数和包装 ，传统的人工方法不 仅容易漏计、错计、劳动强度大、效率较低。本设计介绍一种以 8086单片机为核心的 流水线产品计数及装箱，可以对工业自动化生产流水线上的产品进行精确计数和装箱。在工业自动化体系中，一个重要的角色就是工业控制计算机，即IPC。或者叫

5、产业PC。工业控制计算机是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。传统意义上，将用于工业生产过程的测量、控制和管理的计算机统称为工业控制计算机，包括计算机和过 程输入、输出通道两部分。但今天的工业控制计算机的内涵已经远不止这些，其应用范 围也已经远远超出工业过程控制。1.2产品自动装箱系统的设计意义自动化水平在制造工业中不断提高，应用范围正在拓展。装箱行业中自动化操作正 在改变着装箱过程的动作方式和包装容器及材料的加工方法。产品自动装箱系统能够极大地提高生产效率和产品质量，显著消除包装工序及印刷贴标等造成的误差，有效减轻 职工的劳动强度并降低能源和资源的消耗。具有革命意义的自动化浪潮改变着自动

6、装箱的方方面面。优秀的产品自动装箱系统，无论从提高产品质量和生产效率方面，还是从消除加工误差和减轻劳动强度方面， 都能起到十分明显的作用。尤其是在食品、饮料、药品、电子等行业，这点都是至关重 要的。自动装置和系统工程方面的技术正在进一步深化，并得到更广泛的应用。1.4设计的内容及功能要求从上面分析论述，由系统功能要求、方案选择和设备配置，我们可以设计出一个自图 1.1 产品自动装箱系统原理图在图 1.1 中，该系统带有两个传送带，及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，其功能是把已经装满的包装箱运走，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

7、入箱中，在空包装箱传送带的中 间装一 检测控制器 1，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 包装车间。当某一产品被送到传送带的末端，会自动落入包装箱内，并由 光电检测器 2 转换成计数脉冲。产品计数可以由硬件完成 (如 8086 单片机中的定时器 /计数器 )，也可以用软件来完 成。本系统采用软件计数方法。系统工作步骤如下：(1) 用键盘设置每个包装箱所装的产品数量以及包装箱数， 并分别存放在 PARTS 和 BOXES 单元中。(2) 接通电源，使传送带 1 的驱动电机转动。 由控制程序控制传送带 1 的驱动电机持 续运动，当包装箱运行到检测器 1 的光源和传感器的中间时

8、，通过检测光电传感器的状 态，判断传送带 1 上的包装箱是否到位。(3) 当包装箱到位时，关断电机电源，使传送带 1 停止运动。(4) 启动传送带 2 电机，使产品沿传送带向前运动，并转入箱内。(5) 当产品一个一个落下时，通过检测器 2 的检测，将产生一系列脉冲信号。(6) 从检测器2来的输出脉冲，由单片机进行计数，并不断地与存在PRESET单元中 的给定值进行比较。(7) 当产品数与给定值不等时， 将继续控制传送带 2 运动，以便继续装入产品， 直到 零件数与给定值相等，停止传送带 2 的驱动电机，不再传送产品。(8) 再次启动传送带 1 的电机，使装满产品的箱子继续向前运动， 并把存放箱

9、子数的 内存单元加 1，然后再与给定的箱子数进行比较。如果不够，则带动下一个空箱到达指 定位置，继续上述过程。直到产品数与给定值相等，停止包装，等待下面操作命令。当传送带 2 上的产品和传送带 1上的箱子足够多时， 这个过程可以继续不断进行下 去,这就是产品自动包装生产线的流程。必要时操作人员可以随时通过停止(STOP)键停止传送带运动，并通过键盘重新设置给定值，然后再起动。2 自动装箱控制方案论证2.1 控制方案列举分析及确定 在这个系统中，从上面对系统要求的分析中可以看出：生产过程中的机器按确定的先后顺序连续不断的进行开（ON）和关（OFF），所以为顺序控制。而顺序控制一般有下列 几种控制

10、方法 6 ：2.1.1 机械式的顺序控制 用分配轴上的凸块去控制电器开关、液压或气压阀门实现的一种顺控。2.1.2 继电器顺序控制 （RLC） 传统的顺序控制使用继电器组成的逻辑 （Relay Logic Circuit ，简称 RLC），2.1.3 二极管矩阵式顺序控制器这种顺序控制器是利用二极管 （或三极管 ）来改变控制顺序，是由输入、输出和矩阵 组成的一种组合逻辑电路。2.1.4 用计算机的顺序控制 计算机具有功能完备、灵活性强和通用性广、可组织批量生产等优点，但需要较多的外围设备， 价格昂贵， 这大大限制了它在工业控制中的使用范围， 加上它的原理复杂， 增加了利用和维护的难度，导致普及

11、推广进程缓慢。虽然它完全能用于顺控，单用作简 单控制时不太合算，故也不适宜本系统。2.1.5 可编程序顺序控制器 这种顺控器将计算机通用灵活和继电器逻辑控制简单、操作方便、价格便宜的优点结合起来，被称为 Programmable Logic Controller （可编程控制器 ），简称 PLC.。2.1.6 用单片机实现顺序控制 单片机具有下面一些特性： 体积小：由于单片机内部集成了计算机的基本功能部件，能满足很多领域对硬件的功能要求，因此由单片机组成的应用系统结构简单、体积特别小。可靠性高：单片机内 CPU 范围存储器、 I/O 接口的信息传输线 （即总线地址总线、 数据总线和控制总线 ）

12、大多数在内部，因此不易受外界的干扰；另一方面，由于单片机 微机体积小，在应用环境比较差的情况下，容易采取对系统进行电磁屏蔽等措施。所以 单片机应用系统的可靠性比一般的微机系统高得多。性价比高： 由于单片机的大批量生产， 及其已非常成熟的制造工艺， 所以成本很低， 加上单片机的功能性能不断的完善， 种类型号的增加， 其应用系统的印版小、 接插件少、 安装调试简单等一系列原因，使单片机应用系统的性能价格比高于一般的微机系统。控制功能强：单片机像计算机一样是面向控制，它的实时控制功能特别强CPU可以直接对 I/O 口进行各种操作 （输入 /输出、位操作以及算术逻辑操作等 ），运算速度高， 最高可达1

13、6MHZ。而且单片机对实时事件的响应和处理速度快。使用方便：由于单片机内部功能强，系统扩展方便，因此应用系统的硬件设计非常 简单，又因为市场上提供多种多样的单片机开发工具，它们具有很强的软硬件调试功能 和辅助设计的手段。这样使单片机的应用极为方便，大大的缩短了系统研制的周期。功耗低：由于单片机集成度高， 相应其功耗相对于同功能的其他设备功耗低了很多。 单片机以上的特性，缩短了单片机应用系统研制到真实产品的过渡过程，使科研成 果迅速转化成生产力。综上所述，通过对各种控制方案的分析比较，再加上对本系统实际情况、功能要求 的结合，我们可以看出，采用单片机实现控制的方案将容易实现。单片机控制系统功能

14、强大、精度高、性能稳定可靠、使用方便、性价比高。所以采用单片机控制系统来实现 自动控制。2.2 自动装箱系统配置方案选定了单片机之后，为了实现自动装箱系统，我们开始进行硬件配置。2.2.1 单片机微型计算机类型及相应芯片、总线的选择单片机类型 7：对于单片机的型号，由于系统不是特别复杂的较大型系统，我们在 这里采用应用广泛、性能较高的 16位高性能 Inter 系列 8086芯片。由于系统需要较 多接口，所以必须进行接口扩展，在这里由于系统需 求需要 扩展数据储存器 用 SRAM6116扩展。8155的扩展的I/O 口较少，所以采用有较多的I/O接口的8255A芯片 而不采用 8155芯片进行

15、接口扩展。另外，还采用 2732进行程序存储器扩展。总线：由于采用标准总线有良好的兼容性。因为标准总线的严格定义，所以不同的 厂家生产的产品都能兼容得很好。选择不同的模块组成系统，系统的扩展容易，硬件设 计简单。在工业控制中，较常见的是 STD 总线，它采用小板结构模块化设计 （适用于不 同要求的微机系统 ）。面向 I/O 设计、可靠性高。所以在这里选择 STD 总线作为系统总 线。2.2.2 检测原理及传感器选择先看一下本系统所需的检测，判断的对象：(1) 判断空箱是否到位。 判断空箱是否到位的方法是利用光电传感器进行检测， 与相比较红外线探测器由于 是利用物体辐射接收信号，所以信号较弱不准

16、确，而且红外线传感器价格较贵、易受干 扰、成本也高。可见利用光电式传感器进行检测较好。(2) 判断箱子是否已装满产品。判断箱子是否已装满产品的方法为 对产品进行计数：当数量达到要求时就做出箱子已装满的判断，计数的方法为光 敏电阻照射，原理参照上段判断 (1)的方法所述。所以我们在这里采用光电传感器来进行信号检测。2.2.3 输入输出设备的选择 输入输出设备是指系统与各种人机之间的对话设备。(1) 输入设备的选择 输入设备有按钮、开关、键盘等，本系统由于不但需要开关，而且要输入数据，故可采用包括开始、停止两个命令功能键和数字等多个键的键盘来作为输入设备。(2) 显示设备的选择显示设备采用发光二极

17、管显示器 LED(Light Emitting Diode)显示。和采用液晶显示 器LCD(Liquid Crystal Diode)显示相比。前者是既简单又廉价的显示输出设备，是目前 应用最广泛的显示器件，而且发光清晰、性能稳定，缺点是不能很精细；后者则有功耗 小、体积小、重量轻的优点，但价格较高，多用于珍袖仪表和低功耗的系统中 9。所以 采用发光二极管显示器 LED 显示。2.2.4 电机类型及其控制方案的选择电机有直流电机和交流电机之分。 同步电机的转速与所接电网的频率之间存在一种 严格不变的关系。由于对电机的控制输入的信号为开关量，传送动力不用很大，而且传 送产品和箱子时需要精确定位，

18、 这里采用由开关量控制的伺服同步电机 。不需要可逆调 速，所以选择交流电机，又从系统功能分析可知，对箱子和产品的传送过程中都需要精 确定位以便实现自动装箱， 所以要求电机能快速停止。 根据上面的要求我们选择了 220V 交流伺服同步电机。由于在传动过程中，传送箱子的电机负荷较大，所以选用堵转力矩 和转子惯量较大的 HD18-1 电机。另外，电机可选用含有减速装置的多轴转动，以便精确定位由于对电机需要大电压来控制， 而微机系统输出的开关量为不能直接用来驱动电机 的低电平，还有也为了提高系统的抗干扰能力，我们采用光电隔离技术，采用无触点的 固态继电器进行控制。2.2.5 确定自动装箱控制系统总体方

19、案 由于系统对电源没有特别高的要求，而且电源设计不是本设计主要内容，为了方便 起见，我们采用后一种电源即开关电源，只要达到下列要求即可：(1)电源具有足够的功率，以免满负荷或超负荷时发热严重，精度降低。(2)电源变压器将有良好的屏蔽并在电源入口处设置了交流稳压器和交流滤波器、分布式电抗等，以做好抗干扰、提高稳压和滤波效果。(3) 要求能提供包括 +5V 等的多档次的电压。由以上分析可得：本系统采用型号为 8086的单片机及其 8255A 等系列芯片进行微机控制。采用 STD 标准总线作为系统总线。采用光电式传感检测器进行检测信号。 采用带有开始和停止命令功能键的编码键盘。 采用 LED 显示器

20、进行信号显示。采用 220V 交流电机进行同步伺服电机传送，产品传动采用堵转力矩可转子惯量较 小的 HD5-1 电机、箱子传动选用堵转力矩可转子惯量较大的 HD18-1 电机， 电机的控制 则采用光电隔离接口和固态继电器进行控制。采用专用厂家生产的成品的开关电源 10 。3 控制系统硬件设计3.1 微机系统硬件设计为了完成上述任务，采用 8086 单片机设计一个最小系统。为了读键盘给定值及检 测和控制，专门扩展一个 8255A 可编程接口及程序存储器 EPROM2732(4K*8 200ns 可 用紫外线擦除标准EPROM)和SRAM6116(2K*8静态随机存取存储器)。8282(8位I/O

21、锁 存器)、2732组成最小系统，扩展的8255A的B 口用于给定值或产品计数显示。硬件图说明为达到本系统功能，采用 8086 单片机设计一个最小系统，为读键盘给 定值，同时实行检测和控制，专门扩展一个8255A可编程接口。8086、 8282地址锁存器、 8284时钟发生器、 8286总线接收器、 6116、 2732组成最第 6 页 共 35 页小系统。其中各芯片及引脚说明如下:（1）8086:系统的微控制器选用8086,它是Inter系列的16位微处理器，芯片上有2.9万个 晶体管，采用HMOS工 艺制造，8086微处理器的一般性能特点：16位的内部结构，16位双向数据信号线；20位地址

22、信号线，可寻址1M字节存储单元；较强的指令系统；可寻址64K个I/O端口；可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达256个；单一的+ 5V电源，时钟5MHz。它既能处理16位数据，也能处理8位数据。GND 一0140VCC (5V)AD14 0239AD15ADB0338A16/S3ADL2 04A17/S4ADLL 0536A1S/S5ADL0 35A19/S6AD9 0734BHE7AD8 0833一 MN/MXAD7 D9nRDADA 108086 ；HOLD CRQ. GTU)AD5 11HLDA (RO GT1)AD4 1119YR (LOCK)AD3 132S一 M/IO (S1)

23、AD2 1427DT/R(S1)AD1 1516DE5 (SO)AD0 1625ALE (QSO)NMI 1714IMTA (QS1)INTR 18TESTCLK READYGND -20RESET（2）8255A11:8255A基本特性： 8255A是一个具有两个8位（A 口和B 口）和两个4位（C 口高/低 4位）并行I/O端 口的接口芯片，它是In tel系列CPU与外部设备之间提供TTL电平兼容的接口，如A/D、 D/A转换器、键盘、步进电机以及需要同时两位以上信息传递的一切形式的并行接口； 8255A能适应CPU与I/O接口之间的多种数据传送方式的要求； 8255A可执行功能很强，内

24、容丰富的两条命令（方式字和控制字）为用户根据外界 条件来使用8255A构成多种接口电路提供了灵活方便的编程环境； 8255A的PC 口的使用比较特殊，除作数据口外，还可作状态口，进行按位控制等;8284A时钟信号发生器产生：CLK、READY、RESET信号时钟信号的方波信号，占空比约为 33%,即1/3周期为高电平，2/3周期为低电平。8086的时钟频率（又称为主频）为 4.77MHz，即从该引脚输入的时钟信号频率为4.77MHz。XIREAIYCLKLRESRESET22732:4K*8 200ns紫外线可擦除电可编程的半导体只读存储器，标准EPROM ；A11-A0 :地址输入线；D7-

25、D0 :三态数据总线；8282芯片地址锁存器，可选 8282、74LS373、74LS273，用来锁存地址信号。管脚：AD15-AD0地址/数据分时复用8086CPU的一个总线周期至少包括4个时钟周期。T1状态送地址信息T3状态 为数据信息的读入或写出最小模式下 借助ALE信号在T1状态8286地址锁存器完成对地址信息的锁存U3 8282.DIODOODI1DOIDDDD2DDDOBWD04DI5DD5D16DOCDI7DM-O0E STB(6) 8286 芯片总线驱动器，可选8286/8287。增加数据总线的驱动能力74LS377:同向电流驱动器，为LED提供足够驱动电流。包装系统控制电路主

26、要有两部分：一是信号检测，光电检测器1判断包装箱是否到位和光电检测器2用于产品计数；二是传送带电机控制。开关电源：开关电源选用+12V ATX电源。在整个开关接通期间，电源向负载提供能量； 当开关断开时，输入电源便中断了能量的控制，输入电源向负载提供的能量是断续的。(7)光电传感器：光电传感器选用CH3系列。光电传感器的敏感范围远远超过了电感、电容、磁力、 超声波传感器的范围，此外光电传感器的体积很小，而敏感范围很宽，加上机壳有很多 样式，几乎可以到处使用。光电传感器的原理图如图3.1所示：VDDIfcutfl辛他图3.1光电传感器的原理图3.2控制电路设计321信号检测（数据采集）电路本系统

27、的基本原理主要是单片机和光电检测技术的结合，其检测原理框图如图3.2所示。该系统利用单片机对电源进行控制。单片机根据用户键入的信息自动生成一串有 序电源脉冲，用这一电源脉冲来控制半导体激光器。这样有半导体激光器发射的激光便 是一串激光脉冲波，这一串激光脉冲便是载有用户信息的信号波。当光电监测器检测到 此激光信号波时，将其转化成为一串连续的电脉冲波。但此时所得到的信号是非常微弱、 不够规则的，同时由于杂散光以及外部干扰的存在，此时的电信号还混杂着一些无用的 干扰信号，因此这些信号还不能直接应用。必须通过前置放大电路将它进行放大和除噪 处理，处理过的信号便可直接驱动单片机工作，进行译码及判别处理。

28、通过比较判别， 单片机决定执行哪一种处理，然后生成控制信号来启动控制设备12 0图3.2检测原理框图由于上述的结构过于复杂，经过论证可以考虑省略一些无关部分，经过分析，我认为光电脉冲转换电路如图3.3所示，BG1为光敏二极管，当光线照射BG1时，产生光电 流，使R1上压降增大，导致晶体管导通，触发由晶体管 BG3和BG4组成的射极耦合 触发器，使U0为高位；反之，U0为低电位。该脉冲信号U0可送到计数电路计数。BG1+ U0光照图3.3电脉冲转换电路3.2.2电机控制电路的设计包装系统控制电路主要有两部分：一是信号检测，光电检测器1判断包装箱是否到位，光电检测器2用于装箱零件计数。再一部分就是

29、传送带电机控制。下边主要介绍传送带电机控制。在图 3.4中，8255A的PCO控制传送带1的电机, PC1控制传送带2电机。当按下启动键（START）后，使PCO输出高电平，经反向后变为 低电平，固态继电器（SSR1）发光二极管亮，因而使得 SSR1导通，交流电机通电，使传 送带1运动，带动包装箱运动。当包装箱运动到光源与检测器1之间时，光源被挡住，从而光电传感器输出为高电平，当微型机检测到是高电平后，PCO输出低电平，传送带电机1停止。并同时使传送带2电机起动（PC1输出高电平），带动产品运动，使产品落 入包装箱内。当产品经过检测器2的光源与光电传感器时，光电传感器输出高电平。当 微型机检测

30、到此信号后在计数器中加 1，并送显示。然后在与给定的产品值进行比较。 如果计数值小于给定值，则继续计数；一旦计数值等于给定值，则停止计数；此时关断 传送带2的电源，并接通传送带1的电源，让装满产品的箱子移开，同时带动下一个空 箱到位，并重复上述过程。图3.4电机控制电路323显示电路设计本系统采用LED数码显示。发光二极管LED （Light Emitting Diode）是一种通电后能发光的半导体器件，其导 电性质与普通二极管类似。LED数码显示器就是由发光二极管组合成的一种新型显示器 件，在单片机系统中应用非常普遍。发光二极管是组成LED发光二极管显示字符的显示器件。它使用了 8个LED发

31、光 二极管，其中7个用于显示字符，1个用于显示小数点，故通常称之为 7段（也有称作8 段）发光二极管数码显示器。LED内部结构又有共阳极和共阴极两种接法，分别为高电平有效和低电平有效。为显示某个数字，就要点亮对应的段，这就需要译码。译码分硬件译码和软件译码。软件译码时，方法是以软件查表代替硬件译码，不但省去了译码器，而且还能显示 更多的字符，并且其译码逻辑可随编程设定，不受硬件译码逻辑的限制。所以本系统采 用的是以软件为主的LED接口电路，用软件进行译码，其电路如下图 3.5所示（由于发 光二极管通常需要十几到二十几毫安的驱动电流，所以驱动器是必不可少的，因为仅靠 接口提供不了较大的电流供 L

32、ED显示器使用，本系统采用74LS377进行驱动）。图3.5以软件为主的LED接口电图采用以软件为主的LED接口电路由于个位数码管的显示段码是互相并联的，因此 在同一时刻只能显示同一种字符（即只显示一个显示位上的字符）。为了能够同时显示多 个（即多位）字符，我们必须对LED采用动态显示方法，其方法就是利用人眼对视觉的残 留效应，逐个地循环点亮各位数码管，每位显示1ms左右，使人看起来就好像在通的字 符一样。为了实现LED显示器的动态扫描显示，除了要给显示器提供显示码段之外，还要 对显示器进行位控制，即通常所说的 段控”和 位控”因此对于多位LED数码显示器的 接口电路来说，需要有两个输出口，其

33、中一个用于输出显示段码；另一个用于输出位控 信号。位控”实际上就是对LED显示器的公共段进行控制，位控信号的数目与显示器 的位数相同。这里的显示器位数为 3位。3.2.4报警系统的硬件设计在微机控制系统中，为了使生产安全准确，通常设有报警系统。通常可通过声、光、 语言进行报警。在这里为了提高系统的可靠性及减少误操作，我们也设计了一个报警系统。其报警 方式采用光信号进行：我们用 PC2、PC3这两个I/O 口接线设计了两个状态指示灯以作 为报警系统的输出硬件。D1为红色，D2为绿色，当系统没有设定值而启动 START键时，或者当计数值超 过给定值时，则D1灯亮，提醒操作者注意，需重新设置参数后启

34、动。如果系统操作运 行正常，则绿灯D2亮。3.2.5给定值电路设计为了使系统简单，自行设计的一个由二极管矩阵组成的编码键盘，如图3.6所示。0 H/*n1严JA11J/2丁/h/3工/j1J4X“1/5工s6工I7工/8工/hjI9 _* *+5vBCD码图3.6编码键盘原理图键盘输出信号 D、C、B、A （BCD码）接到8255A的A 口 PA3-PA0,键选通信号 KEYSTROBE（高电平有效），经反向器接到8086的中断管脚。当某一个键按下去时， KEYSTROBE为高电平，经反相后的下降沿向8086申请中断。8086响应后，读入BCD 码，作为给定值，并送显示。由于系统设计只有三位显

35、示，所以最多只能给定999,输入顺序为从高位（百位数）开始。当按键未按下时，所有输出端均为高电平。当按键按下后该键的 BCD码将出现在 输出线上。例如，按下“6键时，与键6相连的两个二极管导通，所以 D、A线上为低 电平，因此输出编码为0110,其余以此类推【13】。当任何一个键按下去时，四输入或非门7420产生一个高电平选通信号经反相器后向8086申请中断。第14页共35页4 软件设计4.1 程序流程图4.1.1 主程序的设计及其流程图 通过上述分析可知，本系统键盘的作用主要是给定值的输入。当给定值设定后，在 包装过程中就没什么作用了。因此为了提高系统的实时性，系统采用中断方式作键盘处 理，

36、对装箱是否到位及产品数计数，则采用查询方法。整个系统流程图，如图 4.1 所示。中断程序主要用来设定给定值， 当给定键盘有键按下时， KEYSTROBE 输出高电平， 经反相器后向 8086 申请中断。在中断服务程序中，读入该键盘给定值，一方面存入相 应的给定单元 （PARTS 和 BOXES ），另一方面送去显示，以便操作者检查输入的给定值 是否正确。本程序输入的顺序是先输入包装箱数 （3 位，最大为 999，按百、十、个位顺 序输入 ），然后再输入每箱的零件数 （3 位，最大值为 999，输入顺序同包装箱 ）。完成上 述任务的中断服务程序流程图如图 4.1 所示10。为了设计主程序和子程序

37、的流程图，首先必须设置有关内存单元。这里用 8086 内 部 RAM 的 20H 单元的 00H 至 03H 四位分别代表电机 1、电机 2、报警和正常运行标志 单元；用 21H 单元的 08H 和 09H 两位作为零件及包装箱计数标志单元。当计数值等于 给定值时，则此两位标志单元置 1，否则为 0。一旦此标志单元为 1，则停止计数，把装 满的包装箱运走并重新运来一个空箱；若包装箱数已够，则重新开始下一轮包装生产控 制过程。如果计数单元超过给定值，将产生报警，告知操作人员计数有误，此时系统自 动停下来，等待操作人员处理。第 15 页 共 35 页设置克55AI作方式清並示单元，扌旨示灯Y停止电

38、机亥清包装箱计数单元NY启动电机I装箱数单元和产品 数单元清零J开耳卩断设置中断方式Y停正电机1,启动电机乙 计数单元清零箱到位了否?NY计数单元抑1一个产品装入吗?送显示Y启动电机1箱装满了吗?听有箱都满了吗?新启动吗7图4.1包装控制系统主程序框图第18页共35页4.1.2动态显示子程序流程图在这里我们采用的为以软件为主的LED接口电路，用软件进行译码，其流程图如图4.2所示厂动态显示显示缓冲区首地址RODFTR8255A的A口地址取岀要显示的数据送显示数据到岀55A的B 口送位选码到8255A的B口延时1IDS（ 返回 ）图4.2动态显示子程序流程图4.1.3中断子程序流程图中断服务程序

39、主要用来设定给定值，当给定键盘按下时，KEYSTROBE输出高电平, 经反相器后向8031申请中断12。在中断服务程序中，读入该键盘给定值，一方面存入 相应的给定单元（PARTS或BOXES），另一方面送显示器，以便操作者检查输入的给定 值是否正确。本程序输入的顺序是先输入包装箱数 （三位，最大999,按百位、十位、个 位顺序输入），然后再输入每箱装的产品数（三位，最大999，输入顺序同包装箱），完成 上述任务的中断服务程序框图如图 4.3所示。中断服务程序谟入犍值 取显示码显示N再谀入犍值存入给定值单元修改显示地址 输入计数器加1返回图4.3输入给定值中断服务程序图4.1.4报警子程序设计报

40、警系统根据报警参数及传感器的具体情况又可分为硬件直接报警和全软件程序报警，前者的报警信号是直接通过硬件对被测参数和给定值进行比较而产生的，是在传 感器中进行的，当这种硬件直接报警的信号产生之后再由软件进行处理，而后者则通过 程序比较而得到信号并由软件完成报警处理系统主要是针对误操作做出报警，如当无给定值时就按STRART键等，而无需进行上下限参数的比较，故只需在微机中进行即可， 故可采用全软件报警。其报警程序的设计可对计数单元进行比较而形成13。4.2系统内存单元分配为了进行微机系统程序设计，首先需设置一些有关内存单元。这里用8-86内部RAM 的20H单位的00H03H四位分别代表电机1、电

41、机2、报警和正常运行标志单元；用 21H单元的08H和09H两位作为产品及包装计数标志单元，当计数值超过给定值时， 则此二位标志置1,否则为0。一旦标志单元为1,则产生报警，告知操作人员计数有误，第18页共35页图4.4系统内存单元分配图5结论本系统采用8031单片机，扩展了 8255A接口，另外还采用2732进行程序存储器扩 展。实现了流水线产品的自动计数和自动装箱。本系统优点是控制过程简单，操作方便。起动装箱电机1,使装箱沿着传送带向前移动。通过光电传感器1检测装箱是否到位，装箱到位后，停止电机1。起动电机2,使产品沿着传送带向前移动，产品一个一个下落时，通过光电传感器2的检测，将产生一系

42、列脉冲信号，从检测器2输出的脉冲，由计算机计数，并不断地与存在给定值单元 中的给定值进行比较。如果产品数与给定值相等，则停止电机2。重复上述过程，直至包装箱数与给定值相等。本系统充分考虑了系统的性能和匹配问题，力求提高系统的可靠性，同时使其成本 尽量低廉。缺点是产品和装箱的计数不能超过 999，控制过程为顺序控制，电机的启动 和停止不能实现自动起动和停止，需要人工操作电机开关。其实际的操作可行性有待进 一步的验证。参考文献1 于海生 .微型计算机控制技术 M. 北京：清华大学出版社， 1999.2 曹承志 .微型计算机控制新技术 M. 机械工业出版社， 2001.3 何立民.MCS-51单片及

43、应用文集M.北京：北京航空航天出版社，1993.4 胡汉才.单片机原理技接口技术 M. 北京：北京航空航天出版社， 1993.5 沈红卫 .单片机应用系统设计实例与分析 M. 北京：北京航空航天出版社， 2003.6 罗亚非 .单片机应用基础 M. 北京：北京航空航天大学出版社， 2005.7 王晓明.单片机控制 M. 北京：北京航空航天大学出版社 ,2002.8 钟寒梅.电源系统的设计 J. 国外电子元器件， 2002， 09（ 1 2A ）： 15-23.9 刘辉.流水线产品计数及包装微机自动控制 J. 计量与测量技术， 2000， 20（ 1 0A）： 5-14.10 叶澄清 .微型计算

44、机应用系统及其应用 M. 杭州：浙江大学出版社， 1997.11 涂时亮 .单片微机控制技术 M. 上海：复旦大学出版社， 1994.12 杨立 .微型计算机原理与接口技术 M. 北京:中国铁道出版社 ,2003.13 彭楚武 .微机原理与接口技术 M. 湖南:湖南大学出版社 ,2005.14 INTEL.CORP.8-bit Embedded controller handbook，1989.15 Smart Battery System Specifications, SYSTEM MANAGEMENT BUS SPECIFICATION.Revision1.08.September15.

45、1998.致谢本论文是在袁老师细心指导下完成的。论文从选题、实验研究到最后的成稿，得到 了袁老师热情鼓励和细心指导，凝聚了恩师许多心血。指导老师渊博的学识，严谨的治 学态度使我受益非浅。在袁松贵老师和诸多同学的帮助下，我顺利的完成了本次设计。在这里我要感谢袁 松贵老师和帮助过我的同学。在他们的帮助下，我在这次设计中学到了许多，可以说是 受益非浅。设计伊始，袁老师就有针对性的对我们提出了设计要求和注意事项，并对设 计的各个环节流程及要点和难点做了详细的说明。 而同班同学帮我解决了许多设计中遇 到的细节上的小问题，还提供了很多相关的资料。在整个设计过程中，袁老师在各个环 节都给予了细心的指导，小到

46、资料的查询，大到疑难问题。在此深表感谢，感谢他对我 的帮助，使我顺利的完成了这次设计，并从本次设计中学到了教学环节中没有学到的知 识。在论文完成之际，深深感谢所有支持、鼓励和帮助过我的老师和同学。第 21 页 共 35 页附录A硬件连接图+6VS?D?D?D?JP?s?S?S?S?S?S?D?IODED?DIODED?DIODED?DIODER?RES2+5V NPN1D? LEDA1AODOPE1PE2PB3L4D?3.7_25333236+6VS?D1D2D3D4D5D6D7IFA1A2A3A4A5A6A7三w-1921P20=21=22=23=24=25=26=27FOOF01=12=1

47、3=14=15=16=17I24DOD1D2D3D4D5D6D7IEAOA1A2A3A4AA6A7AOA1A2A3A4A5A6A7A8A9A1 OA1 1QOQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7OL22PB4PE5PEGPB7PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PCOPC1PC2PC3PC4PC5PC6PC73 4 |7WTO，+6VAAA0 1 2 D D D0123456789第22页共35页附录 B 程序清单该系统控制程序如下：ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0LED1EQU22H；产品计数单元 （百位 ）LED2EQU23H；（十位）LED3E

48、QU24H；（个位）BOX1EQU25H；包装箱计数单元 （百位 ）BOX2EQU26H；（十位）BOX3EQU27H；（个位）BOXESEQU28H；包装箱给定值首地址PARTSEQU2BH；产品给定值首地址PRECNTEQU2EH；给定值次数计数单元LEDADD1EQU4000H；百位数显示地址LEDADD2EQU2000H；十位数显示地址LEDADD3EQU1000H；个位数显示地址BUFFEQU2FH；缓冲单元ORG0100H控制主程序：MAIN ：MOVSP,#50HMOVR0,#22HMOVA,#00HMOVR1,#0DHCIRZERO：MOVR0,A；清计数、给定值单元INCR0

49、DJNZ R1,CIRZEROMOV 20H,#00HMOV21H,#00HMOVDPTR,#8003HMOVA,#98HMOVXDPTR,ASETBIT0；设置边沿触发方式SETBEX0；设置中断方式 0SETBEA；开总中断MOVR0,#BOXESMOVDPTR,#LEDADD1；保护显示位地址PUSHDPHPUSHDPLMOVDPTR,#8002HWAIT: ：MOVA,PRECNT；等待设置给定参数CJNEA，#06H，WAIT；判断是否输入完给定值WORK：SETB00H；启动传送带电机 1SETB 03H；工作正常指示灯MOVA,20H；启动电机 1 和正常指示灯MOVDPTR,#

50、8002HMOVDPTR,ALOOP1：MOVA,DPTRJNBACC.7,LOOP1；判断包装箱是否到位MOVLED1,#00H；清产品计数单元MOVLED2,#00HMOVLED3,#00HLCALLDISPLAY；显示产品数CLR00H；停箱子传送带电机SETB01H；启动产品传送电机MOVA,20HMOVDPTR,#8002HMOVXDPTR,ALOOP2：MOVDPTR,#8002HMOVXA,DPTRJNBACC.6,LOOP2；判断是否有产品JNBACC.4,STOP ；产品加 1LCALLPORTADD1LCALLDISPLAY；显示已装入的产品数LCAALPORTCOMP；与给定值比较JB08H,STOPM；已装满AJMPLOOP2；未装满