《马铃薯自动分级筛选计数机的结构设计》11000字

马铃薯自动分级筛选计数机的结构设计摘要马铃薯是我国的重要粮食作物，是我国的第四大粮食作物。随着我国的经济发展，我国的农业逐渐发展，马铃薯的种植面积和产量也在逐年飞速增长。如今马铃薯的种植，生产，以及后期的产出包装，主要都是依靠人力来解决。并且如果马铃薯采用人工分级将会需要大量的劳动力，自动化程度低，并且浪费大量的时间以及空间。本文通过了解，并且分析了马铃薯的生产加工需求之后，设计了能够将马铃薯自动分级筛选并且计数的系统。通过本次设计可以解放人工，使马铃薯分机加工的效率得到提高。本次设计主要包括硬件系统和软件系统，包括快速无损检测过程中整体机械部分的管理控制，包括整体电机启停控制、分级启停功能以及分选速率调节控制功能，保证马铃薯分选系统正常运行；对马铃薯进行精度高效的分级输出，在马铃薯按等级输出的同时，对输出的马铃薯进行数量统计。关键词马铃薯；分级筛选；硬件系统；分级输出目录TOC\o"1-3"\h\u14875第1章绪论 第1章绪论1.1研究背景和意义马铃薯在我国有四百多年的历史，是我国非常重要的农作物之一，种植的面积很大。马铃薯具有很高的营养价值，并且有着十分广阔的发展前景。因为我国是一个人口大国，所以马铃薯在我国将会有很好的发展前景。并且从国家领导到各地区政府，都在采取措施，加快马铃薯加工技术的创新和推广。农业部在2006年出台《农业部关于加快马铃薯产业发展意见》，2008年进一步规划马铃薯的布局规划。正是因为国家的支持，政府的帮助，所以我国的产业才能如此发展，能够将马铃薯变成重要的农作物。1.2国内外研究现状我国马铃薯的产量可以称得上是世界之最，所以对于马铃薯的分类分级的工作需求非常之大。在如今我国的发展阶段，我国对于马铃薯有两种处理方式：一种是采用人工处理，经过人工处理分级挑选的马铃薯品质好，但是要消耗大量的人力，费时费力，并且由于人力工作缓慢，经过漫长的挑选，可能马铃薯中途会发生发芽，腐烂等问题，这些有问题的马铃薯要及时处理，销毁一部分马铃薯之后，也会造成一定的损失；第二种是采用机械震荡，机械震荡的方法省时省力，能够在很短的时间处理大量作业。但是机械震荡分级目前发展并不完善，因为震荡时会有一些外部力量，造成马铃薯的外部被破坏，使马铃薯在分级过程中造成二次损伤，马铃薯在下落的过程中也容易造成损伤，并且机械庞大，操作人员素质不同，可能会对操作人员造成伤害。所以机械结构的轻便安全也是我们所研究的一个问题。我国对于农产品的品质研究以及检测要比国外晚几年，并且有一些属于理论研究，并未投入实践，所以我国现在比较落后的生产技术制约了我国马铃薯经济的发展，如今我国的首要任务，以及主要研究方向是如何对马铃薯进行生产分级检测。不过在最近几年，我国计算机技术以及农业技术在飞速发展，在马铃薯的分拣筛选的自动化领域有了不少的成就，国内计数的技术相对成熟一些，有基于传感器的水泥袋计数器，还有48进制计数器，以及红外感应计数器，这些都取得了不少的研究成果。但是在马铃薯分级的效率，安全，以及无损伤方面还是有一些欠缺。所以这些也是我们的研究方向。目前，国外对于计数以及无损检测有了较高水平的发展，出现了多种多样的计数方法，有自己发明的，有从国外学习所得的。国内外技术器械发展迅猛，这使计数设备得到进一步发展。同时，国外的伺服驱动水平也要高于国内，针对于伺服控制的研究国内起步晚于国外，但是我国应用量广，所以各项技术在使用的同时飞速发展。国外有些伺服系统可在高温高压下工作，并且有一些电磁阀可以在零点几毫秒之间进行开关的操作，大大提升了系统整体的精确性。国外的一些有关计数器的发明与发展要比国内先进，产品也比较精密。比如累积计数，循环技术，这些技术的发明大大提高了生产生活的效率，方便了人们的工作。1.3应用价值及应用前景现阶段马铃薯分级机有三大类别，一种是基于视觉的马铃薯分级。基于视觉的马铃薯分级机主要依靠各种软件，通过识别马铃薯外部的大小，形状进行分级。图1.1网眼式马铃薯分级机第二种是网眼式马铃薯分级机，这种分级机首先在国外使用，其中以德国起步最早。它的优点是可以随意调节分级的大小，并且能够边分级边进行清洗。但是缺点是在机器的旋转过程中，马铃薯容易出现破皮，损伤等情况，发生发黑，霉变，造成一定经济损失。如今有的筛选机器增加了橡胶，可以减少马铃薯外部的损伤，降低了经济损失，从而达到比较不错的分级效果。图1.2拨辊推送式马铃薯分级机这种辊式分级机分三个等级，并且三个等级的大小都可以进行调节，不会产生堵塞，破皮等现象，分级效率较高，经济效率比较高。这三种市面上存在的马铃薯分级机，基本都是通过传送带和机械振动来分级，并且没有技术系统，无法估计产能；在分级的过程中，容易对马铃薯造成损害，给农民或者企业带来经济损失。并且有一些分级机加工并不准确，精度不高，造成漏判误判，还需要第二次人工操作，并且要人工称重计量总产量，所以现阶段我国并未达到一体化。需要我们不断努力，研制新的马铃薯分级计数系统以及机械。1.4论文的主要内容本论文的主要内容为基于马铃薯快速无损检测自动分级机的控制系统，包括硬件系统和软件系统设计，主要介绍如下：第一章：绪论。第二章：系统总体方案设计。第三章：系统硬件设计。第四章：计数系统设计。第五章：仿真和调试。第六章：总结。第2章总体方案设计2.1系统需求分析本设计主要是马铃薯自动分级检测的硬件系统和软件系统，包括整体电机启停控制、分级启停功能以及分选速率调节控制功能，保证马铃薯分选系统正常运行；对马铃薯进行精度高效的分级输出，在马铃薯按等级输出的同时，对输出的马铃薯进行数量统计。2.2总体方案设计马铃薯自动分级计数是马铃薯分级机的最后一个步骤，所以马铃薯途中的运输传送系统十分重要，在马铃薯运输回来之后对马铃薯进行计数统计，通过马铃薯的大小以及计算的数量，从而可以预估整个马铃薯的产量。系统的总体框图如图所示：图2.1总体框图2.3机械分级部分设计机械部分主要是对马铃薯进行大小分级，并将马铃薯由传送带运输到计数部分。马铃薯的分级部分包括进料口，爬坡滚轴输送机，毛刷输送机，马铃薯收集机，马铃薯分级输送机，以及收料箱。收料箱收集经过清理分级的马铃薯，由收料箱下方的传送皮带传送到计数系统。机械结构简图如图所示：图2.2马铃薯分级机械部分结构简图投料口2.爬坡输送机3.去土毛刷4.软刷除土输送机5.马铃薯收集器马铃薯分级输送滚轮7.分级收集箱 马铃薯分级的机械部分，因为有多个工作区域，所以每个区域设置单独可调的电机，使每个传送带能够独立启动和停止，并且每一节传送带的速率都可以让使用者自主调节，每个部分的设计及作用为：投料口：投放从地下收获来的马铃薯，使马铃薯落到爬坡输送机上。爬坡输送机：运输刚刚投放的还未清洁的马铃薯。去土毛刷：通过滚轴和传送带使马铃薯翻滚向前运动，用毛刷刷掉马铃薯上附着的大量泥土。软刷除土：继续处理去土毛刷工作后的马铃薯，并且刷子比去土毛刷软，进一步清洁马铃薯的表面。收集器：收集经过了两次除土作业的马铃薯，并且通过传送带传送到下一工作步骤。分级输送滚轮：在这里对马铃薯进行最终的分级。这里有七个滚轴，并且七个滚轴的间距不同，由电机带动滚轴转动，马铃薯运送到足够大的滚轴中间便会落到下方的分级收集箱中。拨辊之间的间距分别设置为35mm，45mm，55mm，65mm，75mm，85mm，95mm，即马铃薯分为六个等级的大小。分级收集箱：经过分级的马铃薯分别落到对应等级大小的分级收集箱中，分级箱下方设置传送带，将分级完成的马铃薯传送到计数系统中去进行计数处理。2.4控制部分设计控制部分包括控制系统中硬件的选择以及软件的设计，其主要研究内容有：继电器控制：这个设计的主要控制部分采用单片机，选用型号为AT89C52，使用单片机控制继电器，继电器控制气缸上升下降，这样能够精确的对马铃薯进行分级计数。元器件选择：对每个部分选择合适的元器件，并对元器件进行介绍。（3）电路的设计：将各个元器件通过电路连接，通过单片机进行控制。（4）控制系统设计：也是计数系统的设计，是本次设计内容的重点。计数系统能够精确的计算分级好的马铃薯个数，并且达到一定数量会发生报警，方便打包运输，并且方便计算总产量大小。第3章系统硬件设计计数系统硬件的设计包括控制器气缸的设计，还有计数器系统的设计，包括继电器，定时器，以及液晶屏显示。为了能够精准的控制分级气缸的上下运动，本设计采用51单片机对继电器进行控制，从而控制气缸的起落，使气缸能够被精准控制。所以说，对气缸的控制就是对继电器的控制。本设计的目的是为了马铃薯农能够更好的估计马铃薯产量，并且按照马铃薯的大小进行同意的打包保存，所以在马铃薯的分级输送过程中要对马铃薯进行计数，通过对六个级别马铃薯个数的汇总以及各个级别马铃薯的平均重量来预估本次马铃薯的总产量，所以这次的计数系统是本次设计的主要内容。因为马铃薯在分级过程中基本处于不间断的投放，所以计数系统也在不断工作，而计数系统最重要的就是对于气缸以及光电感应器的控制，所以对于气缸的设计十分重要，将会影响整个计数系统的效率和精度。由于前方的分级系统将马铃薯按照大小分成了六个等级，所以要对不同等级的马铃薯分别设置不同位置的传送带，并且不同的马铃薯对应不同的信号，通过信号刺激光电感应器，控制对应的气缸进行升降，从而控制马铃薯精准输出。3.1气缸的设计及硬件的选型马铃薯在机械分级部分经过去土操作后进入分级系统，经过拨辊分级的马铃薯经过收集箱的收集后，分别下落到对应的传送带中，在马铃薯下落过程中会发生滚动弹跳等现象，所以在传送带周围设置大约20cm的保护罩，防止马铃薯弹出。在分级箱的传送带口设置传感器，将对应的传送带信号传输给计数系统，从而控制对应的气缸下落，为马铃薯进行分级打包。气缸部分包括气缸，传送带，支架，闸板，.步进电机，光电感应器3.2气缸的设计为了保证马铃薯能够进行精确的计数和下落，气缸的控制尤为重要，原理是通过对继电器的控制从而控制气缸的充气放气，最后带动对应的闸板上升下降，使马铃薯离开传送带，下落到对应打包箱中。当控制电路接收到前方传感器传送的电信号之后，控制电路通过单片机的控制来控制电磁继电器的吸合，从而带动闸板运动。当马铃薯输出完成之后，控制电路通过延时函数再次控制继电器带动闸板向上运动，完成一个完整的分级计数周期。他们的工作原理如图所示： 图3.1气缸控制原理图3.3继电器选型继电器是通过电信号来进行控制的\t"/item/%E7%BB%A7%E7%94%B5%E5%99%A8/_blank"器件，当输入量达到继电器的控制要求，被控量就会发生变化。继电器在电路控制中联系着控制系统以及被控制的变量，所以可以将二者相互联系，所以他大多数会作为控制器出现在电路中。他的工作原理实际上是用小电流的变化去控制大电流，所以在电路中可以保护电路，如今的继电器在电路的控制方面起着十分大的作用，是非常重要的电路元器件。继电器作为控制元件大致有下列功能：1）能够扩大电路的控制范围：通过继电器的不同接法，可以控制好几个分路中的电路。2）可以自动化的与其他电器相互配合进行电路的控制。3）总结信息：当电路中的信号较多时，可以将信号汇总以后，完成最终的控制效果。4）放大控制信号：有些继电器十分灵敏，可以将是分校的信号接收以后对整个电路进行控制。当今市面上继电器的种类为：电磁继电器：是十分常见的种类，通过电流产生电磁铁，电磁铁可以和继电器中的衔铁进行吸合，从而控制电路的连接和断开。固体继电器：将输入输出隔离，但是继电器中没有机械运动。3）温度继电器：当它的工作温度发生变化的时候，它会按照温度的变化发出固定的信号。4）时间继电器：当输入信号发生变化的时候，继电器不是马上作出反应，而是到了规定时间发生变化，对控制电路发出信号进行控制。5）\t"/item/%E7%BB%A7%E7%94%B5%E5%99%A8/_blank"高频继电器：损耗很小，两种频段可以随意切换。通过最终的考虑和选择，选择小型的电磁继电器便能满足设计需求，电磁继电器的工作原理都是相同的，因为他们的结构大体相似，电磁继电器的内部结构如图所示:图3.2电磁继电器结构图当信号电源发出电信号后，控制电路连通，电流环绕铁芯，形成电磁铁，由于控制电路的连通，电磁铁产生磁性，和电磁铁进行吸合，因此电磁继电器连通，此时工作电路导通，开始进行工作。当信号电源消失时，电磁铁不再通电，磁力消失，在弹簧的作用下衔铁被弹起，从而使工作电路的触点分开，此时工作电路停止了工作。所以电磁继电器就是通过电磁感应产生磁性，将铁芯变成电磁铁，然后进行吸合断开等步骤进行电路控制。所以电磁继电器能够实现远程控制，高低压控制，以及其他一些控制。3.4气缸的选型马铃薯分级计数是通过闸板上升下降从而进行马铃薯的精确计数和分级，而闸板的控制需要依靠气缸来控制。对于气缸的选择，首先要确定的是气缸所提供的力要比系统所需要的力大一些，这样才能够保证满足工作的需要。如果选择气缸过小，就不能保证闸板准确及时的下落和抬升，造成分级计数不准确，甚至会对马铃薯造成损伤；如果选择气缸过大，那么就会造成资源的浪费，并且体积越大设备越笨重，所以应该选择合适大小的气缸。本次设计选用的是SC标准气缸，其原理图如图所示：图3.3SC型双作用气缸结构图3.5继电器控制和计数器的控制经过对经济成本和使用灵活程度两方面的考虑最后决定选择选用AT89C52单片机对电路进行控制，AT89C52单片机是一个工作条件为低电压但是性能高的单片机，能够反复编写程序，而且编写非常方便快捷，可以用软件直接进行编辑和下载，兼容标准的MCS-51指令系统，AT89C52单片机在当今的控制方面和编程方面有着十分广泛的应用。AT89C52有40个引脚，32个外部双向端口，3个可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，可以反复编程，可以清空可以输入，因此可以重复使用，降低了成本。AT89C52的主要管脚介绍：P0口和P2口都是双向口，都可以驱动多个逻辑电平。P

P3口是一-具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，也可以作为输入端口使用。

P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的是它的第二功能，如下表所示。表3.1P3口引脚第二功能引脚号第二功能P3.0RXD(串行输入)P3.1TXD(串行输出)P3.2INT0(外部中断0)P3.3INT1(外部中断1)P3.4T0(定时器0外部输入)P3.5T1(定时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）程序存储器：在单片机中，如果EA接地，那么程序的读取是在外部，如果EA接VCC，那么程序读取从内部开始。数据存储器：AT89C52是一个有256字节的RAM，并且是高128字节，与特殊功能寄存器具有相同的地址。定时器和计数器：在AT89C52中，可以对外部事物进行计数，并且定时器也是靠计数来实现的。3.6单片机最小系统本次控制系统选择AT89C52单片机进行整体控制，AT89C52内部结构如图所示：图3.4AT89C52内部结构“单片机最小系统，称为最小应用系统，是用最少的元器件组成一个系统，但是系统能够正常运行。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括:单片机、电源、晶振电路、复位电路。在本次设计中的AT89C52单片机最小系统如图所示：图3.5单片机最小系统首先，复位电路有两种连接方法，分别为手动和上位，通过电容放电进行复位。本次使用的电容大小为20μF。对于晶振来说，晶振是和单片机同时进行工作的，在单片机工作的时候，晶振工作产生单片机工作的时候需要的频率。本次设计采用12MHz的晶振，从而对时间达到较为精确的控制。3.7按键电路设计 经过对系统设计的考虑，本次设计使用独立按键。这样的好处是电路清晰明了，连线简单；并且对于程序的编写能降低难度，对系统可以灵活控制，每一个独立按键代表一个光电开关，按键电路仿真图如图所示：图3.6按键电路3.8继电器控制电路电磁继电器在对于闸板和气缸的控制非常重要，所以继电器的控制电路中要注意很多问题。经过考虑，继电器控制选用了PNP型三极管，通过这种方式对电磁继电器进行驱动。为了防止工作中继电器烧毁之类的问题，在设计中首先在继电器两端并联一个反向二极管，这样可以对继电器进行必要的保护了。当AT89C52输出低电平时，三极管导通，继电器的线圈通过电流，产生电磁场，在电磁的作用下进行吸合。当单片机产生高电平的时候，三极管截止，此时继电器线圈中没有电流通过，磁力消失，这样的话继电器就会断开。图3.7三极管控制继电器电路 3.9气缸控制电路本次设计采用proteus7.10进行仿真验证，由于仿真软件proteus7.10中没有气缸这一原件，所以使用二极管来代替气缸，模拟控制电路中电磁继电器的吸合和断开。二极管代替气缸的仿真电路如图所示：图3.8气缸控制电路发光二极管的两端分别接着电磁继电器和地线，当系统开始工作的时候，单片机通过控制电信号的传输，从而对继电器控制开关，然后二极管就可以模拟气缸工作，发光二极管点亮代表气缸带动闸板向下运动，发光二极管熄灭代表气缸回到原来的位置，并且闸板的动作时间和发光二极管点亮熄灭的时间保持一致，这样就达到了对闸板的精确控制。3.10报警模块电路因为本次设计从生产实践方面出发，考虑到马铃薯的打包会有固定数量或者重量，所以本次设计增加了报警提醒功能。在每一级马铃薯收集中最大值，当对应统计值达到最大值，触发报警装置进行报警。当马铃薯的收集数量达到单级最大值的时候，会出发报警装置。而当马铃薯总体输出达到另一最大值时，也会触发报警系统进行报警。报警系统触发以后，蜂鸣器发出警报，做出及时提醒。报警装置电路设计如图所示：图3.9报警模块电路图第4章计数系统软件设计4.1软件总体设计本次软件的部分包括计数器，键盘，LCD液晶显示屏，报警模块，延时函数。定时器的作用是对气缸进行完美控制：键盘主要控制系统的启动和停止以及计数系统的归零：LCD显示屏主要显示马铃薯已经计数的个数：报警模块主要当技术个数达到峰值时进行报警处理；延时函数主要控制电磁继电器的工作时间。本次设计采用AT89C52单片机进行控制，因为条件问题不能做出实物，使用仿真验证，在仿真验证中，使用发光二极管代替气缸的位置，通过发光二极管的点亮和熄灭，模拟气缸带动闸板的上升和下降。4.2马铃薯分级输出控制模块设计通过分析考虑，本次设计采用AT89C52作为控制核心，通过对电磁继电器的控制从而控制发光二极管的亮灭，使用发光二极管模拟气缸动作。通过对气缸的精准控制从而控制闸板的起落，使马铃薯精确分级，落入相对应的打包分级箱中。马铃薯的分级计数系统控制系统原理图如图所示：图4.1马铃薯的分级计数系统控制系统原理图4.3计数器\定时器马铃薯能否精确分级，对气缸的控制是关键，为了能够精准控制气缸的动作，本次设计采用定时器对气缸进行控制。单片机中的计数器可以作为定时器也可以作为计数器，但是这两个不能同时进行。定时器的工作原理是接收到脉冲信号后计数加1。脉冲信号的来源一个是晶振提供的脉冲，另一个是外部提供的脉冲。计数器有两个控制寄存器，在计数器中，TMOD用于控制工作方式的选择，可以选择计数模式或者定时模式；TCON用于控制工作状态。4.4计数模块设计 本次计数系统模块设计，通过光电开关触发信号，当对应等级的马铃薯被对应光电感应器检测到时，光电信号反馈给光电开关，然后将电信号传递给单片机，经过单片机执行程序，记录好马铃薯的对应等级的个数。计数系统的总体框图如图所示：图4.2计数系统总体框图4.4.1光电开关检测模块的设计红外光电开关按检测方式有很多种：1.对射式，分为两个点，一个为发射，一个为接收，它的优点是距离远。2.镜面反射式，发射和接收在一起，对面放个镜面，靠是否反射回光线判定。3.漫反射式，发射和接收在一起，它要靠被检测物反射回来的光来判定；所以检测距离很近。按光线分：红光，或者红外光。激光传感器一般不和光电开关一起考虑。综合考虑尺寸，传感方式传感范围安装方法之后，本次设计选用了较为常见的E-18D80NK-N型红外避障传感器。其内部原理如图所示： 图4.3红外传感器内部原理图本传感器额定电压5V，工作电流10-15mA，驱动电流100mA，最大感光距离80cm。在和单片机相连时，需要串联电阻，对其进行保护。光电开关检测系统流程图如图所示：图4.4光电开关检测系统流程图4.4.2显示模块的设计显示模块的选择较多，但是也比较简易，当前常用的显示器有数码管显示器，LCD液晶显示屏，LED显示屏，他们的功耗驱动各有不同，并且应用场景也有所不同。数码管显示器：数码管显示器多为发光二极管做成的，有动静两种形态的驱动形式。也可分为7段数码管显示和8段数码管显示，由于本次设计计数较多，所以最终决定数码管显示。LCD液晶显示屏：是我们常说的液晶显示屏，英文简称为LCD是一种应用十分广泛的显示器。现实中电视电脑空调之类的很多屏幕都是在用这些。并且因为适用范围广一个用的地方较多，所以现在的屏幕都比较节能，并且十分清晰，基本没有辐射。并且他的节能也比较符合本次的设计。LED显示屏：有三大模块组成，分别是主控箱，扫描板，以及显示控制装置。它的寿命很长，能够长时间的进行使用，能够很容易的进行控制，并且画面也很清晰。综合三种显示屏的优缺点，最后选择操作简单且功耗低的LCD液晶显示屏，选择的显示屏型号为LCD1602显示器。4.4.3显示器介绍LCD1602液晶显示器是一个小的液晶显示器，是一个液晶模块。他将所需要的元器件都放到了一个PCB板子上面，包括一些电容和电阻元件，并且直到成本不高，价格低廉，但是使用寿命很长，符合我们的使用要求。图4.5LCD1602液晶显示器LCD1602具有16个引脚，他的各个引脚功能如表所示：图4.1LCD1602液晶显示器各个引脚功能引脚序号功能1VSS为地电源2VDD接5V正电源3液晶对比度调节端口4寄存器功能选择端5读写功能选择端6使能信号端7-14D0~D7为8位双向数据线4.4.4按键模块设计按键可以分为两种，一种是有触点的触点式按键，另一种则是无触点按键，像我们常用的一些机械结构的开关，都是触点式开关；电器开关，触摸按键等属于无触点式按键。按键的作用有控制作用和输入作用，在本次的设计中，由于用到的按键数量并不多，而且单片机的I\O口十分充足，所以本次设计采用独立按键。单片机在检测信号的时候，I\O口可以作为输入端口，也可以作为输出端口。在设计仿真的时候，案件两端接入I\O口和地线。当按键按下的时候，与按键相接的端口就会变成高电平，当单片机程序检测到了电平变化，就会执行相应的程序。按键执行的流程图如图所示：图4.6按键系统流程图4.4.5计数模块设计计数系统总体电路设计如图所示，当计数系统的光电开关触发时，计数加1，在LCD液晶屏上显示出来进行实时显示，LCD1602显示器与单片机P0口相连，数据端连接具有保护作用的电阻。报警模块与P2口相连，蜂鸣器装置与P3.7口相连，P3.2连接总控制开关，按下后液晶屏幕开始工作。当计数系统达到最大值9999，系统会自动进行清零操作，重新下一轮计数操作。并且在现实应用中，马铃薯达到设定值就会打包，进行人工清零，基本不会达到最大值9999.并且每一级的马铃薯最大分级个数可以在系统程序中任意修改。图4.7计数系统电路第5章调试和仿真本次设计在第三章第四章已经对硬件和软件的设计进行了详细的介绍，本次设计将会把硬件软件结合起来，做成仿真程序，验证本次设计是否切实可行。本次的程序使用C语言进行编程，使用的软件是Keil公司开发的Vision4，仿真电路图的制作使用的软件是proteus仿真软件简介Keil公司的Vision软件，可以完成对单片机的开发工作，可以对单片机进行编程，生成可以执行的hex.文件。Proteus是我们常用的仿真软件，使用起来轻快便捷，可以进行电路仿真，也可以做模型，还可以制作pcb板，是一款十分便捷智能的软件。5.2仿真步骤马铃薯的计数主要是依靠对气缸的控制进行的，而控制气缸最主要的是能控制继电器的精确吸合。首先第一步，按照设计目的，设计电路原理图。包括以下步骤：（1）新建项目，选择图纸。（2）放置电子元器件，并且放置的电子元器件符合设计要求，且随时可以改变，移动，旋转。同时放置电源和地线。（3）布线。将电子元器件按照设计连接起来，并且尽量连接简单，规矩。（4）设置元器件属性。（5）检查存储。电路图设计完成之后，要进行编程，本次编程是基于单片机的C语言编程。在完成编程之后，要生成hex.文件，将hex.文件下载到原理图的单片机中，然后进行仿真操作。仿真过程中因为proteus没有气缸，所以用发光二极管代替。通过二极管的亮灭来表示继电器的吸合断开。对马铃薯的最大统计值进行设置，本次为了测试简便，设置为8，当计数达到8时，报警器进行报警，并且发出提示音如图5.1右侧，当总量达到12时会发出另一种报警音，本来应该是9999才会发出，但是为了仿真简便，调成了12，如图5.1左侧，仿真结果如图所示：图5.1仿真结果 总结本次论文是马铃薯自动无损检测控制系统的设计，本次设计设计了两个部分，一个是机械部分，一个是软件部分，主要设计的是软件系统，在软件系统中准确的控制了电磁继电器，电磁继电器就可以带动气缸，达到了让闸板精准下落和上升的目的，计数系统中通过将光电开关作为检测装置，成功的实现了对马铃薯的计数分级统计操作。这次毕业论文对设计进行了硬件部分的介绍和软件部分的介绍。通过对操作环境以及经济要求等方面的考虑，选择了合适的硬件进行控制，可以保证在工作中达到经济最大化，并且降低了成本。得到了这个选题之后，自己去网上查阅了很多这方面的资料，看了很多的实物视频，对自己要设计的东西有了一些大致的思路，然后从系统的各个组成部分入手，分别去看了一些每个部分有关的资料，弄懂了马铃薯分级计数控制的原理，然后开始进行总体设计。首先自己对硬件部分有了大致的想法，然后通过CAD画出了大概的结构，然后开始对电路设计，其中也包括需要的元器件选型，最后进行程序的编辑。(3)系统软件的设计方面，首先选择了自己接触过并且比较熟悉的单片机，然后制定合理的方案，编写对应的程序，设计分级输出的仿真电路，因为所用的仿真软件里没有气缸这个原件，所以经过选择，为了能够更加直观的表达，最后用发光二极管代替气缸，完成最后的仿真测试。(4)采用AT89C52单片机来控制系统，选择光电开关作为信号触发器，用来检测马铃薯在传送带上的通过情况，从而进行计数。选用LED液晶显示屏，对马铃薯计数结果一目了然，简单明了，而且安装方便，功耗低，实现了成本低的目标。通过仿真结果，能证明该系统可以正常运行，并且计数系统报警系统十分灵敏，达到预设值时可以及时报警，保证了分级工作的进行。工作本系统还有许多的不足。因为自己能力的不足，系统所能够实现的功能并不是十分的完善，有些地方做的并不够完美，今后我会努力学习，把自己学到的东西更加灵活的运用起来，希望通过以后的学习，逐渐完善这个系统。

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