基于单片机的自动上料机控制系统设计 电子技术自动化与单片机等专业毕业设计 毕业论文

1、摘要在实际生产中，为了提高生产效率，改进生产工艺，自动上料系统应用越来越广泛。目前大型的生产加工企业使用的是基于PC+PLC的控制方式，该方式价格昂贵、控制系统复杂，能够统计管理确保数据的备份、查询、统计、打印等功能。针对小型加工企业和生产自动化程度要求不高的场合，既要考虑成本又要节约人力资源，本课题基于这两个方面考虑，研究开发一种“基于单片机的真空自动上料控制系统”。本文利用单片机，完成一个完整的送料控制、放料控制、料满自动检测，通过人机接口能够自行调节上料、放料时间等功能，完全能够满足小型加工企业自动上料、放料功能。该真空上料机控系统的工作原理：基于AT89S51单片机设计一款真空上料机控

2、制器，要求该控制器能够进行上料放料整个工作流程的控制。其工作参数包括上料时间（5-60秒），放料时间（5-60秒）。其中，上放料时间参数可以用过面板上的轻触按键进行输入，并保存于EEPROM中，功率驱动方式选择场效应管控制，从而构成了真空自动上料、放料的功能。【关键词】 单片机 看门狗 硬件设计AbstractInactual production, in order to improve production efficiency,improve production technology, automatic feeding system is widely applied. The cu

3、rrent large-scale production and processing enterprises are using PC + PLC based control mode, the method is expensive and complex control system, can statistical management to ensure data backup, query, statistics, printing. For small-scale processing enterprises, and production automation less dem

4、anding situations, we must consider the cost savings but also human resources, based on these two aspects of this issue to consider, research and development of a "vacuum-based SCM Automatic loading control system."  We use SCM, the completion of a complete feed control, discharge con

5、trol;fullautomatic detection of material through the human interface to the self-loading, discharge time and other functions, small-scale processing enterprises can completely meet the automatic feeding, discharge function. The vacuum on the feeder control system works: AT89S51 Microcontroller based

6、 Design of a vacuum on the feeder controller, requiring the controller to carry out the material discharge control of the entire workflow. Its operating parameters, including loading time (5-60 seconds), discharge time (5-60 seconds). Among them, the discharge time parameters can be used on the touc

7、h panel buttons for input, and stored in EEPROM, power driver FET control mode choice. Thus constituting a vacuum automatic feeding, discharge of functions. Key words:MCU;Hardware design;Watchdog 目 录第一章绪论11.1 题目来源及课题意义11.2 自动上料机控制系统的工作原理及技术要求11.3 系统的预期功能2第二章总体方案设计32.1 上料机控制方案32.2 系统结构框图42.3 单片机的选择52

8、.4 物位传感器的选择62.5 LED显示电路的选择72.6 键盘输入电路的选择7第三章自动上料机主电路93.1 系统硬件电路图93.2 电源电路93.3 电路核心器件介绍103.4 显示电路163.5 看门狗X5045电路173.6 接近开关20第四章系统的抗干扰及可靠性21第五章系统调试335.1 硬件调试335.2 软件调试33附录I系统硬件原理图38附录II电路PCB板图39附录III 英文翻译及译文40第一章绪 论1.1 题目来源及课题意义在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术起这愈来愈重要的作用，并且，随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。自动控制利用控制装置使被控对象

9、的某个参数自动的按照预定的规律运行。本设计的真空自动上料机控制系统就是采用自动控制技术来实现功能的，这样就大大提高了工作的效率，整个过程又快又稳。这个产品的作用是具有跨时代的意义，广泛应用于塑料、橡胶、化工、医药、食品等行业。它是采用全密闭输送系统完成对散装物料（粉体，颗粒）的运输，这就完全杜绝了由于物料泄露造成的对环境的污染和对操作人员身体的伤害，以及周围环境对于物料的污染。是近年来粉体物料输送的发展方向。真空发生器的优点是体积小、重量轻、便于安装，可应用在洁净厂房内它采用射流技术，使真空发生器在压缩空气的作用下产生高真空实现对物料的输送，不需要机械式真空泵，没有任何润滑元件，也几乎没有运动

10、部件，完全符合GMP要求。可与混合机、制粒机、压片机、包衣机、胶囊充填机，包装机等主要工艺设备配套使用；随着其在中国的不断推广应用，必将会对我国在该领域优化生产工艺流程，有效地减少了交叉污染与粉尘，对提高药品生产品质起到积极作用。1.2 自动上料机控制系统的工作原理及技术要求我们利用单片机，完成一个完整的送料控制、放料控制、料满自动检测，通过人机接口能够自行调节上料、放料时间等功能，完全能够满足小型加工企业自动上料、放料功能。该真空上料机控系统的工作原理：基于AT89S51单片机设计一款真空上料机控制器，要求该控制器能够进行上料放料整个工作流程的控制。其工作参数包括上料时间（5-60秒），放料

11、时间（5-60秒）。其中，上放料时间参数可以用过面板上的轻触按键进行输入，并保存于EEPROM中，功率驱动方式选择场效应管控制。从而构成了真空自动上料、放料的功能。1.3 系统的预期功能1. 利用接近开关能够自动检测物料是否加满，并送出信号给单片机。2. 空闲时数码管显示默认的上料、放料时间。3. 可以通过键盘设定上料、放料时间上下限。4. 利用看门狗保证系统的正常运行，系统上电自动从看门狗芯片中读取默认信息。5. 系统输出模块采用光耦隔离，并采用mos管驱动电磁阀开闭。6. 系统有一定的抗干扰性。第二章 总体方案设计2.1 上料机控制方案1.面板显示：面板上有5个功能键，2组数码管（每组有2

12、位）。功能键分别定义为“开/关”键，“上料时间增加”键，“上料时间减少”键，“放料时间增加”键，“放料时间减少”键。2组数码管分别用于显示“放料时间”和“上料时间”。2时间显示：本系统显示的时间为“XX秒”，最大值均为“99”秒，最小值均为“00”秒。3记忆功能：控制板应有记忆功能，用户在机器运行的过程中重新设置了“上料”和“放料”的时间，那么以后在每一个“上料放料“的循环过程中，上料和放料的时间均按该设置执行（重新上电和按下”开/关“键，都按照该设定值进行）。（若再次设定时间值，那么就按照新的时间值执行）。4按键功能：“开/关”键只是控制系统的“启动/暂停”，不能关断电源。 5运行规则：上电

13、后，两组数码管分别静态显示“上料和放料的总时间”。在此状态下，可以按动两组“增加/减少”键，对“上/放料的总时间”进行设定、修改。每按动一次，相对应的时间“增加”或者“减少” 1。注意：显示的时间最大只能增加到“99”秒，最小时间只能减少到“00”秒，当达到该两个极限值后，若再继续按动“增加/减少”键，那么显示的时间将不再增加。设置完成后（也可以不设置，而执行默认值），按下“开/关”键，则系统先执行上料动作（通过抽真空动作，在盛料容器中形成负压，将物料吸入），同时数码管显示的上料时间进行倒计时，上料时间减为“0”后，再执行放料动作，同时数码管显示的上料时间复位。放料时间进行倒计时，放料时间减为

14、“0”后，电磁阀有切换动作（有“喀嚓”声）接着再执行上料动作，同时数码管显示的放料时间复位。在运行过程中，如果不按动“开/关”键进行“暂停”操作，那么该系统将循环往复的执行“上料放料上料-”的动作。在运行过程中，如果按动“开/关”键进行“暂停”操作，那么系统将停止工作，数码管上显示的两组时间将复位。在此状态下，可以对“上/放料的时间”进行修改设定。在程序运行的过程中只有“开/关”键起作用，其余四个功能键无效。不论是否正在执行“上/放料”的动作，断电后重新上电，数码观都显示上次的设定值（即时间的复位值），而不是上次运行过程中的断点值。6电源配置：系统由输出为“+5V”和“+24V”的“开关电源”

15、供电。7系统负载：系统所携带的负载为“电磁阀”和“接近开关”。8电磁阀动作： 上料时间开始倒计时时，输出端口得电，电磁阀吸合（有“啪”声）。上料时间倒计时完后，电磁阀失电，断开。9接近开关功能：系统只在上料时间段里检测接近开关。当接近开关的探头被遮住时，则上料时间停止倒计时，同时电磁阀断开（恢复为失电时的状态）（断开时电磁阀有轻微的声音），时间显示处于停止状态。当将探头的遮挡物移开时，则从断点处继续向下运行（电磁阀继续得电，有“啪”声，上料时间继续倒计时）。在放料时间段里不检测接近开关。接近开关为NPN常开型，当有物体靠近时它即有输出。2.2 系统结构框图根据系统功能要求，确定一下总体结构：单

16、片机接近开关键盘电路上料、放料时间显示E2PROM读写电磁阀开关电源模块图2-1 自动上料机控制系统硬件框图2.3 单片机的选择20世纪80年代以来，单片机的发展非常迅速，就通用单片机而言，世界上一些著名的计算机厂家已投放市场的产品就有50多个系列，数百个品种。目前世界上较为著名的8位单片机的生产厂家和主要机型如下：美国Intel公司：MCS51系列及其增强型系列美国Motorola公司：6801系列和6805系列美国Atmel公司：89S51等单片机美国Zilog公司：Z8系列及SUPER8美国Fairchild公司：F8系列和3870系列美国Rockwell公司：6500/1系列美国TI（

17、德克萨司仪器仪表）公司：TMS7000系列NS（美国国家半导体）公司：NS8070系列 等等。尽管单片机的品种很多，但是在我国使用最多的还是Intel公司的MCS51系列单片机和美国Atmel公司的89S51单片机。AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。功能强大AT89S51单片机可提供许多高性价比的应用场

18、合，可灵活应用于各种控制领域。此设计就采用AT89S51。2.4 物位传感器的选择物位是指贮存容器或工业生产设备里的液体、粉粒壮固体、气体之间的分界面位置，也可以是互不相溶的两种液体间由于密度不等而形成的界面位置。根据具体用途分为液位、料位、界位传感器或变送器。物位不仅是物料耗量或产量计量的参数，也是保证连续生产和设备安全的重要参数。特别是在现代工业中，生产规模大，速度高，且常有高温、高压、强腐蚀性或易燃易爆物料，对于物位的监视和自动控制更是至关重要。例如颗粒形状、尺寸的一致程度、是否受外力压实、是否经受过振动、有无黏结性等，所以粉粒体物料的体积储量和质量储量之间不易精确换算，这是需要注意的。

19、2.4.1 阻力式料位传感器阻力式料位传感器是指物料对机械运动所呈现的阻挡力。粉末颗粒状物料比液态物质流动性差，对运动物体有明显的阻力，利用这一特点可构成各种料位传感器音叉法：根据物料对振动中的音叉有无阻力探知料位是否到达或超过某高度，并发出通断信号，这种原理不需要大幅度的机械运动，驱动功率小，机械结构简单、灵敏而可靠。音叉由弹性良好的金属制成，本身具有确定的固有频率，如外加交变力的频率与其固有频率一致，则叉体处于共振状态。由于周围空气对振动的阻尼微弱，金属内部的能量损耗又很少，所以只需微小的驱动功率就能维持较强的振动。当粉粒体物料触及叉体之后，能量消耗在物料颗粒间的摩擦上，迫使振幅急剧衰减，

20、音叉停振。为了给音叉提供交变的驱动力，利用放大电路对压电元件施加交变电场，靠逆压电效应产生机械力作用在叉体上。用另外一组压电元件的正压电效应检测振动，它把振动力为微弱的交变电信号。再由电子放大器和移相电路，把检振元件的信号放大。经过移相，施加到驱动元件上去，构成闭环振荡器。在这个闭环中，既有机械能也有电能，叉体是其中的一个环节，倘若受到物料阻尼难以振动，正反馈的幅值和相位都将明显的改变，破坏了振荡条件，就会停振。只要在放大电路的输出端接以适当的器件，不难得到开关信号。为了保护压电元件免受物料损坏和粉尘污染，将驱动和检振元件装在叉体内部，经过金属膜片传递振动。如果在容器的上下方都装叉体，可以实现

21、自动进料或自动出料的逻辑控制，或者把料位越限信号远传到控制室。在控制室里的控制电路判断料位是否越限，并按要求使被控的进出料设备启停。并且叉体的制造和装配良好时，音叉也可用于液体测量和控制。在测量时不需要大幅度的机械运动，驱动功率小，机械结构简单、灵敏而可靠。此设计选择音叉法阻力式料位传感器。2.5 LED显示电路的选择LED显示器是由N个LED显示块拼接成N位LED显示器。N个LED显示块有N跟位选线，根据显示方式的不同，位选线和段选线的连接方法也各不相同，段选线控制显示字符的字型，而位选线为各个LED显示块的公共端，它控制该LED显示位的亮、暗。LED显示器有静态显示和动态显示两种显示方式。

22、2.5.1 LED静态显示方式LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或+5V）；每位的段选线（adp）分别与一个8位的锁存器输出相连。所以称为静态显示。各个LED的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止。也正因此如此，静态显示器的亮度都较高。这种显示方式接口编程容易。付出的代价是占用口线较多，若用I/O接口，则要占用4个8位I/O口。如果显示器位数增多，则静态显示方式更是无法适应，因此在显示位数较多的情况下，一般都采用动态显示方式。所以，由于本系统只涉及到2位显示输出，就采用了2片8位移位寄存器串级使用的LED静态显示方式。2

23、.6键盘输入电路的选择2.6.1 独立式按键接口：独立式按键就是各按键相互独立，每个按键各接入一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键按下了。独立式按键电路配置灵活，软件简单。但每个按键需要占用一个输入口线，在按键数量较多时，需要较多的输入口线且电路结构复杂，故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。第三章 自动上料机主电路主电路采用AT89S51，由于AT89S51内含4KB容量，因此在设计中不需要外扩ROM。硬件电路主要有LED显示电路、键盘接受电路、继电器控制电路、EEPROM外部存储器扩展电路，以及看

24、门狗X5045等组成。3.1 系统硬件电路图图3-1 上料机原理图3.2 电源电路 由于整个系统都是用单片机和各类芯片及电阻、电容组成的，其工作电压为5V，不需要负电压，可采用三端固定正电压集成稳压器7805系列的芯片。其输出电压5V，按输出电流不同可分为78M05、78L05，输出电流分别为0.5A和1.0A，转换成功率分别为2.5W和5W。从整个系统的设计来看，其中有几块集成芯片和多个电阻、电容等器件，其功率总和应在2W左右，所以考虑整个系统的功率裕量，采用78M05作为整个系统的供电芯片。其主要电路如图3-2所示：图3-2 电源电路其中输入电压为交流220V，经过变压器其输出为5V或者2

25、4V，再进行整流。整流可通过四个二极管进行全波整流，也可以利用集成整流堆来进行（同原理）。后面接电容C1、C2为滤波电容进行滤波，注意电解电容应该要有一定裕量，否则不能起到很好的滤波效果。本电路中使用的电容大小为470uf,耐压为25伏。78L05的输出级接入两个滤波电容，用于减小因为电源波动对系统造成的影响和滤波。其不需要采用大容量的电解电容器，容量大小为100uf耐压为25伏，再接入0.1µF的电容器，便可减少因为电源波动的影响和滤去纹波，很好地改善负载的瞬态响应。然而，随之产生一个弊端，即一旦78M05的输入出现短路时，输出端大电容上存储的电荷，将通过集成稳压器内部放电，可能会

26、造成内部电路的损坏，故在其间跨接一个二极管，为放电提供放泄通路，对集成稳压器起到了分流保护作用。3.3电路核心器件介绍AT89S51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。功能强大AT89S51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。3.3.1 AT89S51主要性能参数.与MCS-51产品指令系统完

27、全兼容.4K字节可重擦写Flash闪速存储器.1000次擦写周期.全静态操作：0Hz-33MHz.三级加密程序存储器.128×8字节内部RAM.32个可编程I/O 口线.2个16位定时/计数器.6个中断源.可编程串行UART通道.低功率空闲和掉电模式3.3.2 AT89S51 功能特性概述及引脚功能说明 AT89S51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/0 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S51可将至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方

28、式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。图3-3 AT89S51单片机.VCC：电源电压.GND：地.P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在Flash编程时，P0接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

29、.P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉倒高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。.P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。

30、在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVE DPTR指令）时。P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX RI指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区总R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其他控制信号。.P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3口除了作为一般的I/O口线

31、外，更重要的是第二功能。端 口 引 脚 第 二 功 能P3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD （串行输出口）P3.2 （外中断0）P3,3 （外中断1）P3.4 T0 （定时/计数器0）P3.5 T1 （定时/计数器1）P3.6 （外部数据存储器写选通）P3.7 （外部数据存储器读选通）表3-1 P3口第二功能 P3还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。.RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将单片机复位。.ALE/：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器。

32、ALE仍一时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。但要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活，此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。.：程序存储允许（）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，这

33、两次有效的信号不出现。.EA/VPP：外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部会锁存EA端状态。.XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。.XTAL2：振荡器3放大器的输出端。3.3.3时钟振荡器AT89S51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路如图：图3-

34、4 时钟振荡器外接石英晶体（或陶瓷振荡器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低，振荡器工作的稳定性，起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，则推荐电容使用30pF10pF，而如使用陶瓷振荡器建议选择40pF10F。用户也可以采用外部时钟，采用时钟的电路如图。在这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分钟触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应

35、符合产品技术条件的要求。3.3.4 AT89S51的极限参数：极限参数：工作温度-55to+125 储藏温度-65to+150 任一引脚对地电压-1.0Vto+7.0V 最高工作电压6.6V直流输出电流15.0mA3.4显示电路在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，与单片机接口简单易行。LED数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件，其中七只发光二极管分别对应ag笔端构成“日”字形，另一只发光二极管Dp作为小数点。因此这种LED显示器称为七段数码管或八段数码管。如图所示：图3-5 七段位和八

36、段位数码管LED数码管按电路中的连接方式可分为共阴型和共阳型两大类，共阳型是将各段发光二极管的正极连在一起，作为公共端COM，公共端COM接高电平，ag、Dp各笔段通过限流电阻接控制端。某笔段控制端低电平时，该笔段发光，高电平时不发光。控制某几段笔端发光，就能显示出某个数码或字符。共阴型是将各段发光二极管的负极连在一起，作为公共端COM接地，某笔段通过限流电阻接高电平时发光。在自动加料机控制系统中运行是要显示输送、排料时间，有时间切换键和标志哪条生产线的发光二极管表示，显示的位数少，所以就采用静态显示的方式。LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或+5V）

37、；每位的段选线（adp）分别与一个8位的锁存器输出相连。所以称为静态显示。各个LED的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止。也正因此如此，静态显示器的亮度都较高。3.4.1 CD4056芯片介绍图3-6 元器件CD4056.25: 四个信号输入端。.915: 七个信号输出端。.VEE、VSS：接地。.VCC：接电源。.DFIN:控制译码器输出信号。译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件，其可以分为：变量译码和显示译码两类。变量译码一般是一种较少输入变为较多输出的器件，一般分为2n译码和8421BCD码译码两类。显示译码主要解决二进制数显示成对应的十、或十六进制数的

38、转换功能，一般其可分为驱动LED和驱动LCD两类。译码是编码的逆过程，在编码时，每一种二进制代码，都赋予了特定的含义，即都表示了一个确定的信号或者对象。把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码，实现译码操作的电路称为译码器。3.5看门狗X5045电路X5045有四种常用的功能：上电复位、看门狗定时器、电源电压监控和块锁，保护串行EEPROM存储器组成在一个封装之内。这种组合降低了系统成本、减少了电路板空间和增加了可靠性。向器件加电时激活了上电复位电路，它保持RESET/RESET有效一段时间。这可使电源和振荡器稳定，然后微处理器再执行代码。看门狗定时器对微控制器提供了一个独立的保护机制。

39、当系统故障时，在可选的超时时间之后，器件将激活RESET/RESET信号，用户可以从三个预置的值中选择一个超时时间。一旦选定，即使在断电后重启电源时也不会改变。器件的低VCC检测电路，可以保护系统免受低电压之影响，当VCC降到最小VCC转换点以下时，系统复位。复位一直持续到VCC回到正常工作电平并且稳定为止。X5045的存储器部份是具有Xicor块锁保护的CMOS 4Kb串行EEPROM。器件利用了Xicor公司专有的Direct WriteTM晶片，提供最小为1000000次擦写和最少为100年的数据保存期。3.5.1 X5045引脚图图3-6 X5045引脚图3.5.2

40、 X5045说明表3-2 X5045引脚功能8引脚SOIC/PDIP/MOSP名称功 能1片选端，当为高时，X5045未被选中，SO输出端处于高阻抗状态；除非正在进行内部写操作，器件将处于等待方式，为低使X5045，将它置于激活方式，必须注意，当上电之后，任何操作开始之前，需要先在上有一次由高至低的跳变。2SOSO是一个串行数据推/挽输出端，当读周期时，数据从该引脚移出，数据由串行时钟的下降沿同步输出。3写保护端，当为低时，向X5045的非易失性写被禁止，但器件其它功能正常。当保持高时，所有功能包括非易失性写操作都正常。在CS保持为低时WP变低将中断X5045的一次写入。如果内部写周期已经开始

41、，变低对写操作没有影响。4VSS地5SISI时串行数据输入端。所有要写入存储器的操作码、字节地址和数据都从该引脚输入，输入信号由串行时钟的上升边锁存。6SCK串行时钟端。串行时钟控制串行总线数据输入和输出的时序，出现在SI引脚上的操作码、地址或数据在输入时序的上升沿被锁存，而SO引脚上的数据在输入时钟的下降之后改变。7/RESET复位输出。是低/高有效的漏极开路输出端，只要VCC下降至低于最小VCC检测电平时该输出端变为有效，它将保持有效直至VCC上升到最小VCC检测电平200ms为止，如果看门狗定时器是使能有而且SDA保持HIGH或LOW得时间长于选定的看门狗超时时间，则将变为有效，在CS有

42、一下降边降复位看门狗定时器。8VCC电源电压X5045是一体积小、功耗低、性价比高的带看门狗和电源监控功能的复位芯片；它使用简单、方便，它所提供的复位信号为高电平，因而是应用于复位信号为高电平场合的单片机系统的理想芯片。3.6接近开关在料体进入料斗式干燥机后，要能检测到什么时候到达满料状态，所以就选用简单的阻力式传感器，阻力式料位传感器是指物料对机械运动所呈现的阻挡力。粉末颗粒状物料比液态物质流动性差，对运动物体有明显的阻力，利用这一特点可构成各种料位传感器。采用音叉法，音叉法：根据物料对振动中的音叉有无阻力探知料位是否到达或超过某高度，并发出通断信号，这种原理不需要大幅度的机械运动，驱动功率

43、小，机械结构简单、灵敏而可靠。音叉由弹性良好的金属制成，本身具有确定的固有频率，如外加交变力的频率与其固有频率一致，则叉体处于共振状态。由于周围空气对振动的阻尼微弱，金属内部的能量损耗又很少，所以只需微小的驱动功率就能维持较强的振动。当粉粒体物料触及叉体之后，能量消耗在物料颗粒间的摩擦上，迫使振幅急剧衰减，音叉停振。为了给音叉提供交变的驱动力，利用放大电路对压电元件施加交变电场，靠逆压电效应产生机械力作用在叉体上。用另外一组压电元件的正压电效应检测振动，它把振动力 为微弱的交变电信号。再由电子放大器和移相电路，把检振元件的信号放大。经过移相，施加到驱动元件上去，构成闭环振荡器。在这个闭环中，既

44、有机械能也有电能，叉体是其中的一个环节，倘若受到物料阻尼难以振动，正反馈的幅值和相位都将明显的改变，破坏了振荡条件，就会停振。只要在放大电路的输出端接以适当的器件，不难得到开关信号。为了保护压电元件免受物料损坏和粉尘污染，将驱动和检振元件装在叉体内部，经过金属膜片传递振动。如果在容器的上下方都装叉体，可以实现自动进料或自动出料的逻辑控制，或者把料位越限信号远传到控制室。在控制室里的控制电路判断料位是否越限，并按要求使被控的进出料设备启停。并且叉体的制造和装配良好时，音叉也可用于液体测量和控制。在测量时不需要大幅度的机械运动，驱动功率小，机械结构简单、灵敏而可靠。第四章 系统的抗干扰及可靠性单片

45、机系统供电线路是干扰的主要来源，电源采用隔离变压器接入电网，隔离变压器在初级和次级之间加了一层屏蔽层。每个集成电路芯片的电源和地之间要并上0.1F的陶瓷电容。在输入输出通道上要加光藕P521。除了在继电器通道上外，两个满料信号也要经过P521光藕才送至 INT0、INT1。另外，数字地和模拟地要分开，数字地线要粗而短。第五章 系统调试5.1 硬件调试元器件是组成系统的基本单元，其性能的好坏与稳定性直接影响整个系统的性能与可靠性。因此，我们要精选元器件，使其稳定性和精度等方面满足要求。5.2 软件调试软件调试是整个系统很重要的一个环节，要求所编写的程序不仅要在理论上适合功能要求，而且要在实际的电

46、路板上可靠执行。本系统的软件调试用KEIL仿真软件和PROTEUS仿真软件进行软硬件联合调试。再用KEIL编译时，编译通过只能说明程序没有语法错误。是否达到设计目的，还需要将软硬件结合进行排错、调试和检查即通常所说的仿真。仿真有两种方式：一是采用仿真器的实时在线仿真。二是通过PC由软件完成的仿真。实时在线仿真可以完全模拟样机或实验板的工作状态，用起来比较直观、方便。软件模拟仿真不需要仿真器，仅仅通过安装在微机上的单片机模拟软件便可以进行单片机系统的仿真。我们使用KEIL仿真软件和PROTEUS仿真软件进行软硬件联合仿真。程序仿真的步骤如下：首先，用KEIL进行软件仿真，主要包括C语言的编译、连

47、接、并生成HEX文件提供给PROTEUS，仿真界面如下图所示。其次，用PROTEUS进行硬件仿真，在PROTEUS中选择相应的元器件再结合KEIL生成的HEX文件可以对系统整体性能进行仿真。Proteus仿真整体效果图如图5-1所示。Proteus键值设定仿真效果图如图5-2所示。Proteus数码管显示仿真效果图如图5-3所示。图5-1图5-2图5-3结论在这次毕业设计中，从领取任务书起，迷茫了一段时间，在栾老师细心的讲解下，终于有点破云见雾的感觉。慢慢的我对我的毕业设计产生了兴趣，并且这是临毕业学校给我们的一次机会，证明这四年里学到的知识。我做的主要是硬件方面的设计。从查阅相关资料到亲手画

48、电路图、PCB板图、元器件的选型、系统的调试。在每一步中我都碰到了许多模糊的问题，但也通过解决问题而得到启示。这整个过程让我受益匪浅，深刻的意识到认真做一件事对提高个人能力的积极意义。本设计是基于AT89S51的自动加料系统没有外扩ROM和RAM，程序直接放在AT89S51内部闪存中。另外，系统从硬件方面采取了抗干扰措施。但是在物体送到料斗式干燥机后没有设计如何把物体从干燥机排除来，如果考虑到这一点，那设计就更加完美了。致谢在此论文完成之际，我要向我的指导老师栾庆磊老师表示最衷心的感谢。经过这半学期的学习和相处，栾老师严谨认真的工作学习作风，真诚正直、宽厚待人的品德等，都给我留下深刻的印象，在

49、毕业设计过程中，栾老师每一次都能很认真的给我们指导，我们深知自己的知识很浅薄，但栾老师一直鼓励我们多查阅资料，使我们对此设计理解的很到位。而且栾老师对我们的毕业设计进度安排的井井有条，使我们有充分的时间去做每一部分。这些优秀的作风，治学的态度和高尚的品德都将是我一生中的宝贵财富。同时也要感谢跟我搭档的同学，由于我们住的很近，经常的相互探讨，很多问题能够通过我们的讨论得到一个统一结果，有了他的配合相助，避免了不少错误和弯路，经过我们的互相调协，最终使我做的硬件和他做的软件得到了结合。最后感谢我的学校，在大学里的四年时光里，我学到了知识，锻炼了身体，更重要的是学会了为人处世之道。所有这些，都将是我

50、在人生道路上不断前进的力量之源。另外感谢学校给我们提供这次机会，让我们学以致用，为大学四年划上完美的句号！论文脱稿之际，祝福我的父母，老师、同学和所有关心和帮助过我的朋友！参考文献【1】 孙涵芳 徐爱卿 单片机原理及应用 北京航空航天大学出版社2006.12【2】 阎石 数字电子技术基础（第五版） 高等教育出版社2004【3】 康华光 陈大钦 电子技术基础模拟部分（第五版） 高等教育出版社2005.7【4】 于海生 计算机控制技术 机械工业出版社2008.7【5】 李晓莹 张新荣 传感器与测试技术 高等教育出版社2004.3【6】 张瑾 张伟 电路设计与制版Protel 99SE入门与提高 人

51、民邮电出版社2007.9【7】 谭浩强 C语言程序设计（第三版） 清华大学出版社2005.7【8】 朱云芳 江桦 Protel 99SE电路设计与主板快学易通 机械工业出版社2008.1【9】 刘灿军，实用传感器，国防工业出版社，2004.6【10】 贾瑞皋，薛庆忠，电磁学，高等教育出版社，2003.9【11】 ATMEL. 8-bit Micro controller with Flash application note,1998【12】 ATEML. Corporation. Nonvolatile Memory Date Book, May 1996 附录I系统硬件原理图附录II电路P

52、CB板图附录III 英文翻译及译文Power system automation simulation system and its applicationIntroductionPower system for power automation equipment specifications and product quality requirements have been increasing, the research units and the manufacturer's investment in scientific research more and more, t

53、he prototype of the technology index is high, but mass production far back product operation is not satisfactory, mainly in the production process to debug, test and inspection equipment is not comprehensive enough Centre at.Whether early transistors, integrated circuits, or the current computer pro

54、tection device, the traditional production mode and debug method is basically the same, and generally use the contract system, from the veneer to the overall debugging completed at the same station, both affect product quality and consistency, but also difficult to mass production, low efficiency, a

55、nd the entire screen most of the factory inspection manual used on a single screen rather than on the composition of the line protection system under simulated operational environment to experiment.NARI-RELAYS Electric Co.Lid. In the production of means of quality control work done in-depth, volume

56、of product quality to ensure consistency, reduce human error factors, to improve production efficiency to establish high-tech automatic production line.All products by module decomposition, the formation of assembly-line, the first automated testing of single modules, and then automatically test machine, this all computer-based single board computer machine tester and automatic test instrument developed and put into use, not only greatly improve the efficiency of tabor, and fundamentally changed the concept of relay production debugging, to eliminate the human factor caused by