物料分拣控制系统的设计(单片机)毕业设计.doc

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1、目 录第一部分 设计任务与调研31.1物料分拣目的和背景意义31.2物料分拣设计任务31.3物料分拣设计方法4第二部分 设计说明52.1主要任务52.2设计方法52.3所使用步进电机说明52.4步进电机工作原理52.5步进工作特点6第三部分 设计成果53.1分拣不同颜色流程图73.2分拣不同颜色程序73.3步进电机正转子程序93.4步进电机反转子程序103.5延时子程序及流程图11第四部分 结束语12第五部分 致谢14第六部分 参考文献.15第一部分 设计任务与调研1.1 物料分拣目的和背景意义随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，

2、尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。 目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各

3、行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。1.2 物料分拣设计任务本设计是基于51单片机的物料分拣系统设计,能够根据根据物料特点进行分拣。本装置由两部分组成：送料装置和物料分拣装置。送料装置将物料通过一定的间隔连续的传送给物料分拣装置，物料分拣装置通过传送带件物料向前传送，到分拣口通过传感器的辨别，将不同颜色或材质的物料分拣出去。1.3 物料分拣设计方法通过52单片机控制原理来设计物料分拣传

4、感器，物料分拣传感器可以辨别物料的颜色和材质，然后通过步进电机的准确分拣能力分拣出物料，分拣系统软件的实现是基于硬件电路来设计的，软件的设计主要分为主程序的设计和子程序的设计，子程序设计包括步进电机单元和延迟单元，并通过分步实现功能的方法来设计软件，并完成最后的整合调试。软件设计语言运用汇编语言，在电脑上编程通过后可下载到单片机中，即可实现对不同颜色不同材质物料的分拣。运用单片机原理来设计物料分拣传感器，再利用传感器来把整个物料分拣控制系统分为两个部分，分别是送料装置和分拣装置。送料装置通过一定的间隔时间持续的送料给物料分拣装置，物料分拣装置通过传送带传送到分拣口，通过物料分拣传感器的辨别能力

5、来辨别物料的特性，将不同特性的物料分拣开来。第二部分 设计说明2.1主要任务自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。2.2设计方法步进进电机是将电脉冲

6、信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。四相步进电机按照通电顺序的不同可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。 单四拍与双四拍的步距角相等但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。2.3步进电机工作原理当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当

7、定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。通常见到的各类电机，内部都是有铁芯和绕组线圈的。绕组有电阻，通电会产生损耗，损耗大小与电阻和电流的平方成正比，这就是我们常说的铜损，如果电流不是标准的直流或正弦波，还会产生谐波损耗；铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机的效率。步

8、进电机一般追求定位精度和力矩输出，效率比较低，电流一般比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速而变化，因而步进电机普遍存在发热情况，且情况比一般交流电机严重。2.4步进工作特点1一般步进电机的精度为步进角的4-6%，且不累积。2步进电机外表允许的最高温度。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。3步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一

9、个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。4步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。2.5软件控制设计思路本分拣系统软件的实现是基于硬件电路来进行实践的，设计分为主程序的设计和子程序的设计。本软件

10、设计语言采用汇编语言，在电脑上编译后下载到单片机中，实现对颜色垃圾的不同分拣。设计基本思路：初始化89C51，确定控制子地址，及PA、PB、PC口的输出方式，开始检测输入信号，先检测PC口，再检测PB口，发现信号从高电平变成低电平时，PA口输出，控制步进电机正转分拣，分拣结束后，步进电机自动反转回位，继续检测是否有输入信号的变化，以此循环工作任务。第三部分 设计成果3.1分拣不同颜色流程图3.2分拣不同颜色程序MY8951_A EQU OFF7CH ；PA地址MY8951_B EQU OFF7DH ；PB地址MY8951_C EQU OFF7EH ；PC地址MY8951_MODE EQU OF

11、F7FH ；控制口地址ORG OOOHAJMP MAINORG O4OOHMAIN: MOV A，#83H ；PA口方式0输入 MOV DPTR，#MY8951_MODE MOVX DPTR,AL3: MOV DPTR,#MY8951_C ；PC口地址送DPTR MOVX A，DPTR ；从A口读数据LOOP: JNB Acc.1，L1 ；PC1口地址为0转移 MOV DPTR，#MY8951_B ；PB口地址送DPTR MOVX A， DPTR ；从B口读数据 JB Acc.1，L3 ；PB1口地址为1转移L1: CALL SPORT CALL DELAY CALL SPORT CALL D

12、ELAY SJP L3SPORT: MOV R0，#OOH MOV R3，#150L2 MOV A，RO MOV DPTR，#RADSEG MOVX DPTR，A CALL DELAY INC RO CJNE RO，#08H， L2 MOV RO，#OOH DJNZ R3，L2 RETSPORT: MOV RO，#OOH MOV R3，#150L21: MOV A，RO MOVC A，A+DPTR MOV DPTR，#MY8951_A MOVX DPTR，A CALL DELAY INC RO CJNE RO,#08H，L21 MOV RO,#OOH DJNZ R3,L21 RETDELAY:

13、 MOV R7,#1DEL1: MOV R6,#10DEL2: MOV R5,#50DEL3: DJNZ R5,DEL3 DJNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1 RETRADSEG: DB 01H,03H,02H,06H,04H,OCH,08H,09H,LADSEG: DB 08H,OCH,04H,06H,02H,03H,01H,09HEN3.3步进电机正转子程序STEPMOVE:MOV RO,#OOH MOV R3,#150 ；转角180度L2: MOV A,RO ；RO送入累加器A MOV DPTR,#THER MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#MY8951_A

14、；A口地址送DPTR CALL DELAY ；调用延时子程序 INC RO ；RO加1 CJNE RO,#08H,L2 ；比较RO,不等于8转移 DJNZ R3,L2 ；R3减一,不为零转移 RETTHER: D8 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H3.4步进电机反转子程序STEPBACK:MOV RO,#OOH MOV R3,#150 ；转角180度L21: MOV A,RO ；RO送入累加器A MOV DPTR,#LADSEG MOVC A,A+DPTR MOVX DPTR,A ；从A口读数据 CALL DELAY INC RO ；RO加一 CJNE RO,#0

15、8H, L21 ；RO加一，不等于8转移 MOV RO,#OOH DJNZ R3,L21 ；减一不为0转移 RET图5.2正反转子程序框图3.5延时子程序及流程图DELAY: MOV R7,#1DEL1： MOV R6,#10DEL2： MOV R5,#50DEL3： DJNZ R5,DEL3 DJNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1 RET图3.2.3 延时子程序框图第四部分 结束语这次的毕业设计制作过程中，感触最多的就是知识面的匮乏，此次毕业设计是我们从学校毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到选型、制作直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改程

16、序，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。 实际的设计工作中，出现了不少难题：传感器很容易受到外界因素的干扰。 根据自动分拣系统的任务书，由于时间的仓促和知识面的狭窄，导致了一些性能没有达标。如传感器模块，没有使用到光电传感器测量尺寸，也没有扎实的去学习气动装置的相关知识，进一步的提高材料自动分拣系统的输出性能。 如何进一步提高材料自动分拣系统的控制性能，工作展望如下: 一、进一步提高传感器的性能，找出一系列可靠的参数，实现系统的稳定。二、进一步研究材料自动分拣系统的核心控制能力，努力改进出更精简更实效的程序。 三、进一步分析MCGS组态仿真软件材料自动分拣系统中的调试监控能力。 四、进一

17、步分析研究各种分拣系统地优劣，比如以控制核心的材料自动分拣系统和以RAM芯片为控制核心的材料自动分拣系统，提高材料分拣系统的综合性能，研究出对现代工业更加有用的材料自动分拣系统。 毕业设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的编写程序的能力，懂得了许多经验功能的应用，获得是前人不懈努力的结果。同时，加深了对组态软件的认识，能熟练使用MCGS对系统进行监测和控制。 在材料自动分拣系统的研究中，我进一步了解了物料自动分检控制系统的用途及工作原理，熟悉了物料自动分检控制系统的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一

18、次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。 第五部分 致谢大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业设计时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。 本次设计开始在搜集资料时，通过网络、图书馆搜集书籍、报刊等等，然后经过两个月的深入学习，搜集了一堆相关的资料，在肖玥老师的悉心指导下，使我知道了怎么查询相关的资源进行毕业设计，通过肖老师的悉心指导，我开始将搜集的资料进行整理，及时和老师沟通，听取老师的意见后进行修改。老师严谨的治学态度、缜密的思维方式、踏实的工作作风和对事业的执着，以及对我的谆谆教诲都给我留下了深刻的印象，并使我终身受益。谨此对老师表达衷心的感谢和崇高的

19、敬意同时还要感谢同窗好友肖足希、陈建国和其他许多老师和同学，感谢你们在学习和生活上给我的帮助。此外，我还要感谢我的父母，谢谢他们一直以来对我的学业的支持和帮助。 最后，祝所有关心、帮助和支持我的人们身体健康、工作顺利！ 第六部分 参考文献.【1】 孙平.可编程控制器原理及应用. 北京高等教育出版社 .1999年. P20-35【2】 王黍东. 传感器及应用. 机械工业出版社 .2008年. P132-143【3】 王建校. 单片机程序设计. 科学出版社. 2002年. P143-156【4】 郭爱芳 王恒迪. 传感器原理及应用. 西安电子科技大学出版社 .2007年. P152-157【5】 周凯 陆启建. 步进驱动系统的复合控制. 电气自动化. 1991年. P320-345【6】 常斗南 .可编程序控制器原理应用. 机械工业出版社. 2008年. P152-157【7】 李汉强 .运动控制系统. 机械工业出版社. 2006年. P231-243【8】 杨新志. 小型可编程控制器实用技术. 机械工业出版社. 2006年. P22-30【9】 徐爱卿 .单片机微型计算机应用开发系统. 北京航空航天大学出版社. 1992年. P55-60【10】 谭浩强.C语言程序设计M. 清华大学出版社. 2005年. P70-75毕业设计作品