PAGEPAGE53摘要本文主要設(shè)計了一種以AT89S51單片機為核心的產(chǎn)品自動裝箱控制系統(tǒng)，能夠?qū)ψ詣踊a(chǎn)流水線上的產(chǎn)品進行精確的計數(shù)和裝箱。主體部分采用兩條傳送帶，一條是包裝箱傳送帶，另一條是產(chǎn)品傳送帶。對產(chǎn)品計數(shù)采用光電傳感器，并與單片機AT89S51接口，再通過單片機對交流電機的控制，實現(xiàn)產(chǎn)品的自動裝箱。本設(shè)計的內(nèi)容分為兩部分：物品傳動皮帶機構(gòu)設(shè)計，單片機控制電路設(shè)計。其中物品傳動皮帶機構(gòu)與帶式輸送機的結(jié)構(gòu)相似，該帶式輸送裝置由輸送帶，托輥，驅(qū)動裝置，拉緊裝置等組成。而單片機控制部分主要分析了單片機與光電傳感器協(xié)同工作和數(shù)據(jù)處理等方面。通過單片機對電動機等各機械部分的控制來實現(xiàn)系統(tǒng)要求，從而達到自動化生產(chǎn)的水平。關(guān)鍵詞自動裝箱；單片機；光電檢測；輸送裝置AbstractThispaperhasmainlydesignedanautomaticpackingcontrolsystemforproducts.ThecoreismonolithiccomputerofAT89S51.Itcarriesontheprecisecountingandpackingfortheproductsontheautomationprocessline.Themainpartusestwoconveyorbelts.Oneispackageconveyorbelt,andtheotherisproductconveyorbelt.ThephotoelectricsensorisusedfortheproductcountingandconnectswiththemonolithiccomputerofAT89S51.Themonolithiccomputercontrolsthemotor.Atlastitrealizestheautomaticpacking.Thisdesigndividesintotwoparts.Oneisthedesignofgoodstransmissionbelt,andtheotheristhedesignofcircuitcontrolofmonolithiccomputer.Thegoodstransmissionbeltissimilartothebeltconveyor'sstructure,thisconveyorbeltisinstalledbytheconveyorbelt,thesupportingroller,thedrive,thetighteningdeviceandsoon.Thejointoperationbetweenmonolithiccomputerandphotoelectricsensorhasbeenanalyzedinthesectionofcircuitcontrol.Thedataprocessingalsohasbeenanalyzed.Wecanachievetherequirementsofsystemthroughthecontrolonmechanicalpart,themotorandsoon,thusreachthelevelofproducinginautomation.Keywordsautomaticpackingmonolithiccomputerelectro-opticexaminationtransportationequipment學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)目錄TOC\o"1-4"\h\z1緒論 11.1背景介紹 11.2方案確定 11.3設(shè)計方案綜述 22帶式輸送裝置設(shè)計 32.1帶式輸送裝置的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 32.2輸送帶的選擇與計算 32.2.1輸送帶的確定 42.2.2輸送帶寬度的選擇 42.2.3輸送帶運行速度的選擇 42.2.4輸送帶接頭的選擇 52.3托輥的選擇 52.4滾筒的選擇 62.5輸送帶牽引力計算 72.5.1輸送帶的運動阻力和有效載荷 72.5.2輸送帶的牽引力 112.6帶的強度校核 122.7驅(qū)動裝置的設(shè)計與計算 122.7.1電動機的選擇計算 132.7.2減速器的選型 142.7.3聯(lián)軸器的選擇 152.8拉緊裝置的選擇 153單片機控制電路設(shè)計 173.1單片機控制系統(tǒng)的控制要求 173.2光電檢測裝置的設(shè)計 173.2.1光電傳感器的基本原理 183.2.2傳感器的選擇 193.2.3傳感器的位置確定 193.3單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計 203.3.1單片機的概述 203.3.2單片機的應(yīng)用 203.3.3單片機的發(fā)展趨勢 213.3.4AT89S51單片機的基本結(jié)構(gòu) 213.3.5AT89S51單片機的主要引腳及功能 233.3.6存儲器和I/O接口電路 253.3.7復(fù)位操作及復(fù)位電路 253.3.8時鐘電路 263.3.9單片機控制的過程極其流程圖 263.3.10主程序的設(shè)計 284輔助設(shè)備的設(shè)計 314.1驅(qū)動頭架的尺寸確定 314.2拉緊尾架的尺寸確定 314.3中間架的尺寸確定 314.4傳料板的尺寸確定 31結(jié)論 32致謝 33參考文獻 34附錄 35附錄1 35附錄2 461緒論1.1背景介紹在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要對產(chǎn)品進行計數(shù)、裝箱。如果用人工不但麻煩，而且效率低、勞動強度大。隨著微機控制的普及，特別是單片機的應(yīng)用，給自動裝箱系統(tǒng)的設(shè)計帶來了極大的方便。近年來，包裝生產(chǎn)線的自動化、電子監(jiān)測和控制系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展，使的包裝企業(yè)以高速度、較少的停機時間和包裝故障，以及產(chǎn)品損耗減少、工傷和老毛病降低等優(yōu)點而獲得出色的成績。2002年11月3至7日在芝加哥舉行的國際PACKEXPO上，我們可以看到多家自動化公司展示的最新的包裝設(shè)備和新技術(shù)。這些經(jīng)濟實用的自動化技術(shù)將會成為未來的發(fā)展力量，可見自動裝箱技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。在中國，自動化技術(shù)還未成熟，還需要長時間的發(fā)展，所以將會有很大的空間來發(fā)展此技術(shù)。這也是未來的發(fā)展方向和趨勢。中國的經(jīng)濟高速度發(fā)展也需要這項技術(shù)來促進和加速，相信在自動化技術(shù)成熟以后，中國的經(jīng)濟也將有飛躍性的進步。當前中國的經(jīng)濟發(fā)展格局也是非常的需要高技術(shù)來支持。這樣中才會有穩(wěn)定的發(fā)展狀態(tài)。向西部發(fā)展的經(jīng)濟戰(zhàn)略思想必然需要有高技術(shù)隨之轉(zhuǎn)移，生產(chǎn)也將需要自動化技術(shù)的支持，這樣發(fā)展高技術(shù)自動化也就是必然的趨勢通過此題目的設(shè)計可以把大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識融會貫通于實際并能鍛煉獨立思考的能力,努力發(fā)展成未來的技術(shù)骨干，為中國的發(fā)展貢獻一份力量，也使得我們能適應(yīng)未來中國以及世界自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢。1.2方案確定根據(jù)工況以及本設(shè)計的要求，確定以下方案：托輥：選用平行上下托輥。滾筒：本設(shè)計運送的產(chǎn)品較輕，載荷不大，所需的功率也不大，所以選用光面滾筒，鋼板焊接。驅(qū)動裝置：根據(jù)工況以及設(shè)計要求，考慮成本，本設(shè)計選擇電機-減速器作為整個方案的驅(qū)動裝置，由電機通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉(zhuǎn)動。拉緊裝置：本設(shè)計輸送裝置長度較短，比較各種拉緊裝置，選用螺旋拉緊裝置。選取500mm的拉緊行程。單片機：選用AT89S51單片機，是一種低功耗、具有在線編程Flash程序存儲器的單片機。1.3設(shè)計方案綜述此自動裝箱系統(tǒng)利用傳感器檢測產(chǎn)品，并與單片機接口，輸出的開關(guān)信號來驅(qū)動電動機，經(jīng)過減速器減速，再帶動傳動滾筒，實現(xiàn)傳送帶的傳送。兩個檢測裝置分別檢測包裝箱是否到位和產(chǎn)品數(shù)量以控制相應(yīng)電動機的啟、停，從而帶動相應(yīng)傳送帶傳送，最終實現(xiàn)精確計數(shù)，自動裝箱。設(shè)計意義：此自動裝箱系統(tǒng)從原料到包裝實現(xiàn)了自動化，解決了手工裝箱慢、容易計數(shù)出錯等問題。該方法技術(shù)可靠，成本較低，可大大提高工效，減輕工人勞動強度以及減少產(chǎn)品損耗、工傷事故等?？蓱?yīng)用于食鹽、味精、洗衣粉、醫(yī)藥化工、農(nóng)藥、飼料等的自動裝箱。2帶式輸送裝置設(shè)計2.1帶式輸送裝置的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用帶式輸送裝置是一種廣泛應(yīng)用的連續(xù)輸送裝置。工作原理是：由撓性輸送帶作為物料承載件和牽引件的連續(xù)輸送設(shè)備，根據(jù)摩擦傳動的原理，由傳動滾筒帶動輸送帶進行物料的傳遞與運輸。它結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，造價低廉，適用性強。特別對工作節(jié)拍沒有嚴格要求、比較干燥的生產(chǎn)場所，可用于柔性或半柔性的自動包裝線，輸送帶、盒、箱等產(chǎn)品或散粒、塊狀產(chǎn)品。帶式輸送裝置一般由傳動滾筒，改向滾筒，輸送帶，托輥，拉緊裝置等組成。如下圖2-1所示為輸送裝置原理圖。撓性輸送帶2繞在上、下托輥之上，由傳動滾筒驅(qū)動，拉緊裝置6用于調(diào)節(jié)輸送帶的拉緊力，以保持輸送帶的輸送能力。傳動滾筒驅(qū)動輸送帶的能力與輸送帶在傳動滾筒上的包角大小有關(guān)，包角大時傳動能力大，而改向滾筒就用于增大傳動包角。帶式輸送裝置的各輥軸軸承都采用滾動軸承，以減小運轉(zhuǎn)中的摩擦阻力和功率消耗。圖2-1輸送裝置原理圖1-改向滾筒；2-輸送帶；3-上托輥；4-傳動滾筒；5-下托輥；6-拉緊裝置2.2輸送帶的選擇與計算輸送帶是帶式輸送機的牽引構(gòu)件及承載構(gòu)件，用于輸送物料和傳遞動力，是帶式輸送機的重要組成部分，約占帶式輸送機總成本的30%～40%左右。它貫穿輸送機的全長，在設(shè)備檢修中占很大比重。同時，輸送帶在帶式輸送機中既是貨物的承載機構(gòu)，又是帶式輸送機的牽引機構(gòu)，因此，不僅需要足夠的強度，而且還應(yīng)具有耐磨、耐腐蝕的要求。輸送帶選擇的合理與否直接影響帶式輸送機的投資、運行成本，更為重要的是將直接影響輸送機的可靠、安全運行。2.2.1輸送帶的確定輸送帶結(jié)構(gòu)型式分為織物心輸送帶和鋼絲繩心輸送帶，由上覆蓋膠、心層、下覆蓋膠組成，上、下覆蓋膠的作用是保護心層不受損壞和不受周圍工作環(huán)境的影響。心層材料有棉帆布、尼龍帆布、聚酯帆布和鋼絲繩。織物心層輸送帶可根據(jù)拉力大小選取層數(shù)，棉帆布心輸送帶層數(shù)為3-8層，尼龍帆布心輸送帶層數(shù)為2-6層，聚酯帆布心輸送帶層數(shù)為3-6層，當達到最大層數(shù)仍不能滿足拉力要求時，采用鋼絲繩心輸送帶。自動包裝機所用帶式輸送裝置多為輕型或特輕載荷類型，要求傳送帶結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧。根據(jù)輸送機類型、結(jié)構(gòu)以及工況，考慮經(jīng)濟成本，此設(shè)計的輸送帶心層材料選用4層的棉帆布帶。2.2.2輸送帶寬度的選擇輸送成件物品的輸送帶，按所輸送的最大物件的對角線長度，再加約100mm余量約定所需要的輸送帶寬度，見圖2-2所示，再根據(jù)標準帶寬考慮到運輸?shù)陌b箱不大，選取寬度為500mm。此時要求包裝箱的對角線長度A不宜大于400mm。因為包裝箱傳送帶所承受的重量大于產(chǎn)品傳送帶，所以下面選擇計算包裝箱傳送帶，產(chǎn)品傳送帶的各參數(shù)可與其相同。圖2-2輸送帶寬2.2.3輸送帶運行速度的選擇輸送帶運行速度是輸送機設(shè)計計算的重要參數(shù)，在輸送量一定時，適當提高帶速，可減少帶寬。對水平安裝的輸送機，可選擇較高的帶速，輸送傾角越大帶速應(yīng)偏低，向上輸送時帶速可適當高些，向下輸送時帶速應(yīng)低些。輸送成品件時的產(chǎn)品輸送帶速度見式（2.1）式（2.1）式中——輸送帶速度，m/s，包裝線上輸送塊狀物件取值常小于1.25m/s；——每秒鐘輸送成件物品的件數(shù)，此處n=5件；——輸送帶上成件物品節(jié)距，等于物品長度與兩件之間的間距之和，此處；所以,產(chǎn)品輸送帶速度,包箱輸送帶可選用與此同樣的速度為1m/s。2.2.4輸送帶接頭的選擇帶式輸送機輸送帶的接頭有搭鉚接，皮帶扣連接，硫化膠粘接及化學(xué)膠粘接等方式。不同的連接方式接頭效率不同。橡膠帆布帶以優(yōu)質(zhì)硫化粘接最好，一般硫化粘接次之，皮帶扣連接再次，搭接鉚接最差。接頭效率等于接頭處最大破壞強度與輸送帶的極限強度的比值。為了此傳送帶有足夠長的使用壽命，選用優(yōu)質(zhì)硫化粘接。2.3托輥的選擇托輥是用于支承輸送帶及輸送帶上所承載的物品，保證輸送帶穩(wěn)定運行的裝置。它是整個輸送裝置中的重要部件,使用數(shù)量多,形式多樣,價格昂貴。托輥選擇是否合理,影響帶式輸送機的使用、維修,更會影響帶式輸送機使用壽命。托輥可分為：承載托輥、回程托輥。其中承載托輥分為：槽形托輥、緩沖托輥、調(diào)心托輥、平行上托輥等。回程托輥可分為：平行下托輥、螺旋托輥、V形托輥等。托輥輥子的直徑與輸送機帶寬、帶速和承載能力有關(guān)系,與輸送機長度和傾角無關(guān)。托輥直徑與帶寬的關(guān)系托輥輥徑與長度應(yīng)符合《GB/T99021991帶式輸送機托輥基本參數(shù)與尺寸》的規(guī)定,見表2-1（單位mm）。表2-1托輥直徑與帶寬的關(guān)系托輥直徑5006508001000120014001600180020002200240063.5√76√√89√√√108√√√√√133√√√√√√√159√√√√√√√√194√√√√√219√√在確定帶速的情況下,托輥輥子的轉(zhuǎn)速不能太大。在同樣壽命情況下,轉(zhuǎn)速大,使用時間就短,轉(zhuǎn)速小,使用時間就長。但輥子的直徑不能太大,輥子直徑太大,整個輸送機不配套,初期投資成本就高。一般規(guī)定:輥子的轉(zhuǎn)速不能超過600r/min。托輥直徑與輸送機帶速的關(guān)系見表2-2。表2-2托輥輥徑與帶速、轉(zhuǎn)速的關(guān)系（r/min）輥徑(mm)0.81.01.251.62.02.53.154.05.06.589172215268344429537108142177221283354442557133144180230287359453575159120150192240300379481601194123158197246310394492219275349436567已確定輸送帶寬度B=500mm，且?guī)賤=1m/s，再綜合以上情況,根據(jù)表2-1和表2-2,選用托輥直徑89mm2.4滾筒的選擇滾筒分傳動滾筒和改向滾筒。傳動滾筒是傳遞動力的主要部件傳動滾筒根據(jù)承載能力分輕型、中型和重型三種。輕型：軸承孔徑80-100mm。軸與輪轂為單鍵聯(lián)接的單幅板焊接筒體結(jié)構(gòu)。單向出軸。中型：軸承孔徑120-180mm。軸與輪轂為脹套聯(lián)接。重型：軸承孔徑200-220mm。軸與輪轂為脹套聯(lián)接，筒體為鑄焊結(jié)構(gòu)。有單向出軸和雙向出軸兩種。傳動滾筒是將驅(qū)動裝置的動力，通過摩擦力傳遞給輸送帶的部件。通常情況下，根據(jù)軸與輪轂之間的連接方式，傳動滾筒有鋼板焊接結(jié)構(gòu)和鑄焊結(jié)構(gòu)兩種形式。鋼板焊接滾筒軸與輪轂之間采用鍵連接，能承受中小型載荷；鑄焊滾筒軸與輪轂之間采用脹套連接，避免了由于鍵連接而削弱軸的強度，因此這種結(jié)構(gòu)形式的滾筒可承受較大的負荷，且便于安裝和拆卸。滾筒表面有光面和膠面兩種形式，在功率不大，環(huán)境濕度小的情況下，可采用表面摩擦因數(shù)小的光面滾筒；在功率大，環(huán)境又潮濕，容易打滑的情況下采用表面摩擦因數(shù)大的膠面滾筒。膠面的作用是增大傳動滾筒與輸送帶之間的摩擦力。膠面滾筒有鑄膠和包膠兩種工藝型式，鑄膠滾筒膠面厚且耐磨，質(zhì)量好，但工藝復(fù)雜，價格高；包膠滾筒工藝簡單，成本低。膠面滾筒有光膠面、人字型溝槽和菱形溝槽三種型式。當采用人字型溝槽膠面滾筒時，應(yīng)注意其方向性，人字型尖應(yīng)朝向滾筒的轉(zhuǎn)動方向，菱形膠面滾筒用于雙向運輸?shù)妮斔蜋C。用于重要場合的滾筒最好采用硫化橡膠覆面；當有阻燃、隔爆條件要求時，應(yīng)采用相應(yīng)措施。此處運送的產(chǎn)品較輕，所需的功率也不大，所以選用光面滾筒。改向滾筒的作用是改變輸送帶的運行方向或增加輸送帶與傳動滾筒間的圍包角。增加圍包角的作用是增加輸送帶與滾筒間的接觸面，使輸送帶與滾筒間不打滑。改向滾筒包括尾部滾筒、增加傳動滾筒圍包角、增加尾部滾筒圍包角及拉緊裝置處的滾筒。改向滾筒和傳動滾筒一樣有鋼板焊接結(jié)構(gòu)和鑄焊結(jié)構(gòu)兩種形式。滾筒表面有光鋼面和光膠面兩種。除較重要的場合選用光膠面滾筒外，一般采用光鋼面滾筒。按承載能力改向滾筒又可分輕型、中型和重型；軸承孔徑分為50-100mm，120-180mm及200-260mm，結(jié)構(gòu)與傳動滾筒一致。改向滾筒覆面有裸露光鋼面和平滑膠面兩種。表2-4各種帆布帶相對層數(shù)的最小傳動滾筒直徑型號345678CC-56、NN-10050050063080010001000NN-150、EP-100500500630800NN-120～NN-300EP-200～EP-3005006308001000因為選用的棉帆布帶層數(shù)，所以由上表2-4，可選用的滾筒最小滾筒直徑為500mm。因為該向滾筒的直徑一般比傳動滾筒的直徑小一級，結(jié)合下表2-5，可選用帶寬，長度，的滾筒為傳動滾筒，帶寬，長度，的滾筒為改向滾筒。表2-5帶寬和滾筒直徑、長度之間的關(guān)系帶寬B（mm）滾筒長度L（mm）滾筒直徑D（mm）500600200,250,315,400,500650750200,250,315,400,500,630,800,1000800950200,250,315,400,500,630,800,1000,1250,1400所選的傳動滾筒和改向滾筒的基本參數(shù)如下表2-6：表2-6滾筒基本參數(shù)滾筒帶寬（mm）直徑D（mm）軸承型號許用合力(KN)轉(zhuǎn)動慣量(Kg·m2)質(zhì)量(Kg)圖號傳動滾筒5005006316495250DTⅡ01A4081改向滾筒5004006312403166DTⅡ01B30522.5輸送帶牽引力計算2.5.1輸送帶的運動阻力和有效載荷輸送帶運動時的阻力包括直線區(qū)段、曲線區(qū)段以及一些附屬裝置所產(chǎn)生的局部阻力。（1）直線區(qū)段輸送帶在托輥上運動時的阻力包括托輥軸承以及帶與托輥之間的摩擦阻力等。通常由與托輥單位長度壓力所引起的運動阻力來表示，特稱為阻力系數(shù)。其值λ與軸承類型及工作環(huán)境有關(guān)，取長度為L、傾角為β的一段輸送帶，分析其受力狀況，如圖2-3所示。設(shè)單位長度內(nèi)物件、輸送帶和上、下托輥的當量線載荷、、、。即可求出作用在托輥軸承上的總壓力N。式（2.2）式（2.3）式（2.4）式中——包箱重量，此處為250N；——上托輥重量，由參考文獻[7]查得，此處選為116N；——下托輥重量，由參考文獻[7]查得，此處為104N；——包裝箱節(jié)距，此處為1000mm（包裝箱長略小于400mm）；——上托輥間距，輸送散貨時取1.2m。輸送件貨時，如果單間重量超過200N，則托輥間距應(yīng)小于件貨輸送方向長度的一半，此處取0.18m——下托輥間距，一般取2～3米，此處取3米。所以：，，，由參考文獻[5]可查得。圖2-3輸送帶受力分析考慮到β角較小，β幾乎為零度，可近似地取式（2.5）這樣輸送帶在托輥上運動時所受的摩擦阻力為式（2.6）令Sa、Sb分別代表所選區(qū)段內(nèi)輸送帶主動邊和從動邊的拉力。由圖（2-3）可列出受力平衡方程式式（2.7）進而求出該區(qū)段的運動阻力為式（2.8）對于松邊來說，因沒有物件承載，QW=0，故主從動邊的拉力差改變?yōu)槭剑?.10）由參考文獻[5]可查得帶與托輥的運動阻力系數(shù)，接合一般輸送帶長度選擇，這里帶長取12m。所以,直線區(qū)段的運動阻力=0.025×12×(250+57.09+1370)=503.13N=0.025×(57.09+34.67)×12=27.53N（2）曲線區(qū)段輸送帶饒過主、從動滾筒時也會遇到阻力，它主要由軸承摩擦阻力以及帶本身的剛性阻力組成。軸承摩擦阻力是通過作用在滾筒上的外力再轉(zhuǎn)換為對軸承的正壓力而求出的，即式（2.11）式中μ——軸承的摩擦系數(shù)，由參考文獻[5]查得，此處為0.015。如圖2-4所示，作用在滾筒上的外力有，輸送帶饒入端和饒出鍛端的拉力、，以及滾筒的自重；若忽略不計此自重，且近似取=，則作用在滾筒上軸承的合力式（2.12）式中α——滾筒的包角，此處取為180o。圖2-4滾筒受力分析若將軸承摩擦阻力折算到滾筒圓周上，則當量阻力為 式（2.13）式中D、d——分別為滾筒及其軸頸的直徑，此處傳動滾筒分別取500mm，80mm，改向滾筒分別取400mm，60mm；輸送帶由于本身彎曲變形和內(nèi)摩擦效應(yīng)所產(chǎn)生的運動阻力式（2.14）撓性系數(shù)可按下式近似計算式（2.15）式中δ——帶的厚度，此處為4.5mm因此，帶在曲線區(qū)段運動的總阻力為式（2.16）式中S——帶繞過輪上兩端拉力中取較大者。曲線區(qū)段2~3的撓性系數(shù)由式（2.15）近式算出：該區(qū)段的運動阻力由式（2.16）算出，其中S在計算時采用從動滾筒帶繞出段端拉力。2.5.2輸送帶的牽引力由式（2.7）看出，在直線區(qū)段內(nèi)，輸送帶上a點的拉力Sa應(yīng)等于另一點Sb的拉力與兩點間的運動阻力之和。對帶的拉力進行逐點計算的分段方法，如圖2-5所示。圖2-5輸送帶受力分析的分段以主動滾筒上輸送帶的繞出點1為起始點，以饒入點4為終點，沿帶的工作運轉(zhuǎn)方向?qū)⑺譃槿舾芍本€和曲線區(qū)段。并設(shè)各點拉力：第1點為：第2點為：第3點為：第4點為：據(jù)此可求出運輸帶任一點的n的拉力式（2.17）進而可求出輸送帶在傳動滾筒上繞出點的拉力與饒入點之間的函數(shù)關(guān)系。，，，令則式（2.17）改寫為式（2.18）。式（2.18）另一方面，在正常運轉(zhuǎn)過程中，為保證帶的作用力傳遞和不沿滾筒打滑，饒入點和饒出點的拉力還必須滿足由歐拉公式所提出的條件，即式（2.19）式中K——安全系數(shù)，通常取1.2～1.5。至此，可求出輸送帶的牽引力式（2.20）由上述推導(dǎo)可列出如下：所以，考慮到滾筒為金屬制件，其工作環(huán)境干燥，由參考文獻[5]可查得，μ=0.25，，再取安全系數(shù)K=1.5，又得式（2.21）對以上兩表達示S4=f（S1）聯(lián)立，解出主從動滾筒繞入端和繞出端的拉力為：所以，牽引力。2.6帶的強度校核校核帶輸送帶的強度，可用下式（2.22）：式（2.22）式中Z——帶的帆布層數(shù)，此處為4；B——帶寬，此處為500mm；—一層1cm寬膠布帶的保證強度，普通橡膠帶（棉布帶芯膠布）通常取560N/cm；n——安全系數(shù)，查由參考文獻[5]得，此處為8?！畲罄Γ颂?。故說明強度可靠。2.7驅(qū)動裝置的設(shè)計與計算驅(qū)動裝置是用來驅(qū)動輸送帶運動，實現(xiàn)物料運送的裝置。其驅(qū)動原理是依靠傳動滾筒與輸送帶之間的摩擦力來傳遞動力使帶運動的。驅(qū)動裝置由電動機、減速器、聯(lián)軸器、傳動滾筒等組成。如圖2-6為驅(qū)動裝置圖。對于傾角較大的上運帶式輸送機還應(yīng)設(shè)有停止器或制動器，以防止電動機斷電后輸送帶在自重及物料重力作用下返回運動。而本設(shè)計的帶式輸送裝置傾角較小，幾乎為零，所以可不設(shè)置停止器或制動器。圖2-6驅(qū)動裝置圖1-電動機；2、4-聯(lián)軸器；3-減速器；5-傳動滾筒2.7.1電動機的選擇計算（1）選擇電動機的類型電動機是常用的原動機，并且是系列化和標準化產(chǎn)品。機械設(shè)計中需要根據(jù)工作機的工作情況和運動，動力參數(shù)，合理地選擇電動機類型，結(jié)構(gòu)形式，傳遞的功率和轉(zhuǎn)速,確定電動機的型號。電動機有交流電動機和直流電動機之分.由于直流電動機需要直流電源，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較高，維護比較不方便，因此無特殊要求時不宜采用。工業(yè)上常采用交流電動機。交流電動機有異步電動機和同步電動機兩類，異步電動機又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動機應(yīng)用最廣泛。而在此自動裝箱系統(tǒng)中，電動機須經(jīng)常啟動、制動，所以要求電動機的轉(zhuǎn)動慣量小和過載能力大，應(yīng)選用起重及冶金用三相籠型異步電動機，電壓380V，YZ型。選擇電動機的容量電動機所需工作功率為式（2.23）式中F——輸送帶的牽引力，N；v——輸送帶的速度，m/s；——電動機至輸送帶的傳動總功率；傳動總功率：式中——軸承的傳動效率，此處為0.98；——蝸桿傳動的傳動效率，此處為0.7；——連軸器的傳動效率，此處為0.99；——滾筒的傳動效率，此處為0.96。所以，確定電動機的轉(zhuǎn)速滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為式（2.24）式中：D——傳動滾筒直徑，此處為500mm；v——輸送帶帶速，此處為1m/s。可得。因為一級蝸桿減速器的傳動比i=10～40，則電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速等，由參考文獻[4]查得，選用電動機型號為YZ112M-6。選用的電動機的技術(shù)參數(shù)如表2-7表2-7電動機的技術(shù)參數(shù)型號額定功率（KW）定子電流（A）轉(zhuǎn)速（r/min）最大轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流效率（%）功率因數(shù)YZ112M-61.54.259202.02.04.4769.50.7652.7.2減速器的選型根據(jù)帶速，傳動滾筒直徑和電動機轉(zhuǎn)速推知減速器的傳動比為：式（2.25） 由機械手冊查得，蝸桿減速器的結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，效率低，適用于載荷較小。間歇工作的場合。所以這里選用CW型圓弧圓柱蝸桿減速器，它適用于冶金，礦山，起重，運輸，化工，建筑等機械設(shè)備的減速傳動。由下式（2.24），式（2.25）可初步計算減速器的功率式（2.26）式（2.27）式中——減速器計算輸入機械功率，Km；——減速器計算輸入熱功率；——減速器實際輸入功率；——工作載荷系數(shù)，由參考文獻[6]查得，此處取為1.25；——啟動頻率系數(shù)，由參考文獻[6]查得，此處取為1.1；——小時負荷系數(shù)，由參考文獻[6]得，此處取為0.7；——環(huán)境溫度系數(shù)，由參考文獻[6]得，此處取為1.14。所以，由于大于，故按進行選擇。選擇的減速器的技術(shù)參數(shù)如下表2-8表2-8減速器的技術(shù)參數(shù)型號高速軸輸入轉(zhuǎn)矩額定輸入功率傳動比中心距CW125-25-Ⅱ1000r/min5.6KW25125mm2.7.3聯(lián)軸器的選擇考慮到工作現(xiàn)場的空間和減少傳動鏈的原則，該設(shè)計直接采用聯(lián)軸器，通過聯(lián)軸器直接把電動機和減速器聯(lián)接，減速器與滾筒聯(lián)接。動力傳遞過程中，電機轉(zhuǎn)速相對較大，有一定的振動且頻繁啟動，因此電動機與減速器相連處選用彈性聯(lián)軸器。減速器與滾筒聯(lián)接處轉(zhuǎn)速低，但有一定載荷，兩軸也不在同一基礎(chǔ)上，有相對偏差，因而選用滑塊聯(lián)軸器。彈性套柱銷聯(lián)軸器：具有撓性元件，依靠彈性套與半聯(lián)軸器凸緣上圓孔間的間隙以及彈性套的變形,不但具有位移補償能力，而且具有良好的緩沖吸振能力，因此適用于這里啟動頻繁、有沖擊振動的場合?；瑝K聯(lián)軸器：具有徑向位移、角位移補償能力，由于制造、安裝及機器運轉(zhuǎn)中軸、軸承、支承座等受載荷、溫度的影響而變形，使得被聯(lián)接兩軸在實際中不可能完全對中，兩軸出現(xiàn)徑向位移、角位移等，這時使用的滑塊聯(lián)軸器允許兩軸間有一定的相互位移。2.8拉緊裝置的選擇拉緊裝置給輸送帶一定的初始拉緊力，在運行中始終使輸送帶保持一定的拉緊程度，以免在驅(qū)動滾筒上打滑，并使輸送帶在拖輥間的撓度保證在規(guī)定的范圍內(nèi)。拉緊裝置是帶式輸送機不可缺少的重要組成部分，它的性能好壞直接影響帶式輸送機整體的性能，拉緊裝置的功能主要有以下幾點：（1）保證帶式輸送機驅(qū)動滾筒分離點的足夠張力和驅(qū)動裝置依靠摩擦傳動所必須傳遞的摩擦牽引力，以帶動輸送機的正常運轉(zhuǎn)，防止輸送帶打滑；（2）保證承載分支最小張力點的必須張力，限制輸送帶在托輥之間的垂度，保證帶式輸送機正常運行；（3）補償塑性變形與過渡工況時輸送帶伸長量的變化。由于負載變化會引起輸送帶發(fā)生長度變化，蠕變現(xiàn)象也會造成輸送帶伸長，張緊力有變小趨勢，需要拉緊裝置來吸收由蠕變產(chǎn)生的伸長，維持輸送機正常運行所需的最小張緊力；（4）為輸送帶重新接頭做必要的行程準備。每部帶式輸送機都有若干個接頭，可能在某一時間接頭會出現(xiàn)問題，必須截頭重做，拉緊裝置為帶式輸送機準備了負荷以外的輸送帶，這樣接頭故障就可以通過放松拉緊裝置重新接頭來解決。常見的拉緊裝置有重力拉緊裝置、螺旋拉緊裝置、固定絞車拉緊裝置、自動拉緊裝置等。各種拉緊裝置的特點如下：3H'D;Z,{9（1）重力拉緊裝置。重力拉緊裝置是結(jié)構(gòu)最簡單，應(yīng)用最廣泛的一種拉緊裝置。它是利用重錘來自動拉緊，由于重錘靠自重拉緊，所以它能保證拉緊力在各種工況下保持恒定不變，能自動補償膠帶的伸長。重力拉緊裝置的特點是拉緊力不變，拉緊位移可變，它適用于固定式長距離運輸機，機長500m以上的中長距離輸送機，需較大的拉緊行程，可將拉緊滾筒小車布置在輸送機下部，通過布置在輸送機一側(cè)的重錘拉緊塔架實現(xiàn)重錘拉緊。（2）螺旋拉緊裝置。螺旋拉緊裝置結(jié)構(gòu)簡單，拉緊行程小，適用于短距離輸送機，此拉緊裝置所需的拉緊力一般通過絲杠手動調(diào)整，適用于長度80m（3）固定絞車拉緊裝置。固定絞車拉緊裝置是利用小型絞車來拉緊，絞車一般用蝸輪蝸桿減速器帶動卷筒來纏繞鋼繩，從而拉緊膠帶。這種拉緊裝置的優(yōu)點是體積小，拉力大，可用于500m以上中等長度以上的輸送機。缺點是它只能根據(jù)所需要的拉緊力調(diào)定后產(chǎn)生固定的拉緊力，拉緊力不能自動調(diào)節(jié)，當絞車和控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，對膠帶機不能產(chǎn)生恒定的拉緊力或拉緊力失效，安全可靠性相對降低。（4）自動拉緊裝置。自動拉緊裝置不但能根據(jù)主動滾筒的牽引力來自動調(diào)整拉緊力，而且還能補償膠帶的伸長。包括自動式電動絞車或自動式液壓拉緊裝置，可根據(jù)輸送機啟動、運行、制動運行工況的不同要求，自動調(diào)整輸送帶拉緊力和響應(yīng)張緊滾筒的位置變化要求，宜用于布置復(fù)雜的大型輸送機。9_.因為這里的輸送裝置長度為12m，長度較小對照上述拉緊裝置，所以選用螺旋拉緊裝置比較合適。螺旋張緊行程有500mm、800mm、1000mm三種，此處選取500mm的張緊行程，最大拉緊力為9KN。3單片機控制電路設(shè)計在傳感器中，很多傳感器能接受輸入信號以開關(guān)信號輸出。由于單片機具有位處理功能，所以可以實現(xiàn)開關(guān)量的控制。本文設(shè)計了一種小型件的自動裝置系統(tǒng)，利用傳感器檢測產(chǎn)品，并與單片機接口，輸出的開關(guān)信號控制產(chǎn)品的自動裝箱。3.1單片機控制系統(tǒng)的控制要求該系統(tǒng)總共分成傳動和傳感兩部分，其功能要求是能準確定位包裝箱，準確檢測是否裝滿產(chǎn)品，產(chǎn)品的傳動和包裝箱的轉(zhuǎn)動能夠自動的調(diào)節(jié)，并且可以檢測箱子的個數(shù)。系統(tǒng)中有兩條傳送帶和兩個檢測器（光電傳感器）。傳送1是包裝箱傳送帶，傳送帶2是產(chǎn)品傳送帶。信號檢測部分有兩個光電傳感器，光電傳感器1用來檢測包裝箱是否到位，光電傳感器2用來產(chǎn)品計數(shù)。傳送帶2將產(chǎn)品從生產(chǎn)區(qū)傳送到包裝區(qū)，產(chǎn)品到傳送帶2的末端時，就會掉入包裝箱，同時被檢測器2（光電傳感器）檢測并計數(shù)。傳送帶1把滿箱運走，并用空箱代替。為使空箱對準產(chǎn)品，用檢測器1（光電傳感器）檢測是否到位。產(chǎn)品自動裝箱系統(tǒng)的工作流程如圖3-1所示。圖3-1產(chǎn)品自動裝箱系統(tǒng)的工作流程圖3.2光電檢測裝置的設(shè)計光電檢測技術(shù)在包裝機械中多用于計數(shù)、容器定位、料面控制和色質(zhì)檢測等方面。其特點是可以實現(xiàn)無接觸檢測,可將機械動態(tài)檢測變成光電靜態(tài)檢測,從而顯著簡化機械結(jié)構(gòu),通常被稱為自動控制的眼睛,而且它所具有的某些功能,是人眼所不能達到的。比如它具有很高的響應(yīng)速度,當被測物以較高速度運動時也逃脫不了該系統(tǒng)的觀察。這里利用光電檢測裝置檢測產(chǎn)品數(shù)量和包裝箱是否到位。3.2.1光電傳感器的基本原理傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。而光電傳感器(光電開關(guān))是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，當被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號，以達到檢測的目的。其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)是一種電量傳感器，把電流或電壓的變化以光電的方式傳送出去。即進行電信號-光信號-電信號的轉(zhuǎn)換。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)射器(光源)、接收器和檢測電路。根據(jù)接收器所感知的信號判斷被測對象的有無、形狀、方位和顏色時,按發(fā)射器和接收器的相對位置不同可分為反射型和透過型兩種型式,見圖3-2（a）、（b）。圖3-2（a）反射型、（b）透過型發(fā)射器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。發(fā)射器發(fā)出的光采用不同形式接觸被測物后照射在受光器上,而接受器是在光照射下產(chǎn)生電流(或電導(dǎo)率發(fā)生變化),即所謂的具有光電效應(yīng)的光敏元件,常用的有光電二極管、光電三極管、光電池管。光電二極管的PN結(jié)在沒有光照時和普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦?使用時處于反向偏置;光線照射管芯,會產(chǎn)生光生載流子,在反向電壓作用下,光生載流子導(dǎo)電產(chǎn)生光電流,即隨入射光強度的變化在負載電阻的兩端就會產(chǎn)生隨光強度變化的光電壓,經(jīng)檢波、放大處理去推動控制系統(tǒng)。光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能外，還有對電信號放大的功能。光敏三級管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個極——發(fā)射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。為增大光照，基區(qū)面積做得很大，發(fā)射區(qū)較小，入射光主要被基區(qū)吸收。工作時集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。在無光照時管子流過的電流為暗電流Iceo=（1+β）Icbo（很?。纫话闳龢O管的穿透電流還??；當有光照時，激發(fā)大量的電子-空穴對，使得基極產(chǎn)生的電流Ib增大，此刻流過管子的電流稱為光電流，集電極電流Ic=（1+β）Ib，可見光電三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度。發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。3.2.2傳感器的選擇光電開關(guān)的分類和工作方式如下：（1）漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經(jīng)過時，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。（2）鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。（3）對射式光電開關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器，當被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當檢測物體為不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測裝置。（4）槽式光電開關(guān)：它通常采用標準的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號。槽式光電開關(guān)比較適合檢測高速運動的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。（5）光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，可以對距離遠的被檢測物體進行檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。在傳送帶2上，包裝箱為不透明物體，綜合考慮上述分類，選用對射式光電開關(guān)。3.2.3傳感器的位置確定當光電傳感器檢測到包裝箱到位或產(chǎn)品數(shù)量已達到要求時，單片機控制的電路使相應(yīng)的電動機停止轉(zhuǎn)動。但由于慣性等因數(shù)，包裝箱并不會立即停止，還會繼續(xù)往前運行一段距離S，導(dǎo)致包裝箱不能準確到位，產(chǎn)品數(shù)量計錯。而這段預(yù)留的距離S可由式（3.1）、式（3.2）近似推導(dǎo)可得。式（3.1）式（3.2）式中：——為輸送帶摩擦因數(shù)，由參考文獻[5]查得，為0.6；——為帶停止時的初速度，取值為1m/s；——為帶停止的末速度取值為0；——為輸送帶停止這段時間的加速度。所以預(yù)留距離： 因此，傳感器1在包裝箱上的位置應(yīng)位于產(chǎn)品傳送帶下方偏前84mm；因為產(chǎn)品間距為150mm，大于這段預(yù)留距離，所以傳感器2的位置可設(shè)在產(chǎn)品傳送帶末（具體位置見CAD總裝配圖）。3.3單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計此自動裝箱系統(tǒng)主體部分采用兩條傳送帶，一條包裝箱傳送帶，另一條是產(chǎn)品傳送帶。對產(chǎn)品計數(shù)采用光電傳感器，并與單片機接口，再通過單片機對交流電機的控制，實現(xiàn)產(chǎn)品的自動裝箱。3.3.1單片機的概述單片機的全稱叫做單片機微型計算機，是微型計算機家族中的一個分類，是將CPU、存儲器、總線、I/O接口電路集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片上，因此又稱之為單片機。單片機具有體積小、功能全、價格低廉的突出優(yōu)點，同時其軟件也非常豐富，并可將這些軟件嵌入到其他產(chǎn)品中，使其他產(chǎn)品具有豐富的智能。單片機所具有的這些優(yōu)點使之問世后得到了迅速的發(fā)展，廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制、儀器儀表、交通運輸、通信設(shè)備、家用電器等眾多領(lǐng)域，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化器件。3.3.2單片機的應(yīng)用為滿足各種各樣系統(tǒng)對控制功能的不同需求，以單片機為控制核心構(gòu)成的控制系統(tǒng)在規(guī)模、結(jié)構(gòu)、功能等方面將會有很大的不同，根據(jù)規(guī)?？筛爬?、籠統(tǒng)地劃分為基本應(yīng)用系統(tǒng)和和擴展應(yīng)用系統(tǒng)。單片機基本應(yīng)用系統(tǒng)沒有擴展的程序存儲器ROM、數(shù)據(jù)存儲器RAM、擴展的I/O接口等擴展部件，除單片機外僅配置了電源、時鐘電路、輸入/輸出設(shè)備和復(fù)位電路，是最小的單片機應(yīng)用系統(tǒng)，如圖3-3所示。圖3-3最小的單片機應(yīng)用系統(tǒng)3.3.3單片機的發(fā)展趨勢從第一代單片機到時至今日各大公司推出的各種型號電片機的功能及資源，可以看到電片機正朝著更高性能、更高容量、進一步微型化、多品種的方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在如下幾個方面：（1）CPU的運算速度、處理能力進一步的提高。（2）存儲容量的增加和存儲器本身技術(shù)水平的提高。16位單片機中的ROM和RAM的容量進一步增大，特別是Flash存儲器的使用，可大大提高編程和擦除的速度，并能實現(xiàn)在線編程。（3）I/O口的改進。單片機的I/O口將開始呈現(xiàn)多樣化和多功能化的趨勢，包括可編程并行口，可編程串行口、串行擴展口、多位的A/D轉(zhuǎn)換器、增加I/O口的邏輯控制功能等多項軟硬件技術(shù)都已開始應(yīng)用。（4）特殊的串行口功能。為適應(yīng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的需求，一些單片機提供了具有了網(wǎng)絡(luò)功能的特殊串行口，為應(yīng)用單片機構(gòu)造控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供了便利的條件。（5）系統(tǒng)的單片化。隨著超大規(guī)模集成電路制造水平和工藝的不斷發(fā)展和提高，一些外圍電路的功能將會被并入或集成到單片機的芯片內(nèi)部，包括多位的A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、中斷控制器等將一個單片機控制系統(tǒng)集成在一塊芯片上。（6）小型化。對一些比較簡單的設(shè)備或系統(tǒng)（例如簡單的家電設(shè)備、小單元報警系統(tǒng)等）的控制，并不需要功能特別強的單片機來實現(xiàn)，只需要滿足控制的需要即可，因此一些功能相對簡單、體積更小、價格低廉的單片機有著廣闊的市場。3.3.4AT89S51單片機的基本結(jié)構(gòu)AT89S51是美國ATMEL公司的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4KB的可編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中。主要性能參數(shù)：MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；4K字節(jié)的快速擦除寫Flash存儲器；1000次擦寫周期；4.0-5.5V的工作電壓范圍；全靜態(tài)工作模式：0HZ-33MHZ；三級程序加密鎖；128字節(jié)內(nèi)部RAM；32個可編程I/O口線；2個16位定時/計數(shù)器；6個中斷源；全雙工串行UART通道；低功耗空閑和掉電模式；看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針；掉電標識和快速編程特性；單片機的原理結(jié)構(gòu)圖如下圖3-4：圖3-4AT89S51單片機原理結(jié)構(gòu)圖3.3.5AT89S51單片機主要引腳及功能VCC：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。P1口：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。P2口：P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口使用，因為內(nèi)部在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。P3口：P3口是一組帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向8位I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高可作為輸入端口。做輸出端時，被外部拉低P3口將用上拉電阻輸出電流。 RST：復(fù)位輸入。：程序存儲器允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周兩次有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的信號。EV/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。XTAL1：振蕩器反向放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反向放大器的輸出端。PDIP封裝AS89S51單片機的引腳排列如下圖3-5所示圖3-5PDIP封裝AS89S51單片機的引腳排列3.3.6存儲器和I/O接口電路AT89S51單片機芯片內(nèi)配置有4KB的Flash程序存儲器和128B的數(shù)據(jù)存儲器RAM，根據(jù)需要可外擴最大64KB的程序存儲器和64KB的數(shù)據(jù)存儲器，因此AT89S51的存儲器結(jié)構(gòu)可分為4部分：片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器。CPU的數(shù)據(jù)處理速度要遠高于外圍設(shè)備，同時各外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)處理速度也不盡相同，因此在CPU與外圍設(shè)備之間進行信息交換時要解決處理速度的匹配問題，以有效地提高CPU的工作效率；與此同時還要對外圍設(shè)備進行驅(qū)動，I/O接口電路正是為了上述問題而設(shè)計的。CPU和外圍設(shè)備進行信息交換都要通過接口電路來進行。AT89S51單片機內(nèi)部集成4個可編程的并行I/O口（P0-P3），每個輸出接口電路都具有鎖存器和驅(qū)動器，輸入接口電路具有三態(tài)門控制，這是接口電路的基本特征。3.3.7復(fù)位操作及復(fù)位電路復(fù)位操作是使單片機的CPU以及各部件處于初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始運行。單片機在運行過程中可能會受到外界的干擾使程序陷入死循環(huán)或“跑飛”，發(fā)生這種情況時需要將單片機復(fù)位，以重新啟動運行。（1）復(fù)位操作RST引腳是復(fù)位信號的輸入端口，高電平有效。在時鐘振蕩器穩(wěn)定工作情況下，該引腳若有低電平上升到高電平并持續(xù)2個機器周期，如圖所示，系統(tǒng)實現(xiàn)一次復(fù)位操作。單片機在RST高電瓶有效后的第二個機器周期開始執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，并在RST變?yōu)榈碗娖角暗拿總€機器周期重復(fù)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作。復(fù)位電路圖3-6上電自動復(fù)位電路圖3-7為手動復(fù)位電路復(fù)位操作有手動復(fù)位和上電自動復(fù)位，上圖3-6為上電自動復(fù)位電路，上圖3-7為手動復(fù)位電路。在復(fù)位電路上電的瞬間，RC電路充電，RST引腳出現(xiàn)高電平。RST引腳出現(xiàn)的高電平將會隨著對電容C的充電過程而逐漸回落，為了保證RST引叫出現(xiàn)的高電平持續(xù)兩個機器周期以上的時間，須合理地選擇其電阻和電容的參數(shù)值，而電阻和電容參數(shù)的取值隨著時鐘頻率的不同而變化。這里采用手動復(fù)位，以便在出現(xiàn)故障或是任意需要的情況下進行復(fù)位，3.3.8時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，控制著單片機的有序運行節(jié)奏，而時序規(guī)定了指令執(zhí)行過程中各控制信號之間的相互關(guān)系。在時鐘信號的控制作用下，單片機就如同一個復(fù)雜的同步時序電路，嚴格地按照規(guī)定的時序進行工作。在AT89S51芯片內(nèi)部，有一個振蕩器電路和時鐘發(fā)生器，引腳XTAL1和XTAL2之間介入晶體振蕩器和電容后構(gòu)成內(nèi)部時鐘方式。也可以使用外部振蕩器產(chǎn)生的信號直接加載到振蕩器的輸入端，作為CPU的時鐘源，稱為外部時鐘方式。大多數(shù)的單片機采用內(nèi)部時鐘方式，這里AT89S51單片機也采用內(nèi)部時鐘方式。圖3-8、3-9為兩種方式的電路連接。圖3-8使用片內(nèi)振蕩器接法圖3-9使用片外振蕩器接法3.3.9單片機控制的過程極其流程圖單片機AT89S51用P1.6控制傳送帶1，P1.7控制傳送帶2。P1.6，P1.7均通過一個反向驅(qū)動器與光電耦合器的發(fā)光二極管陰極相連，通過改變光敏電阻阻值改變GATE的電位，從而控制三端雙向晶閘管的通、斷，以實現(xiàn)對電動機的啟、?？刂?。具體的原理圖如圖3-10，產(chǎn)品自動裝箱控制系統(tǒng)的流程圖如圖3-11圖3-10單片機控制的產(chǎn)品自動裝箱系統(tǒng)原理圖圖3-11產(chǎn)品自動裝箱控制系統(tǒng)的流程圖3.3.10主程序的設(shè)計ORG2000HSTART：ANLP1.，#3FH；停止兩個傳送帶ORLP1.，#40H；啟動帶1，停止帶2LOOP1：JBP1.0，LOOP1；檢測包裝箱是否到位，等待P1.0為低電平LOOP2：JNBP1.0，LOOP2；等待P1.0為高電平，新的空箱到位ANLP1，#OBFH；停止帶1SETBP1.7；啟動帶2MOVR1，#00H；計數(shù)器清零LOOP3：JNBP1.1，LOOP3；等待P1.1為高電平LOOP4：JBP1.1，LOOP4；等待P1.1為低電平，檢測產(chǎn)品是否到來LOOP5：JNBP1.1，LOOP5；INCR1；計數(shù)器加1MOVA，R1XRLA，#64H；箱內(nèi)裝100個產(chǎn)品嗎？JNZLOOP3；未滿，繼續(xù)AJMPSTART；已裝箱，換箱END光電傳感器與單片機協(xié)同工作，控制電動機啟動、停止，從而實現(xiàn)自動計數(shù)裝箱，其具體過程如下：（1）單片機執(zhí)行程序：ANLP1.，#3FH。P1.6、P1.7同時置0，此時與P1.6、P1.7相連的反向驅(qū)動器使光電耦合器的發(fā)光二極管陰極變?yōu)楦唠娖剑l(fā)光二級管因為電流太小不能發(fā)光，光敏電阻接受不到光照阻值較大，GATE點電位較小，達不到三端雙向晶閘管的導(dǎo)通值，三端雙向晶閘管斷開，電動機1、2停止轉(zhuǎn)動，則包裝箱傳送帶1、2停止傳送。（2）單片機執(zhí)行程序：ORLP1.，#40H。P1.6置1，此時與P1.6相連的反向驅(qū)動器使光電耦合器的發(fā)光二極管陰極變?yōu)榈碗娖?，發(fā)光二級管發(fā)光，光敏電阻受到光照阻值變小，而GATE點電位上升，達到三端雙向晶閘管的導(dǎo)通值，三端雙向晶閘管接通，控制帶1的電動機轉(zhuǎn)動，包裝箱傳送帶1開始傳送。（3）單片機執(zhí)行程序：JBP1.0，LOOP1；檢測包裝箱是否到位，等待P1.0為低電平。此時包裝箱傳送帶1已開始運行，當還未送到位時，光電檢測器1的發(fā)光器因無遮避物直接照到受光器（光敏三級管）上，光敏三極管受光照飽和導(dǎo)通，輸出低電平，與它相連的P1.0接口置0，單片機順序向下執(zhí)行程序。（4）單片機執(zhí)行程序：JNBP1.0，LOOP2；等待P1.0為高電平。當包裝箱繼續(xù)運行，遮住光電檢測器1的受光器時，此時光敏三級管因為受不到光照而截止，輸出高電平，與它相連的P1.0接口置1，單片機順序向下執(zhí)行程序。（5）單片機執(zhí)行程序：ANLP1，#OBFH。P1.6置0，同理電動機1停止轉(zhuǎn)動，包裝箱傳送帶因慣性等因數(shù)，運行84mm后準確到位。（6）單片機執(zhí)行程序：SETBP1.7。P1.7置1，同理傳送帶2啟動。（7）同理單片機執(zhí)行下述程序：MOVR1，#00H；計數(shù)器清零LOOP3：JNBP1.1，LOOP3；等待P1.1為高電平LOOP4：JBP1.1，LOOP4；等待P1.1為低電平，檢測產(chǎn)品是否到來LOOP5：JNBP1.1，LOOP5；INCR1；計數(shù)器加1MOVA，R1XRLA，#64H；箱內(nèi)裝100個產(chǎn)品嗎？JNZLOOP3；未滿，繼續(xù)（8）當產(chǎn)品裝滿后，返回從START重復(fù)執(zhí)行程序，再對下一個貨物箱進行裝箱。如此循環(huán)，實現(xiàn)包裝生產(chǎn)流水線的自動計數(shù)裝箱。4輔助設(shè)備的設(shè)計4.1驅(qū)動頭架的尺寸確定驅(qū)動頭架用于支撐滾筒，減速器，電動機。整個裝置架選用性能良好的槽鋼支撐，角鋼加固，鋼板等用于固定電機，減速器，傳動滾筒的機座。槽鋼，角鋼，鋼板的連接使用焊接，焊縫均為連續(xù)角焊，焊件搭接處焊三面。根據(jù)中心線的高度，固定電動機與減速器的架高213mm，傳動滾筒的架高380mm，具體尺寸結(jié)構(gòu)已于CAD圖標出。4.2拉緊尾架的尺寸確定拉緊尾架用于支撐傳動滾筒，安裝螺旋拉緊裝置。因選用的拉緊行程為500mm，結(jié)合傳動滾筒的兩滾筒座間距為350mm，確定整個拉緊尾架的長為1300mm，寬為多少380mm。具體尺寸結(jié)構(gòu)已于CAD圖中標出。4.3中間架的尺寸確定中間架用于安裝上下托輥，采用兩個80mm寬的槽鋼，固定部分都采用螺栓聯(lián)接。共有3段中間架，均長3400mm，各中間架之間也用螺栓連接，便于運輸和安裝。結(jié)合上下托輥的尺寸，確定中間架的總長為10200mm，寬為916mm，高為480mm。具體尺寸結(jié)構(gòu)已于CAD中間架圖中標出。4.4傳料板的尺寸確定在將包裝箱輸送裝置和產(chǎn)品輸送裝置成丁字型布置時，由于兩輸送帶之間有一定的距離，產(chǎn)品不能順利落入包裝箱內(nèi)，因此需加一傳料板。此傳料板可起到傳接產(chǎn)品，使產(chǎn)品準確落入箱中的作用。因傳料板所承受的力很小，材料可采用鋁板，以45度傾斜，并用螺栓將板固定在產(chǎn)品輸送裝置的頭部驅(qū)動架上。具體結(jié)構(gòu)見CAD裝配圖。結(jié)論本文從自動裝箱系統(tǒng)整體設(shè)計出發(fā),主要對物品傳動皮帶機構(gòu)和單片機控制電路這兩部分進行了設(shè)計。其中物品傳動皮帶機構(gòu)與常見的帶式輸送機結(jié)構(gòu)相似，本文對該輸送裝置各組成部分：輸送帶、托輥、拉緊裝置、驅(qū)動裝置等進行了分析。對單片機控制過程進行了詳細說明。得出以下主要結(jié)論：（1）輸送帶運動時的阻力包括直線區(qū)段、曲線區(qū)段以及一些附屬裝置所產(chǎn)生的局部阻力。本文對這三部分產(chǎn)生的阻力進行了計算并對帶進行了強度校核，以保證輸送裝置能可靠、安全的運行。（2）考慮到工作現(xiàn)場的空間和減少傳動鏈原則，本設(shè)計的驅(qū)動裝置直接采用聯(lián)軸器將電動機和減速器相連，減速器與傳動滾筒相連。（3）拉緊裝置給輸送帶一定的初始拉緊力，使在運行中始終使輸送帶保持一定的拉緊程度，以免在驅(qū)動滾筒上打滑，它是帶式輸送機不可缺少的重要組成部分。因這里輸送裝置的長度較短，綜合比較各種拉緊裝置，本設(shè)計選用了螺旋拉緊裝置，它結(jié)構(gòu)簡單，拉緊行程小，適用于短距離輸送機。當輸送帶因長時間工作變松時，可通過絲杠手動調(diào)整。（4）控制部分主要分析了單片機與光電傳感器協(xié)同工作和數(shù)據(jù)處理等方面。本設(shè)計采用了最簡單的單片機應(yīng)用系統(tǒng)，它包括電源、時鐘電路、輸入/輸出設(shè)備和復(fù)位電路。通過單片機對電動機等各機械部分的控制來實現(xiàn)系統(tǒng)要求，達到自動計數(shù)和裝箱。致謝經(jīng)過三個多月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，在此，我要感謝每一個幫助過我的人。

首先,我要感謝的是我的指導(dǎo)老師。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，都給予我悉心的指導(dǎo)和幫助?？梢哉f，沒有導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助，我是不可能順利完成我的畢業(yè)設(shè)計的。另外，他的治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究精神值得我永遠地學(xué)習(xí)，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次我要感謝我的父母,在我畢業(yè)設(shè)計最艱苦的那段日子,是他們給了我最大的精神支持。父母為了我的成長，一直在背后默默的付出和辛勤的工作，他們的養(yǎng)育之恩，我將用自己的一生去回報。再次，我要感謝幫助過我的同學(xué)，在我畢業(yè)設(shè)計期間，他們給了我不少的關(guān)心和幫助。最后，感謝母校對我的培養(yǎng)并感謝各位專家和教授對本文的評閱和指導(dǎo)。參考文獻[1]馬淑華.單片機原理與接口理論[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2005:1-24.[2]王錫法.長距離變坡下運帶式輸送機的設(shè)計研究[D].西安理工大學(xué),2005.[3]吳占和.基于光電傳感器和單片機控制的產(chǎn)品自動裝箱系統(tǒng)[J]；中國科技信息,2007,(12).[4]朱龍根.簡明機械零件設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997.[5]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1993.[6]機械設(shè)計手冊編委會.減速器和變速器[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.[7]起重運輸機械零部件、操作件和小五金[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.[8]單麗云.工程材料[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2000.[9]鄒麗新.單片微型計算機[M].蘇州:蘇州大學(xué)出版社,2001.[10]邱宣懷.機