间歇式包装机自动控制部分的设计毕业论文(编辑修改稿)

间歇式包装机自动控制部分的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

了模式之后，选择对长度进行设置，设置一个三位数的长度，点击开始键可以进行包装，包装过程为：包装袋输送所设置的长度后，电机停转，进行切割包装，当包装完成后自动进行下一个的包装。 在包装过程当中可以暂停，如需重新设置长度需要清零后，再重新进行设置。 连续式包装设计框图如图 所示。 图 连续包装模式框图 模式二为色 标控制式包装，通过键盘确定为此模式之后，步进电机开始转动，当有物体通过色标检测口时，检测到物体上红色标记时，步进电机停转进行切割包装，当包装完成时再继续运送包装袋，进行下一个物体的包装。 色标式包装设计框图如图 所示。 图 色标包装模式框图 键盘确认为色标包装模式 检测是否有色标 通过 有色标时步进电机停转，延时后在转动 无色标时步进电机一直匀速转动 键盘确认为连续包装模式 输入包装物体的长度 步进电机转动长度对应的角度 液晶显示包装长度及电机状态 沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 8 第 3 章 硬件电路设计 硬件电路设计方案 该系统通过 4*4 键盘输入，通过行列扫描将其结果输送给单片机，再通过单片机控制步进电机转动指定的角度并且用单片机控制 12864 液晶显示出其转动角度所对应的长度 以及包装机的运行模式。 电源模块 电路中的 单片机 AT89C52 的工作电压是 +5V，根据稳压电源的 原理 设计要求及其技术指标，结合本系统的功率 需 求及安装方便实用，本 次设计需要 得到直流 +5V和 +12V 电压。 提供给 AT89C52 芯片、步进电机及其他 相关 电路。 如图 ， 220V 交流电压通过变压器先进行一个降压，降压之后接一个保险丝 FU1，当电压过高时，电路自动切断，当电压满足要求时，通过整流管进行整流，因为左上角二极管截止，正电流从右上角的二级管流向 7805芯片，再流向左下角的二极管从而形成 了一个闭合的回路；而负电流则从右下角的二极管流向 7805芯片再到左上角的二极管形成回路。 电压通过整流管之后再进行稳压得到一个稳定的电压，然后再经过 7805芯片得到一个 5V 电压，最后再进行一次稳压，使得到的 5V 电压更稳定。 5V 稳压电路如图。 图 5V 稳压 电 路 沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 9 12V 稳压电路的原理和 5V 稳压电路原理基本相似，这是把 7805 的稳压芯片改为 7812 稳压芯片便可以得到 12V 的稳定电压。 12V 稳压电路如图 所示。 图 12V 稳压电路 单片机最小系统 AT89C52 是当下最常用以及最多见的单片机的一种，它具有 8kd 的内存并且是CMOS8 位的单片机。 具有可擦除性。 它还具有两个定时器（计时器），在当下的电子产品中有着十分广泛的运用。 AT89C52 共有 40 个拐角单片机，它的最小系统是指给此芯片接上时钟电路和复位电路之后所形成的系统。 AT89C52 引脚图如图 所示。 图 AT89C52 引脚图 沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 10 时钟电路 时钟电路对于单片机而言，就像心脏对于人一样，单片机执行一条指令需要两个时钟周期，没有了时钟电路也就不存在时钟周期，这将使单片机 无法正常工作。 时钟信号又被分为内部振荡和外部振荡。 单片机内部 具 有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大电器的输入端和输出端。 如图 所示，用两个 15pF 的电容和一个 的晶振并联，使其形成一个并联的谐振电路， 实现振荡，从而输出一个时钟，这样就可以得到时钟电路。 时钟电路如图 所示。 图 时钟电路 复位电路 为了 使单片机内的一些特殊的寄存器可以正常使用 ， 就必须对电路进行一个初始化，也就是 复位电路，复位后可使 CPU 及系统各部件处于 初始化的状态以保证后续可以进行正常的工作。 单片机的复位电路是需要外接电路的，本次设计采用的是高电平复位。 如图 中 R17， R16 和 C3 组成上电复位电路，其值 R17 取为 100Ω， R16取为 1kΩ和 C 取为 10uF， R17 的左端需接一个高电平， rest 端口接 52 单片机的 rst口。 沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 11 复位电路如图 所示。 图 复位电路 键盘电路 矩阵键盘就是一个 4 行 4 列的键盘，相对于独立键盘，它可以增加 IO 口的利用率，独立的键盘每一个都需要一个 IO 口，而矩阵键盘利用它的行列的特点，可以增加一半的 IO 口利用率。 用 AT89C52 单片机 的 P1 口 接 4*4 矩阵键盘 ， 接矩阵键盘的行线， 接矩阵键盘的列线。 实际电路图连接如图 所示。 图 矩阵式键盘电路 矩阵键盘采用 的 是 逐行扫描法，是 一种最常用的按键识别方法，如 图 所示键盘， 先对 口的初值设置为高电平， 当 16 个按键当中有按键按下 时， 中一定会有一行电压被拉低，此时可以判断出矩阵键盘当中有按键按下。 当有按键按下后，通过有一个按键按下后会出现两个低电平，先通过 口确沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 12 定这个低电平出现在那一列，然后在对 口进行扫描确定出现在哪行，通过这几个步骤能够精确的确定按下的按键。 显示电路 在本次设计中，显示部分是为了更好的展现包装机的模式以及运行状态。 为了使内容能到充分展现，采用 lcd12864 进行显示。 液晶显示模块概述 12864 中文汉字图形点阵液晶显示模块 ，可显示汉字及图形，内置 8192 个中文汉字（ 16X16 点阵）、 128 个字符（ 8X16 点阵）及 64X256 点阵显示 RAM（ GDRAM）。 主要技术参数和显示特性 : 电源： VDD ~+5V(内置升压电路，无需负压 )； 显示内容： 128 列 64 行 显示颜色：黄绿 /蓝屏 /灰屏 显示角度： 6： 00 钟直视 LCD 类型： STN 与 MCU 接口： 8 位或 4 位并行 /3 位串行 配置 LED 背光 多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等。 lcd12864 引脚 Lcd12864 共有 20个引脚接口，其中有 RS， RW， EN三跟信号线，还有 DB0— DB7共 8 根的三态数据线，还有串口方式和复位端等等。 其构成以及结构图如图 所示。 沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 13 图 lcd12864 引脚图 lcd12864 电路连接 12864 液晶的 PA 口到 PH 口 的 8 个数据口 分别接 到 口， 口接 CS1口， 口接 CS2 口， 口接 RS 口， 口接 RW口， 接 E口。 12864 液晶显示电路如图 所示。 图 12864 液晶显示电路 沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 14 色标检测模块 色标检测模块的功能是对物体上的红色标志进行扫描，确定有物体通过，当扫描到红色标志的时候包装机停下对物体进行包装，包装完成后包装机继续转动，等待下一个物体的到来。 色标传感器在行业中的应用是很广泛的，色标传感器常用于检测特定色标或物体上的斑点，它是通过与非色标区 进行比较来 实现色标检测，而不是直接测量颜色。 色标传感器 其实 是一种反向装置，光源 垂直于目标物体安装，而接收器与物体成锐角方向安装，让它只检测来自目标物体的散射光，从而避免传感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄。 白炽灯和单色光源都可用于色标检测。 色标传感器工作原理：色标传感器对各种标签进行检测，即使是背景颜色有着细微的差别的颜色也可以检测到，处理速度快。 自动适应波长，能够检测灰度值的细小差别，与标签和背景的混合颜色无关。 本设计方案中的 色标模块 信号接入单片机的 口， 在仿真当中使用一个按键开关来代替这部分。 当检测 到红 色 后，该传感器 输出信号给单片机，控制电机停转，包装完成 后再 继续转动。 步进电机驱动 本次设计方案论证之后，选用的驱动芯片为 L298N，所以使用 L298N 来驱动步进电机。 L289N 是一种二相和四相电机的专用驱动电路，即内含二个 H 桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准 TTL 逻辑电平信号，可驱动 46V、 2A 以下的电机。 模块接口说明： +5V：芯片电压 5V。 VS：电机电压，最大可接 50V。 GND：共地接法。 A~D：输出端，接电机。 A~D+ ：为步进电机公共端，模块上接了 VCC。 EN EN2：高电平有效， EN EN2 分别为 IN1 和 IN IN3 和 IN4 的使能端。 IN1~ IN4：输入端，输入端电平和输出端电平是对应的。 沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 15 L298N 芯片的引脚如图 所示。 图 驱动芯片 L298N 引脚图 使用 L298N 驱动步进电机时， OUT OUT OUT3 和 OUT4 接到步进电 机的4 个接口。 IN IN IN IN4 接到单片机的 口，获得 4 路电平控制信号 ，控制 步进电机的转动 ， ENA , ENB 接控制使能端，控制电机的停转。 L298N 驱动步进电机原理图如图 所示。 图 L298N 驱动步进电机原理图 电机模块 步 进电机又 被称为 脉冲电机， 它可以将 电脉冲信号转换为角位移。 在开环数字程沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 16 序控制系统中，输出控制部分常采用步进电机作为驱动元件。 步进电机控制线路接受计算机发来的指令脉冲，控制步进电机作为驱动元件。 步进电机 收到单片机发送的脉冲 信号 ，控制步进电机 转动相应的角度。 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响， 单片机输入一个信号，步进电机转动一个脉冲对应的角度。 这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。 使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的 十分精确并且方便。 此次设计采用 两相混合 式步进电机。 单片机产生 4 路控制信号输给步进电机驱动L298N，再通过此驱动对步进电机的转动进行一个控制。 励磁线圈如图 所示： 图 11 步进电机励磁线圈 步进电机工作原理说明：步进电机由转子和定子组成，转子由一个永久磁铁构成，定子分别由四组绕组组成。 步进电机组成和电气连接分别如图。 图 转子和定子示意图 图 电气连接示意图 沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 17 当 S1 连通电源后，定子磁场将产生一个靠近转子为 N极，远离转子为 S极才磁场，这样的定子磁场和转子的固有磁场发生作用，转子就会转动，正确地 S S4 的送电次序，就能控制转子旋转的方向。 对步进电机转动原理进行了解后， 对本设计要求的分析，本设计选择的电机是步距角为 176。 的两相混合式步进电机。 由于电机的转动 步距角为 176。 ，通过计算： 360176。 /176。 =200，则步进电机转一圈需要 200 个脉冲。 电机的转动半径选择 10cm，通过计算： 2*10*π=，则步进电机每旋 转一圈的运输的包装膜的长度为。 沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 18 第 4 章 软件设计程序 在整个系统的 设计 过程中，系统中的 硬件电路设计部分固然是很重要的 ，但 是 系统的调试需要软件 来辅助实现，软件设计部分也是很重要的一部分。 按键扫描程序流程图 按键是重要的人机交汇界面 ， 在总体设计中起着至关重要的作用。 按键 扫描 程序流程图如图 所示。 图 按键扫描流程图 延时去抖动 键盘初始化 延时去抖动 扫描是否有按键按下 判断是哪个按键按下 返回扫描结果 返 回 开 始 Y N Y N 沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文） 19 判断是否有按键按下程序如下： void keydown(void) { P1=0xF0。 if(P1!=0xF。