工业流水线计数运输车的设计与实现毕业设计.docx

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工业流水线计数运输车的设计与实现毕业设计

摘要

在制造业高度繁荣、工业智能控制蓬勃发展的今天，市场的变化、技术的更替都无时无刻不在影响着工业智能控制向前发展的方向。

而依托用户的使用需求和使用习惯，无疑已经成为众多工业智能控制供应商的主流选择。

今天，智能控制主流产品也在不断满足用户需求的前提下发生着变化。

虽然PLC占据主流，然而嵌入式智能作为过程控制的典型系统积极向上拓展，也越来越多地扮演及其重要的角色。

低成本的单片机走入了大小工厂工业智能控制领域。

其中流水线作业中也不乏单片机的智能运用。

今天的设计是基于单片机的工业计数运输车。

工业流水线计数运输车采用STC89C54作为核心器件实现对运输车的自动控制，以实现其既定的性能指标。

安装自制光敏三极管传感器计数装置，货物装运到指定数目，小车开始按指定路线运行。

小车前端安装两个SL-89型号光电对管传感器，利用光电传感器来采集轨道信息（黑色边界），单片机实时采集光电传感器传来的信号，分析所设固定轨道，到达指定地点，在原有直流电机的基础上，采用PWM调速法进行调速。

多次试验，最终确定合适的脉宽和占空比，基本能保证小车在所需要的速度范围内平稳前行。

该运输车计数传感器使用四对光敏三极管组合而成，每对组合包括一个发光二极管和一个接收的光敏三极管，在其中间有东西阻隔的时候（即货物通过的时候），传感器会传出一个低电平，四对三极管增加其精确性。

单片机在得到信号后，通过数码管显示货物数目。

达到指定数目后运输车运输货物到指定地点，以完成工业流水线上货物的计数运输的功能，具有广泛的应用前景。

关键词：

单片机；SL-89；PWM；光敏三极管

Abstract

Today,intelligentcontrolmainstreamproductsareconstantlymeettheneedsoftheuserpremisechanging.AlthoughPLCoccupythemainstream,howeverembeddedintelligenceascontrolintheprocessoftypicalsystempositivedevelopment,alsomoreandmoreimportantroleplayand.Lowcostintothesizeofthesinglechipmicrocomputerfactoryindustrialintelligentcontrolfield.Amongthemthereareinlineoperationofsinglechipintelligentuse.

IndustrialassemblyusedasthecoreSTC89C54vehiclecountingdevicetorealizethetransporterautomaticcontrol,inordertorealizeitsestablishedperformanceindex.Installationhomemadelightactivatedtriodesensorcountingdevice,thegoodsshipmenttospecifiednumber,thecartostartthedesignatedrouteoperation.ThesmallcarfrontinstalltwoSL-89modeltothephotoelectricsensor,usingphotoelectricsensorstocollectrailinformation（blackborder）,microcontrollerreal-timeacquisitionphotoelectricsensorsignalscoming,analysisoffixedorbitset,reachthedesignatedplace,intheoriginaldcmotor,andonthebasisofusingPWMcontrolmethodforthespeed.Manyexperiments,eventuallydetermineappropriatepulsewidththanofempty,basiccanguaranteeinthespeedofthecartorangeonsmoothly.

Thetransportersensorusetocountfourlightactivatedtriodecombinationandinto,eachunionincludesaledsandareceivedlightactivatedtriode,inwhichthereissomethingbetweenthecutofftime（thatis,thegoodsthroughthe）,sensorwillspreadalowlevel,increasetheaccuracyoffourtransistor.SCMingetsignalafter,throughthedigitalpipedisplaythenumberofgoods.Asspecifiednumbertransportertotransportgoodsafterthedesignatedplacetocompleteindustrialassemblylineofgoodsonthecountofthefunctionofthetransportation,hasabroadprospectofapplication.

Keywords:

SCM;SL-89;PWM;Lightactivatedtriode

目录

摘要I

AbstractI

1绪论1

1.1论文研究的背景与意义1

1.2本设计的工作原理1

2主要模块的方案设计与论证2

2.1主控芯片的选择2

2.2计数传感器选型3

2.3电机驱动模块3

2.4循迹模块4

2.5机械系统4

3系统整体设计4

3.1系统整体设计方案描述4

3.2系统电路原理图5

4主要电路设计8

4.1最小系统模块8

4.2驱动电路8

4.3计数传感器模块9

4.4路线检测模块10

4.5LCD数码管显示模块11

5系统软件设计12

5.1系统主程序流程图12

5.2小车循迹流程图14

5.3中断程序流程图15

结论16

参考文献17

致谢17

附录源程序18

1绪论

1.1论文研究的背景与意义

随着国际主流智能控制供应商与产品用户的关系日趋紧密，各种智能控制方式层出不穷。

而且在国际制造业发展智能控制的推动与相关部门的指引下，智能控制行业对于发展嵌入式智能也有了更深层次的理解。

随着国际竞争激烈化，生产制造业已经开始将嵌入式智能控制的推进作为发展要务。

嵌入式智能已经成为智能控制产业中增长最快的市场之一，也是目前智能控制市场上值得关注的市场之一。

适于发展智能控制产业的市场具有三个特点：

高技术性和专业性，非主体性和关键性，应用普遍性和集成性；其发展途径为从“硬”开发到“软”开发，从销售型经营到服务型经营。

工业生产的智能自动化可以使企业将更多的人力资金投入到新产品的研发方面。

大大节省了人力成本。

而且成熟的工业自动化也增加了产品的安全可靠性，嵌入式的加入试生产线更具有灵活性、高效性。

嵌入式走入工业流水线已成为我国当前智能控制产业发展智能控制必然的选择。

制造业一直是能源消耗的大户，也是二氧化碳的主要“生产者”，如何降低“碳的生产”是摆在企业面前的重要难题。

先进的科技技术正是改善低碳现象的有力武器。

在制造业中，这种技术正是先进的工业智能控制技术。

在全社会提倡建立低能耗、低污染的绿色低碳经济背景下，如何在制造业中利用先进的智能控制技术降低能源消耗的命题，也是智能控制转型所必须要思考的问题。

低碳经济是世界发展的趋势，是国家提倡的重点，也是企业转型的亮点。

随着企业技术改造的进行，在传统的智能控制市场将出现一次契机，出现新的市场机会。

特别是在节能减排、打造绿色的“数字化企业”方面，智能控制产业将有巨大的机会。

未来二十年，随着中国人民生活水平、人均寿命的不断提高以及城市化进程加快人，两化融合的推进，这些都将成为驱动智能控制不断发展的因素。

总而言之，在制造业高度繁荣、工业智能控制蓬勃发展的今天，市场的变化、技术的更替都无时无刻不在影响着工业智能控制向前发展的方向。

一种高效高速的生产方式已经决定了一个工厂一个企业的生死存亡。

计数运输车大大节约了货物在工业流水线上的时间，相信在工业领域有着不小的发展与空间。

1.2本设计的工作原理

本系统主要由两部分组成，产品计数显示部分和产品运输部分。

产品计数显示部分由自制的光电传感器将待测的物理信号转换为光电信号并经一些模拟电路变为单片机可以接收的信号进行处理。

具体工作过程为：

传感器由四对发光二极管和光敏三极管组成，每个二极管与三极管一组，二极管发光，三极管接收到光线的时候导通，当产品通过传感器中间的时候，通过模拟电路转换成电压信号传给单片机，单片机分析所得数据通过led数码管显示计数。

产品运输部分由智能循迹小车按指定路线运输产品到达固定位置。

具体工作过程：

当产品计数到指定数目，首先发出报短暂的蜂鸣声，以示启动运输，小车前端左右各安装一个SL-89型号光电对管传感器，利用光电传感器来采集轨道信息（黑色边界），使运输车始终保持在轨道内运行到指定地点，运输车结构为后轮驱动，前轮调整角度。

驱动采用L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波控制，电源由外接四节五号电池组成以保证运输车稳定平稳运行到指定地点。

2主要模块的方案设计与论证

2.1主控芯片的选择

方案一：

选用一片CPLD（如EPM7128LC84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。

CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发。

但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。

同时，CPLD的处理速度非常快，而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在这一点上，MCU就已经可以胜任了。

若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。

为此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想。

方案二：

采用低端contextM3系列芯片，优点是IO口多，可充分拓展外部电路，缺点是没有外部低电平触发中断且价格比较昂贵。

在综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后，我们决定采用一片单片机，充分利用STC89C54单片机的资源。

方案三：

采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。

充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。

这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。

因此，这种方案是一种较为理想的方案。

针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统，需要擅长处理多开关量的标准单片机，而不能用精简I/O口和程序存储器的小体积单