[1]。它由初級(jí)線圈、兩個(gè)次級(jí)線圈和銜鐵構(gòu)成，當(dāng)有壓力作用于銜鐵時(shí)，銜鐵位置改變，導(dǎo)致初級(jí)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與兩個(gè)次級(jí)線圈的耦合程度變化，兩個(gè)次級(jí)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不再相等，產(chǎn)生差動(dòng)輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。差動(dòng)變壓器式壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定，測(cè)量精度較高，線性度好，受環(huán)境因素如溫度、濕度影響較小，且輸出信號(hào)較強(qiáng)，便于后續(xù)處理。不過也存在缺點(diǎn)，它對(duì)壓力變化的響應(yīng)速度相對(duì)較慢，在動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量方面表現(xiàn)欠佳；體積較大，在一些對(duì)空間要求苛刻的應(yīng)用場(chǎng)景受限，所以不適合在本設(shè)計(jì)中作為質(zhì)量傳感器與HX711搭配使用。電阻應(yīng)變式壓力傳感器精度高，能精確測(cè)量壓力變化，輸出信號(hào)準(zhǔn)確可靠；線性度好，在一定測(cè)量范圍內(nèi)，輸出與壓力呈良好的線性關(guān)系，便于數(shù)據(jù)處理和分析；靈敏度高，可感知微小的壓力變化，將其轉(zhuǎn)化為明顯的電信號(hào)變化；測(cè)量范圍寬，能適應(yīng)不同大小的壓力測(cè)量需求，從微小壓力到較大壓力都可精確測(cè)量；穩(wěn)定性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，能在長時(shí)間內(nèi)保持良好的工作狀態(tài)，受環(huán)境因素影響??；動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，可快速跟蹤壓力的動(dòng)態(tài)變化，適用于測(cè)量變化迅速的壓力。結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕，便于安裝和使用，非常適合作為本次設(shè)計(jì)的質(zhì)量檢測(cè)傳感器REF_Ref6327\r\h[2]。2.2.4無線通信選擇WiFi的工作原理是利用特定頻率的無線信號(hào)在空中傳遞數(shù)據(jù)，其采用CSMA/CA機(jī)制防止信號(hào)沖突。WiFi傳輸速度較快，可以符合大量數(shù)據(jù)輸送的需求；它的覆蓋面比較廣，能夠在某個(gè)區(qū)域達(dá)成眾多設(shè)備一起接入，適合創(chuàng)建校園無線網(wǎng)之類的情況；WiFi的適配性也不錯(cuò)，多數(shù)智能設(shè)備均支持WiFi關(guān)聯(lián)。不過，WiFi信號(hào)極易被干擾，處于復(fù)雜電磁環(huán)境或者存在障礙的時(shí)候，信號(hào)質(zhì)量就會(huì)下滑，而且當(dāng)許多設(shè)備一同接入的時(shí)候，也許會(huì)由于帶寬分配不均造成網(wǎng)速減慢，進(jìn)而影響到數(shù)據(jù)輸送的速率。HC-05藍(lán)牙模塊依靠藍(lán)牙技術(shù)達(dá)成短距離無線數(shù)據(jù)傳輸，其借助內(nèi)部的藍(lán)牙芯片同其他藍(lán)牙設(shè)備執(zhí)行配對(duì)通信，HC-05藍(lán)牙模塊把串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成藍(lán)牙信號(hào)實(shí)施傳遞，而且可以把接收到的藍(lán)牙信號(hào)轉(zhuǎn)變成串口數(shù)據(jù)給外接設(shè)備使用。這個(gè)模塊的優(yōu)點(diǎn)在于使用便捷，帶有規(guī)范的AT指令集，利于使用者實(shí)施設(shè)置和掌控，它的適配性很強(qiáng)，可以同許多帶有藍(lán)牙功能的設(shè)備相銜接，而且體積較小，適宜融合進(jìn)各類小型設(shè)備當(dāng)中，另外它在低能耗上的表現(xiàn)也比較好，適合用在一些對(duì)能耗有要求的便攜設(shè)備上面。綜上可得，藍(lán)牙具備易用性較強(qiáng)、兼容性較好、體積較小、功耗較低、性價(jià)比高等優(yōu)勢(shì)，于是便被選定作為此次畢業(yè)設(shè)計(jì)里無線通信所采用的模塊。2.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)組成及框圖STC89C52單片機(jī)作為控制核心，精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)物料流量與質(zhì)量，并負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)處理之后在顯示器顯示，并通過藍(lán)牙發(fā)送給用戶端。系統(tǒng)中流量監(jiān)測(cè)模塊精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)物料流量，并將流量數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)。質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)物料質(zhì)量，并將質(zhì)量數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)。屏幕模塊負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，包括流量信息、質(zhì)量信息和流速信息等。報(bào)警模塊負(fù)責(zé)在流量超限或質(zhì)量超限時(shí)，實(shí)時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。按鍵負(fù)責(zé)設(shè)置流量上限值、質(zhì)量上限值、開始和結(jié)束。藍(lán)牙模塊負(fù)責(zé)將流量數(shù)據(jù)以及質(zhì)量數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶端。系統(tǒng)總體框圖如圖2.1所示。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC1系統(tǒng)總體框圖

第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)硬件電路圖STC89C52單片機(jī)是單片機(jī)中比較常見的一類，STC89C52單片機(jī)問世早應(yīng)用范圍較廣，在互聯(lián)網(wǎng)上可以輕松獲得許多教程以及開發(fā)資料，同時(shí)51系列單片機(jī)價(jià)格低廉，程序編寫較為簡單，可以滿足普通人絕大多數(shù)的開發(fā)需求。除了51單片機(jī)系列外，還有STM32系列的單片機(jī)，STM32單片機(jī)相較51系列單片機(jī)來說，功能更為強(qiáng)大，單它的價(jià)格也相對(duì)較高，開發(fā)難度更大，對(duì)新手而言，具有一定的上手難度。結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，51系列單片機(jī)明顯更加符合設(shè)計(jì)要求，最終選擇STC89C52作為本次設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)。STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)包括：STC89C52、晶振電路以及復(fù)位電路，如圖3.2所示。查閱51系列相關(guān)資料，得知STC89C52單片機(jī)內(nèi)部，對(duì)于P1、P2和P3系列引腳，內(nèi)部均設(shè)計(jì)了上拉電路，但P0系列引腳未設(shè)計(jì)上拉電路，就可能導(dǎo)致單片機(jī)在工作時(shí)，P0展現(xiàn)介于高低電平之間的高阻態(tài)，其他三類引腳展現(xiàn)高電平狀態(tài)。因此，需要為P0引腳外加上拉電路，使單片機(jī)工作時(shí)，P0引腳也展現(xiàn)出高電平。上拉電阻的一段與P0各引腳相連，另一端為公共端，接到5V電源上。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC2STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振電路可以為單片機(jī)提供一個(gè)穩(wěn)定的高頻振蕩信號(hào)。原理圖如圖3.3所示，單片機(jī)要正常運(yùn)行，必須要對(duì)其施加一定頻率的脈沖信號(hào)。晶振電路由晶振和電阻組成，一般情況下，晶振規(guī)格選擇11.0592MHz。晶振規(guī)格越大，脈沖信號(hào)越高，單片機(jī)運(yùn)行速度也會(huì)更高，但過高的運(yùn)行速度也會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)處理不過來，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)卡死的情況出現(xiàn)。同時(shí)電容規(guī)格也不能過大過小，數(shù)值一般小于50pF。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC3晶振電路復(fù)位電路的功能強(qiáng)制將系統(tǒng)中的各個(gè)部件恢復(fù)到初始狀態(tài)，使系統(tǒng)重新開始執(zhí)行指令。復(fù)位電路引腳接受高電平信號(hào)后控制單片機(jī)強(qiáng)制復(fù)位，原理圖如圖3.4所示。系統(tǒng)通電后，復(fù)位引腳表現(xiàn)為低電平，此時(shí)單片機(jī)正常工作。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后，電源端的高電平信號(hào)會(huì)直接傳送到復(fù)位引腳，從而強(qiáng)制是單片機(jī)復(fù)位。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC4復(fù)位電路3.2顯示模塊本次設(shè)計(jì)選用了LCD1602屏幕來顯示系統(tǒng)信息，LCD1602可以顯示2行16列的一共32個(gè)字符的內(nèi)容，電路原理圖如圖3.5所示。LCD1602一共有11個(gè)引腳與單片機(jī)相連，RS、RW和E是控制信號(hào)接受引腳，D0到D7負(fù)責(zé)接收單片機(jī)的數(shù)據(jù)。LCD1602使用到了P0系列引腳，所以用到了上拉電路。由于51單片機(jī)內(nèi)部，對(duì)于P1、P2和P3系列引腳，內(nèi)部均設(shè)計(jì)了上拉電路，但P0系列引腳未設(shè)計(jì)上拉電路，就可能導(dǎo)致單片機(jī)在工作時(shí)，P0展現(xiàn)介于高低電平之間的高阻態(tài)，其他三類引腳展現(xiàn)高電平狀態(tài)。因此，需要為P0引腳外加上拉電路，使單片機(jī)工作時(shí)，P0引腳也展現(xiàn)出高電平。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC5LCD1602原理圖3.3流量監(jiān)測(cè)模塊光電開關(guān)作為本次設(shè)計(jì)的流量監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)物圖如圖3.6所示。光電開關(guān)是一種利用光電效應(yīng)來檢測(cè)物體的接近、離開或位置變化的傳感器。發(fā)射端的發(fā)光元件發(fā)出光線，當(dāng)有物體進(jìn)入光線的照射區(qū)域時(shí)，光線被物體反射、遮擋或散射，接收端的光電元件根據(jù)接收到的光線強(qiáng)度變化產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)變化，經(jīng)過信號(hào)處理電路將這種變化轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的檢測(cè)。光電開關(guān)一般有四個(gè)引腳，分別是VCC、GND、AO（模擬量輸出引腳）和DO（數(shù)字量輸出引腳），原理圖如圖3.7所示。VCC和GND負(fù)責(zé)向傳感器提供工作電源。模擬量輸出引腳根據(jù)光電開關(guān)檢測(cè)到的物體相關(guān)信息，輸出一個(gè)與之成比例的模擬電壓信號(hào)。數(shù)字量輸出引腳根據(jù)光電開關(guān)的檢測(cè)狀態(tài)輸出高電平或低電平信號(hào)，以表示是否檢測(cè)到物體。當(dāng)光電開關(guān)檢測(cè)到物體時(shí)，DO引腳會(huì)輸出一個(gè)與設(shè)定邏輯電平相符的信號(hào)。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC6光電開關(guān)實(shí)物圖圖3.SEQ圖3.\*ARABIC7物料流量傳感器原理圖3.4質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊HX711屬于專為高精度稱重傳感器而設(shè)的24位A/D轉(zhuǎn)換器，此次設(shè)計(jì)把它同電阻應(yīng)變片式壓力傳感器配合起來組成質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊，其實(shí)物圖如圖3.8所示。電阻應(yīng)變片式壓力傳感器依靠金屬電阻應(yīng)變效應(yīng)來發(fā)揮功能，一旦壓力施加到傳感器的彈性體之上，彈性體就會(huì)產(chǎn)生形變，附著在彈性體表面的電阻應(yīng)變片跟著一起變形，進(jìn)而引發(fā)電阻值出現(xiàn)改變，HX711能夠?qū)﹄娮钁?yīng)變片式壓力傳感器所輸出的微弱模擬信號(hào)進(jìn)行放大處理，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC8電阻應(yīng)變片式壓力傳感器實(shí)物圖圖3.SEQ圖3.\*ARABIC9稱重傳感器原理圖HX711芯片一般具備諸多引腳，包含VCC、GND、SCK、DT、AIN+和AIN-等，原理圖如圖3.9所示。VCC和GND引腳給芯片供應(yīng)工作電壓，保證芯片可正常運(yùn)作。SCK引腳屬于電源下降控制和串行時(shí)鐘輸入引腳，其用途在于控制芯片的電源模式，而且還是同單片機(jī)實(shí)施通訊時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)輸入引腳，用以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。DT引腳是數(shù)字輸出引腳，把經(jīng)過模數(shù)變換之后得到的數(shù)字信號(hào)傳送到外部設(shè)備。AIN+和AIN-引腳屬于模擬信號(hào)輸入引腳，它們各自連接電阻應(yīng)變片式壓力傳感器的差分輸出信號(hào)。AIN+引腳對(duì)接傳感器輸出的正信號(hào)，AIN-引腳對(duì)接傳感器輸出的負(fù)信號(hào)，如此一來便可加強(qiáng)信號(hào)的抗干擾能力，進(jìn)而保障高精度的模擬信號(hào)輸入。3.5藍(lán)牙模塊HC-05屬于主從一體型的藍(lán)牙串口模塊，其內(nèi)部設(shè)置了藍(lán)牙通信協(xié)議棧以及串口通信接口電路，通過藍(lán)牙無線技術(shù)同其他具備藍(lán)牙功能的裝置執(zhí)行配對(duì)并創(chuàng)建起關(guān)聯(lián)，一旦這種關(guān)聯(lián)得以形成，便可以達(dá)成兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳遞任務(wù)，其實(shí)物圖如圖3.10所示。HC-05模塊存在VCC、GND、TXD和RXD等引腳，如圖3.11所示。VCC與GND會(huì)供應(yīng)工作電壓，促使模塊正常運(yùn)作；TXD引腳屬于串口發(fā)送引腳，其作用在于把模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送至與其相連接的外部設(shè)備的串口接收引腳上；RXD引腳則為串口接收引腳，用來接收從單片機(jī)串口發(fā)送引腳所發(fā)出的數(shù)據(jù)。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC10HC-05實(shí)物圖圖3.SEQ圖3.\*ARABIC11藍(lán)牙模塊原理圖3.6聲光報(bào)警模塊聲光報(bào)警模塊屬于物料流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)十分關(guān)鍵的一部分，其也是保證物料流量及質(zhì)量安全穩(wěn)定的重要形成單元。蜂鳴器、LED等設(shè)備同單片機(jī)相連接，當(dāng)物料流量或者質(zhì)量達(dá)到預(yù)先設(shè)定好的上限數(shù)值時(shí)，蜂鳴器和LED燈就會(huì)一同啟動(dòng)運(yùn)作，蜂鳴器持續(xù)發(fā)出聲響，LED燈持續(xù)閃爍發(fā)光，原理圖如圖3.12所示。聲光雙重警報(bào)既提升了警報(bào)設(shè)置的可靠性又加強(qiáng)了警示程度，可以保證工作人員立即察覺到物料流量或者質(zhì)量出現(xiàn)的異常狀況，從而執(zhí)行對(duì)應(yīng)的舉措。而且能夠維持系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)，避免產(chǎn)生生產(chǎn)事故以及物料損耗之類的情況。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC12聲光報(bào)警模塊原理圖3.7按鍵模塊本次設(shè)計(jì)一共用到了三個(gè)按鍵，原理圖如圖3.13所示。按鍵的一段都與地相連，另一段則與單片機(jī)的引腳相連。當(dāng)按鍵被按下后，接地端的低電平信號(hào)通過按鍵傳輸至單片機(jī)引腳；當(dāng)按鍵彈起，接地端的低電平信號(hào)將無法傳輸至單片機(jī)引腳，單片機(jī)引腳的電平狀態(tài)在通電后的默認(rèn)為高電平。在圖中可以看出，三個(gè)按鍵的功能是各不相同的。KEY1可以調(diào)出流量或質(zhì)量上限，配合KEY2和KEY3進(jìn)行上限調(diào)節(jié)；KEY2負(fù)責(zé)系統(tǒng)工作的啟動(dòng)和終止以及對(duì)上限進(jìn)行+調(diào)節(jié)；KEY3對(duì)上限進(jìn)行-調(diào)節(jié)以及調(diào)零操作。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC13按鍵模塊原理圖

第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在程序編寫完成之后，首先點(diǎn)擊編譯，檢查是否有語法錯(cuò)誤等異常情況。編譯通過則代表無語法錯(cuò)誤，之后將生成的.hex文件通過USB轉(zhuǎn)TTL燒錄至單片機(jī)中運(yùn)行，觀察其是否符合預(yù)期，如果相符那么說明邏輯準(zhǔn)確，否則表示程序邏輯有問題。4.1程序設(shè)計(jì)思路圖系統(tǒng)通電工作后，進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)的配置和初始化，包括定義變量、引腳電平狀態(tài)確定、屏幕初始化及顯示。在初始化程序中，定義了相關(guān)變量，包括開始、速度以及重量等部分變量，同時(shí)對(duì)串口進(jìn)行初始化。按鍵檢測(cè)引腳電平狀態(tài)，當(dāng)引腳為低電平時(shí)，可以進(jìn)行上限值的設(shè)置，同時(shí)決定系統(tǒng)開始以及結(jié)束。開始按鍵按下，流量監(jiān)測(cè)模塊和質(zhì)量檢測(cè)模塊對(duì)物料進(jìn)行不停監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)通過處理之后，在LCD1602顯示器上顯示，并通過藍(lán)牙模塊上傳至用戶端。當(dāng)流量或者質(zhì)量達(dá)到所設(shè)定的上限值時(shí)，聲光報(bào)警模塊啟動(dòng)。程序流程圖如圖4.1所示。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC1主程序流程圖4.2按鍵檢測(cè)程序設(shè)計(jì)檢測(cè)按鍵的核心方法是判斷與按鍵相連的引腳是否為低電平，結(jié)合按鍵電路可以知道，當(dāng)按鍵處于開啟狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)引腳表現(xiàn)為高電平；當(dāng)按鍵按下時(shí)，接地的地平信號(hào)和通過電路傳至單片機(jī)引腳，因此單片機(jī)引腳表現(xiàn)為低電平。在程序中檢測(cè)與按鍵相連的引腳電平狀態(tài)，當(dāng)引腳為低電平時(shí)，就能判斷按鍵已經(jīng)處于按下狀態(tài)，進(jìn)而根據(jù)高電平時(shí)判斷按鍵處于開啟狀態(tài)，因此根據(jù)高低電平來實(shí)現(xiàn)按鍵執(zhí)行不同的程序，程序如圖4.2所示。通過按鍵控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開始與結(jié)束以及流量和質(zhì)量的上限調(diào)節(jié)。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC2按鍵程序流程圖4.3報(bào)警程序設(shè)計(jì)本物料流量檢測(cè)系統(tǒng)中的聲光報(bào)警模塊，會(huì)在物料流量或者質(zhì)量發(fā)生異常情況的時(shí)候立即發(fā)出警報(bào)。通過按鍵或者藍(lán)牙模塊所設(shè)定的流量和質(zhì)量上限報(bào)警數(shù)值，在工作過程中一直檢測(cè)相關(guān)信號(hào)，一旦流量或者質(zhì)量其中任何一個(gè)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的上限數(shù)值，蜂鳴器就開始連續(xù)發(fā)出聲響，LED指示燈也持續(xù)閃亮。這種聲光雙重報(bào)警方式，使得報(bào)警既可靠又十分顯眼，從而保證工作人員可以立即察覺到物料流量或者質(zhì)量存在異常狀況，并馬上采取應(yīng)對(duì)舉措，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，防止出現(xiàn)生產(chǎn)事故以及物料損耗現(xiàn)象，其程序流程圖如圖4.3所示。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC3聲光報(bào)警程序流程圖4.4藍(lán)牙顯示程序設(shè)計(jì)在本物料的HC-05藍(lán)牙模塊，用于將單片機(jī)所接收的數(shù)據(jù)處理之后通過藍(lán)牙模塊將流量數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)無線傳輸至用戶端，并設(shè)計(jì)上限值觸發(fā)的聲光報(bào)警機(jī)制，針對(duì)超限輸送等異常工況實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，減少人工巡檢依賴。程序設(shè)定將總件數(shù)、單個(gè)重量、總重量以及速度通過藍(lán)牙傳輸至用戶端，程序流程圖如圖4.4所示。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC4藍(lán)牙程序流程圖4.5物料流量監(jiān)測(cè)程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)用光電開關(guān)作為物料流量監(jiān)測(cè)傳感器，光電開關(guān)是利用光發(fā)射和接收原理工作的，發(fā)射端發(fā)射出光線，接收端檢測(cè)光線。當(dāng)物體遮擋光線或反射光線時(shí)，接收端光信號(hào)變化，從而觸發(fā)開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)物體有無等功能。系統(tǒng)通電工作開始時(shí)，計(jì)數(shù)器默認(rèn)數(shù)量為0，當(dāng)檢測(cè)有物體通過時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，每通過一個(gè)物體，計(jì)數(shù)器進(jìn)行+1，沒有通過物體時(shí)，計(jì)數(shù)器數(shù)量不變，然后根據(jù)每5秒通過物料數(shù)量計(jì)算出流速，最后將流量、流速等信息在顯示器上顯示出來，同時(shí)通過藍(lán)牙上傳至用戶端，程序流程圖如圖4.5所示。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC5流量監(jiān)測(cè)流程圖4.6物料質(zhì)量監(jiān)測(cè)程序設(shè)計(jì)HX711是一款專為高精度稱重傳感器設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器，在本次設(shè)計(jì)中與電阻應(yīng)變片式壓力傳感器搭配使用組成質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊。系統(tǒng)通電工作開始，傳感器與HX711進(jìn)行初始化與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)（去皮、調(diào)零）。當(dāng)壓力傳感器上有物體時(shí)，會(huì)得到相關(guān)的模擬信號(hào)，HX711將傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并計(jì)算出實(shí)際重量值，經(jīng)過單片機(jī)然后將所算的的實(shí)際重量值在顯示器顯示，同時(shí)通過藍(lán)牙模塊將所測(cè)實(shí)際重量值傳送至用戶端上顯示，程序流程圖如圖4.6所示。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC6質(zhì)量監(jiān)測(cè)流程圖

第五章系統(tǒng)調(diào)試5.1實(shí)物正常運(yùn)行單片機(jī)系統(tǒng)通電后，先通過按鍵或者用戶端設(shè)置物料流量上限以及質(zhì)量上限。先用不透光物體不斷的通過光電開關(guān)，LCD1602顯示器和用戶端都顯示流量數(shù)據(jù)，包括總件數(shù)、流量速度和工作總時(shí)長，當(dāng)流量超過所設(shè)上限時(shí)，聲光報(bào)警工作。在向質(zhì)量傳感器上增加物體重量，LCD1602顯示器和用戶端都顯示質(zhì)量數(shù)據(jù)，包括單件質(zhì)量、總質(zhì)量和工作總時(shí)長，當(dāng)質(zhì)量超過所設(shè)上限時(shí)，聲光報(bào)警工作，如圖5.1所示。圖5.SEQ圖5.\*ARABIC1質(zhì)量流量超限報(bào)警5.2流量監(jiān)測(cè)調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)通電后，通過按鍵或者在用戶端連接藍(lán)牙設(shè)定流量上限值，然后用不透光的物體在光電開關(guān)來回移動(dòng)（作為模擬物流通過），LCD1602顯示器顯示物流的總數(shù)以及通過速度（單位時(shí)間內(nèi)通過的數(shù)量），當(dāng)物料流量達(dá)到所設(shè)定的上限值100時(shí)，聲光報(bào)警模塊發(fā)出聲光報(bào)警提醒，同時(shí)藍(lán)牙模塊也向用戶端發(fā)出報(bào)警提醒。設(shè)定流量上限值S為100，當(dāng)流量總數(shù)A達(dá)到100時(shí)，聲光報(bào)警模塊啟動(dòng)。此時(shí)顯示器上顯示流量總數(shù)A為110，超過所設(shè)定上限值100，聲光報(bào)警模塊啟動(dòng)，提醒工作人員做出相應(yīng)措施，如圖5.2所示。圖5.SEQ圖5.\*ARABIC2流量超限報(bào)警5.3質(zhì)量監(jiān)測(cè)調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)通電后，通過按鍵或者在用戶端連接藍(lán)牙設(shè)定質(zhì)量上限值，然后逐步在壓力傳感器上加物體，此時(shí)LCD1602顯示器顯示物料的單個(gè)質(zhì)量以及物料的總質(zhì)量。當(dāng)物料的總質(zhì)量超過所設(shè)定的質(zhì)量上限值時(shí)，聲光報(bào)警模塊發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)藍(lán)牙向用戶端也發(fā)出報(bào)警提醒。設(shè)定質(zhì)量上限值W為300g，壓力傳感器上放置50g的砝碼，此時(shí)流量總數(shù)A為6，所以總質(zhì)量為300g，達(dá)到所設(shè)質(zhì)量上限，聲光報(bào)警模塊啟動(dòng)，如圖5.3所示。圖5.SEQ圖5.\*ARABIC3質(zhì)量超限報(bào)警5.4藍(lán)牙模塊調(diào)試單片機(jī)通電后，通過按鍵或者在用戶端連接藍(lán)牙設(shè)定質(zhì)量上限值，然后逐步在壓力傳感器上加物體，此時(shí)LCD1602顯示器顯示物料的單個(gè)質(zhì)量以及物料的總質(zhì)量。設(shè)定總件上限數(shù)量為100，然后用不透光的物體在光電開關(guān)來回移動(dòng)（作為模擬物流通過），單片機(jī)將總件數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙模塊上傳至用戶端。當(dāng)前總件數(shù)為102件，達(dá)到所設(shè)上限值100，聲光報(bào)警模塊啟動(dòng)，同時(shí)藍(lán)牙也向用戶端發(fā)送警報(bào)，如圖5.4所示。圖5.SEQ圖5.\*ARABIC4藍(lán)牙總件報(bào)警設(shè)定總質(zhì)量為1000g，單片機(jī)將總質(zhì)量數(shù)據(jù)，單個(gè)質(zhì)量數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙模塊上傳至用戶端。此時(shí)總件數(shù)量為50件，壓力傳感器上物體為50g砝碼，那么總質(zhì)量就為2500g，達(dá)到所設(shè)上限值，報(bào)警模塊啟動(dòng)，同時(shí)藍(lán)牙也向用戶端發(fā)送警報(bào)，如圖5.5所示。圖5.SEQ圖5.\*ARABIC5藍(lán)牙總質(zhì)量報(bào)警

結(jié)論本研究完成了以STC89C52單片機(jī)為核心的物料流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作，把光電開關(guān)流量監(jiān)測(cè)、HX711與電阻應(yīng)變片式壓力傳感器質(zhì)量監(jiān)測(cè)、HC-05藍(lán)牙通信和聲光報(bào)警等功能結(jié)合起來，較好地適應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)過程中物料流量和質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制的需求。從硬件設(shè)計(jì)方面看，各個(gè)模塊之間的協(xié)作對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)作十分重要，光電開關(guān)可精確捕獲物料經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳給STC89C52單片機(jī)，從而為流量運(yùn)算給予可靠的數(shù)據(jù)支撐。HX711和電阻應(yīng)變片式壓力傳感器相配合，可以做到對(duì)物料重量的高準(zhǔn)確度測(cè)量。HC-05藍(lán)牙通信模塊被集成之后，系統(tǒng)便能方便地同用戶端展開數(shù)據(jù)交流，沖破了數(shù)據(jù)傳送的空間限制，為遠(yuǎn)距離觀察和分析數(shù)據(jù)提供了可能，聲光報(bào)警模塊會(huì)在物料流量或者質(zhì)量超出限定值的時(shí)候馬上發(fā)出警報(bào)，警示工作人員采取應(yīng)對(duì)舉措，這就保證了生產(chǎn)流程安全又穩(wěn)定。軟件編程方面，用C語言做程序設(shè)計(jì)，通過仔細(xì)編制的算法來控制各個(gè)模塊并處理數(shù)據(jù)，憑借中斷機(jī)制，使得系統(tǒng)可以立即回應(yīng)光電開關(guān)信號(hào)和串口通信的數(shù)據(jù)，提升了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，借助合理的變量定義和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃，改良了處理步驟，保障了系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)作時(shí)的穩(wěn)定可靠。本系統(tǒng)投入使用之后表現(xiàn)出較好的性能，就物料流量檢測(cè)而言，可以隨時(shí)且精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)物料的流動(dòng)速度與流量大小，給生產(chǎn)流程改良給予了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。而對(duì)于質(zhì)量監(jiān)測(cè)來說，則可以精確地測(cè)量物料的質(zhì)量，符合生產(chǎn)過程中對(duì)物料質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)的需求。藍(lán)牙通訊功能可讓數(shù)據(jù)馬上傳送到用戶端，方便工作人員執(zhí)行遠(yuǎn)程觀測(cè)與管理。聲光報(bào)警模塊會(huì)在出現(xiàn)異常情況時(shí)立刻發(fā)出警報(bào)，防止生產(chǎn)事故產(chǎn)生。本研究設(shè)計(jì)的基于STC89C52單片機(jī)的物料流量檢測(cè)系統(tǒng)具備一定的實(shí)用價(jià)值與研究意義，經(jīng)過持續(xù)的改良之后，該系統(tǒng)也許會(huì)在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中收獲更為全面的運(yùn)用，進(jìn)而對(duì)智能制造的發(fā)展有所助力。

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附錄A電路原理圖

附錄B核心代碼#include"LCD1602.h"#include"LCD1602.h"#include"stdio.h"#include<intrins.h>#include"HX711.h"#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar//***********************//sbitKEY1=P3^5;sbitKEY2=P3^6;sbitKEY3=P3^7;sbitBEER=P1^5;sbitLED0=P3^2;//*********************************//unsignedlongHX711_Buffer=0;unsignedlongWeight_Maopi=0;longWeight_Shiwu=0;//校準(zhǔn)參數(shù)//因?yàn)椴煌膫鞲衅魈匦郧€不是很一致。//當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)試出來的重量偏大時(shí)，增加該數(shù)值。//如果測(cè)試出來的重量偏小時(shí)，減小改數(shù)值。//該值可以為小數(shù)#defineGapValue411voiddelay_ms(unsignedinttim){ unsignedinti,j; for(i=0;i<tim;i++) { for(j=0;j<1000;j++) { for(j=0;j<1000;j++); } }} voidGet_Weight();voidGet_Maopi();//*****************************//voidSendStr(unsignedchar*s);/*串口初始化*/voidInitUART(void){SCON=0x50; //SCON:模式1,8-bitUART,使能接收TMOD|=0x20;//TMOD:timer1,mode2,8-bit重裝 PCON=0x00;TH1=0xFD;//TH1:重裝值9600波特率晶振11.0592MHz TL1=0xFD;//TH1:重裝值9600波特率晶振11.0592MHzTR1=1;//TR1:timer1打開ES=1;//打開串口中斷 EA=1;//打開總中斷}charz[16];intKEY1_NUM=0;intSET_WL_H=100,SET_WL_L=5;intTemp;intkaishi=0;intnum=0,v=0,miao=0,jishu=0,fuzhi=1,ALL=0;intzhonglaing=0,A_zhonglaing=0;intS_wieght=5000;voidmain(){ inti=0; LCDInit(); InitUART(); LCDDispString(0,1,"OK"); BEER=0; LED0=1; TMOD|=0x01;EA=1; ET0=1; TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; TR0=1; EX1=1;//外部中斷0開IT1=1;//電平觸發(fā) Get_Maopi(); //稱毛皮重量; SendStr("歡迎使用\r\n"); while(1) { i++; i%=20; if(KEY1==0||Temp=='a') { Temp='z'; while(KEY1==0); KEY1_NUM++; KEY1_NUM%=3; LCDWriteCommand(0x01);/*清除屏幕顯示*/ }switch(KEY1_NUM){ case0: if(KEY2==0||Temp=='b') { Temp='z'; while(KEY2==0); kaishi=!kaishi; } if(KEY3==0||Temp=='c') { Temp='z'; while(KEY3==0); v=0;num=0;miao=0;ALL=0;A_zhonglaing=0; }//*****************************************// if(miao%5==0) { if(fuzhi==1) { fuzhi=0; v=num; num=0; } } } else { fuzhi=1; } sprintf((char*)z,"V=%2d",v);//合并參數(shù)字符串 LCDDispString(5,1,z); sprintf((char*)z,"%2d:%2d",miao/60,miao%60);//合并參數(shù)字符串 LCDDispString(11,1,z); //**************物料流量檢測(cè)**********************************//sprintf((char*)z,"S=%2d",SET_WL_H);//合并參數(shù)字符串 LCDDispString(0,2,z);sprintf((char*)z,"n=%2d",num);//合并參數(shù)字符串 LCDDispString(12,2,z);if(kaishi!=0){ sprintf((char*)z,"A=%2d",ALL);//合并參數(shù)字符串 LCDDispString(0,1,z);//*****************報(bào)警處理**********************// if(ALL>=SET_WL_H||A_zhonglaing>=S_wieght) { BEER=1;LED0=~LED0; if(i%3==0){ if(ALL>=SET_WL_H) SendStr("請(qǐng)注意總件報(bào)警\r\n"); if(A_zhonglaing>=S_wieght) SendStr("請(qǐng)注意總重量報(bào)警\r\n"); }} else { BEER=0; LED0=1; }} else { LCDDispString(0,1,"Stop"); BEER=0; LED0=1; } //***************************************// //************顯示設(shè)定值和報(bào)警值***************************// Get_Weight(); //稱重 zhonglaing=Weight_Shiwu/1000; sprintf((char*)z,"W:%3d",zhonglaing); LCDDispString(6,2,z);//*************發(fā)送藍(lán)牙數(shù)據(jù)******************//if(i==0&&kaishi!=0) { sprintf((char*)z,"總件:%2d\r\n",ALL);//合并參數(shù)字符串 SendStr(z);sprintf((char*)z,"重量:%3dg\r\n",zhonglaing); SendStr(z); sprintf((char*)z,"總重量:%3dg\r\n",A_zhonglaing); SendStr(z); sprintf((char*)z,"速度:%2d\r\n",v);//合并參數(shù)字符串 SendStr(z); } break; //*************傳感器報(bào)警設(shè)置**********************//SET_WL_H case1: LCDDispString(0,1,"SETWarn"); sprintf((char*)z,"Value=%d",SET_WL_H);//合并參數(shù)字符串 LCDDispString(0,2,z); if(KEY2==0||Temp=='b') { Temp='z'; SET_WL_H++; if(SET_WL_H>=3000)SET_WL_H=3000; } if(KEY3==0||Temp=='c') { Temp='z'; SET_WL_H--; if(SET_WL_H<=1)SET_WL_H=1; } if(i==0) { sprintf((char*)z,"設(shè)置總件=%d\r\n",SET_WL_H);//合并參數(shù)字符串 SendStr(z); } break; //*************傳感器報(bào)警設(shè)置**********************//SET_WL_Lcase2: LCDDispString(0,1,"SETWeight"); sprintf((char*)z,"Value=%d",S_wieght);//合并參數(shù)字符串 LCDDispString(0,2,z); if(KEY2==0||Temp=='b') { Temp='z'; S_wieght+=50; if(S_wiegh