物料分揀控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

PAGE畢業(yè)設(shè)計題目：物料分揀控制系統(tǒng)的設(shè)計（單片機(jī)）專業(yè)機(jī)電一體化班級姓名指導(dǎo)教目錄第一部分設(shè)計任務(wù)與調(diào)研 31.1 物料分揀目的和背景意義 31.2 物料分揀設(shè)計任務(wù) 31.3 物料分揀設(shè)計方法 4第二部分設(shè)計說明 52.1 主要任務(wù) 52.2 設(shè)計方法 52.3 所使用步進(jìn)電機(jī)說明 52.4 步進(jìn)電機(jī)工作原理 52.5 步進(jìn)工作特點 6第三部分設(shè)計成果 53.1 分揀不同顏色流程圖 73.2 分揀不同顏色程序 73.3 步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)子程序 93.4 步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)子程序 103.5 延時子程序及流程圖 11第四部分結(jié)束語 12第五部分致謝 14第六部分參考文獻(xiàn). 15

第一部分設(shè)計任務(wù)與調(diào)研物料分揀目的和背景意義隨著社會的不斷發(fā)展，市場的競爭也越來越激烈，因此各個生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進(jìn)行材料分揀的企業(yè)，以往一直采用人工分揀的方法，致使生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競爭能力差，材料的自動分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。目前自動分揀已逐漸成為主流，因為自動分揀是從貨物進(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動分揀裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報的控制裝置、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把到達(dá)分揀位置的貨物送到別處的的搬送裝置。由于全部采用機(jī)械自動作業(yè)，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多；另外組態(tài)軟件的的發(fā)展，為物料分揀系統(tǒng)增添了新的活力。自動分揀的概念先在機(jī)場行李處理和郵政處理中心得到應(yīng)用,然后普及到其他行業(yè)。隨著業(yè)界對現(xiàn)代化物流的實際需求的增長,各行業(yè)對高速精確的分揀系統(tǒng)的要求正在不斷地提高。這一需求最明顯地表現(xiàn)在煙草、醫(yī)藥、圖書及超市配送領(lǐng)域,并有望在將來向化妝品及工業(yè)零配件等領(lǐng)域擴(kuò)展。這些領(lǐng)域的一個共同特點是產(chǎn)品的種類繁多、附加值高、配送門店數(shù)量多、準(zhǔn)確性要求高和人工處理效率低等特點。物料分揀設(shè)計任務(wù)本設(shè)計是基于51單片機(jī)的物料分揀系統(tǒng)設(shè)計,能夠根據(jù)根據(jù)物料特點進(jìn)行分揀。本裝置由兩部分組成：送料裝置和物料分揀裝置。送料裝置將物料通過一定的間隔連續(xù)的傳送給物料分揀裝置，物料分揀裝置通過傳送帶件物料向前傳送，到分揀口通過傳感器的辨別，將不同顏色或材質(zhì)的物料分揀出去。物料分揀設(shè)計方法通過52單片機(jī)控制原理來設(shè)計物料分揀傳感器，物料分揀傳感器可以辨別物料的顏色和材質(zhì)，然后通過步進(jìn)電機(jī)的準(zhǔn)確分揀能力分揀出物料，分揀系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)是基于硬件電路來設(shè)計的，軟件的設(shè)計主要分為主程序的設(shè)計和子程序的設(shè)計，子程序設(shè)計包括步進(jìn)電機(jī)單元和延遲單元，并通過分步實現(xiàn)功能的方法來設(shè)計軟件，并完成最后的整合調(diào)試。軟件設(shè)計語言運(yùn)用匯編語言，在電腦上編程通過后可下載到單片機(jī)中，即可實現(xiàn)對不同顏色不同材質(zhì)物料的分揀。運(yùn)用單片機(jī)原理來設(shè)計物料分揀傳感器，再利用傳感器來把整個物料分揀控制系統(tǒng)分為兩個部分，分別是送料裝置和分揀裝置。送料裝置通過一定的間隔時間持續(xù)的送料給物料分揀裝置，物料分揀裝置通過傳送帶傳送到分揀口，通過物料分揀傳感器的辨別能力來辨別物料的特性，將不同特性的物料分揀開來。

第二部分設(shè)計說明2.1主要任務(wù)自動分揀是指貨物進(jìn)入分揀系統(tǒng)到指定的分配位置為止，都是按照系統(tǒng)設(shè)定的指令靠自動裝置來完成的。自動分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。控制裝置的作用是識別、接收和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點或按貨主的類別對商品進(jìn)行自動分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音識別、高度檢測及形狀識別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去，根據(jù)對這些分揀信號判斷，來決定某一種商品該進(jìn)入哪一個分揀道口。2.2設(shè)計方法步進(jìn)進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。2.3步進(jìn)電機(jī)工作原理當(dāng)電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)動一個角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。通常見到的各類電機(jī)，內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻，通電會產(chǎn)生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電流不是標(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波，還會產(chǎn)生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應(yīng)，在交變磁場中也會產(chǎn)生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關(guān)，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來，從而影響電機(jī)的效率。步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化，因而步進(jìn)電機(jī)普遍存在發(fā)熱情況，且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重。2.4步進(jìn)工作特點1．一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的4-6%，且不累積。2．步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。3．步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。4．步進(jìn)電機(jī)低速時可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。

2.5軟件控制設(shè)計思路 本分揀系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)是基于硬件電路來進(jìn)行實踐的，設(shè)計分為主程序的設(shè)計和子程序的設(shè)計。本軟件設(shè)計語言采用匯編語言，在電腦上編譯后下載到單片機(jī)中，實現(xiàn)對顏色垃圾的不同分揀。設(shè)計基本思路：初始化89C51，確定控制子地址，及PA、PB、PC口的輸出方式，開始檢測輸入信號，先檢測PC口，再檢測PB口，發(fā)現(xiàn)信號從高電平變成低電平時，PA口輸出，控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)分揀，分揀結(jié)束后，步進(jìn)電機(jī)自動反轉(zhuǎn)回位，繼續(xù)檢測是否有輸入信號的變化，以此循環(huán)工作任務(wù)。

第三部分設(shè)計成果3.1分揀不同顏色流程圖3.2分揀不同顏色程序MY8951_AEQUOFF7CH；PA地址MY8951_BEQUOFF7DH；PB地址MY8951_CEQUOFF7EH；PC地址MY8951_MODEEQUOFF7FH；控制口地址ORGOOOHAJMPMAINORGO4OOHMAIN:MOVA，#83H；PA口方式0輸入MOVDPTR，#MY8951_MODEMOVX@DPTR,AL3:MOVDPTR,#MY8951_C；PC口地址送DPTRMOVXA，@DPTR；從A口讀數(shù)據(jù)LOOP:JNBAcc.1，L1；PC1口地址為0轉(zhuǎn)移MOVDPTR，#MY8951_B；PB口地址送DPTRMOVXA，@DPTR；從B口讀數(shù)據(jù)JBAcc.1，L3；PB1口地址為1轉(zhuǎn)移L1:CALLSPORTCALLDELAYCALLSPORTCALLDELAYSJPL3SPORT:MOVR0，#OOHMOVR3，#150L2MOVA，ROMOVDPTR，#RADSEGMOVX@DPTR，ACALLDELAYINCROCJNERO，#08H，L2MOVRO，#OOHDJNZR3，L2RETSPORT:MOVRO，#OOHMOVR3，#150L21:MOVA，ROMOVCA，@A+DPTRMOVDPTR，#MY8951_AMOVX@DPTR，ACALLDELAYINCROCJNERO,#08H，L21MOVRO,#OOHDJNZR3,L21RETDELAY:MOVR7,#1DEL1:MOVR6,#10DEL2:MOVR5,#50DEL3:DJNZR5,DEL3DJNZR6,DEL2DJNZR7,DEL1RETRADSEG:DB01H,03H,02H,06H,04H,OCH,08H,09H,LADSEG:DB08H,OCH,04H,06H,02H,03H,01H,09HEN3.3步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)子程序STEPMOVE:MOVRO,#OOHMOVR3,#150；轉(zhuǎn)角180度L2:MOVA,RO；RO送入累加器AMOVDPTR,#THERMOVCA,@A+DPTRMOVDPTR,#MY8951_A；A口地址送DPTRCALLDELAY；調(diào)用延時子程序INCRO；RO加1CJNERO,#08H,L2；比較RO,不等于8轉(zhuǎn)移DJNZR3,L2；R3減一,不為零轉(zhuǎn)移RETTHER:D801H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H3.4步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)子程序STEPBACK:MOVRO,#OOHMOVR3,#150；轉(zhuǎn)角180度L21:MOVA,RO；RO送入累加器AMOVDPTR,#LADSEGMOVCA,@A+DPTRMOVX@DPTR,A；從A口讀數(shù)據(jù)CALLDELAYINCRO；RO加一CJNERO,#08H,L21；RO加一，不等于8轉(zhuǎn)移MOVRO,#OOHDJNZR3,L21；減一不為0轉(zhuǎn)移RET圖5.2正反轉(zhuǎn)子程序框圖3.5延時子程序及流程圖DELAY:MOVR7,#1DEL1：MOVR6,#10DEL2：MOVR5,#50DEL3：DJNZR5,DEL3DJNZR6,DEL2DJNZR7,DEL1RET圖3.2.3

第四部分結(jié)束語這次的畢業(yè)設(shè)計制作過程中，感觸最多的就是知識面的匱乏，此次畢業(yè)設(shè)計是我們從學(xué)校畢業(yè)生走向未來工程師重要的一步。從最初的選題，開題到選型、制作直到完成設(shè)計。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改程序，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。實際的設(shè)計工作中，出現(xiàn)了不少難題：傳感器很容易受到外界因素的干擾。根據(jù)自動分揀系統(tǒng)的任務(wù)書，由于時間的倉促和知識面的狹窄，導(dǎo)致了一些性能沒有達(dá)標(biāo)。如傳感器模塊，沒有使用到光電傳感器測量尺寸，也沒有扎實的去學(xué)習(xí)氣動裝置的相關(guān)知識，進(jìn)一步的提高材料自動分揀系統(tǒng)的輸出性能。如何進(jìn)一步提高材料自動分揀系統(tǒng)的控制性能，工作展望如下:一、進(jìn)一步提高傳感器的性能，找出一系列可靠的參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。二、進(jìn)一步研究材料自動分揀系統(tǒng)的核心控制能力，努力改進(jìn)出更精簡更實效的程序。三、進(jìn)一步分析MCGS組態(tài)仿真軟件材料自動分揀系統(tǒng)中的調(diào)試監(jiān)控能力。四、進(jìn)一步分析研究各種分揀系統(tǒng)地優(yōu)劣，比如以控制核心的材料自動分揀系統(tǒng)和以RAM芯片為控制核心的材料自動分揀系統(tǒng)，提高材料分揀系統(tǒng)的綜合性能，研究出對現(xiàn)代工業(yè)更加有用的材料自動分揀系統(tǒng)。畢業(yè)設(shè)計收獲很多，比如學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的編寫程序的能力，懂得了許多經(jīng)驗功能的應(yīng)用，獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時，加深了對組態(tài)軟件的認(rèn)識，能熟練使用MCGS對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制。在材料自動分揀系統(tǒng)的研究中，我進(jìn)一步了解了物料自動分檢控制系統(tǒng)的用途及工作原理，熟悉了物料自動分檢控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟，鍛煉了工程設(shè)計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設(shè)計能力。此次畢業(yè)設(shè)計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。第五