基于单片机的自动分拣机控制系统设计.doc
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1、华东交通大学理工学院Institute of Technology.East China Jiaotong University 毕 业 设 计 Graduation Design 20092013年题 目 基于单片机的自动分拣机控制系统设计 分 院: 机电工程分院 专 业: 机械电子工程 班 级: 机电2009-3 学 号: 20090410290305 学生: 徐 刚 指导教师: 蒋英钰 起讫日期: 2012.11-2013.5 学习文档 仅供参考华东交通大学理工学院毕业设计原创性申明本人郑重申明:所呈交的毕业设计是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。设计中引用他人的文献、
2、数据、图件、资料,均已在设计中特别加以标注引用,除此之外,本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要奉献的个人和集体,均已在文中以明确方式说明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。毕业设计作者签名: 日期: 年 月 日毕业设计版权使用授权书本毕业设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计的复印件和电子版,允许设计被查阅和借阅。本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编毕业设计。保密的毕业设计在解密后适用本授权书毕业设计作者签名
3、: 指导教师签名:签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日学习文档 仅供参考摘 要近年来,随着我国经济的发展和社会的进步,邮政事业得到了空前发展。邮政通信网的技术含量不断增加,技术装备水平也在不断的提高,邮件处理已基本实现机械化,并且朝着自动化的方向迈进。本文着眼于我国当前邮政事业的发展,设计了基于单片机控制的邮件自动分拣机控制系统。该系统是在传统的胶带输送机和现有的自动分拣技术的基础上,利用先进的条形码识别技术,结合步进电机、接近开关和单片机进行控制的自动化分拣系统。该分拣系统快速、灵活、准确,操作简单方便。提高了邮件分拣效率及精准率、降低工人劳动强度、缩短在此方面与国外发达国家的距离
4、。在设计过程中运用到了机械设计、单片机控制、接口技术等方面的理论。关键词:自动分拣;单片机;接近开关;步进电机 Abstract In recent years, with Chinas economic development and social progress, obtained the unprecedented development of the postal business. Growing technical content of postal communication network, the technical equipment level is also in c
5、onstant increase, mail processing has basically realize mechanization, and moving in the direction of automation. This paper focus on the development of career of our country current postal, design the parcel sorting machine control system based on single chip microcomputer control. The system is in
6、 the traditional belt conveyor, and on the basis of the existing automatic sorting technology, using advanced bar code recognition technology, combined with the stepping motor, Proximity Switches and single chip microcomputer to control the automated sorting system. The rapid sorting system, flexibl
7、e, accurate, easy and convenient operation. To improve the sorting efficiency and accurate rate, reduce the labor intensity of workers, shortened the distance with foreign developed countries in this aspect. During the design process using the mechanical design, single-chip microcomputer control the
8、ory and interface technology, etc.Key words:Automatic mail sorting;MCU; Proximity Switches ;Stepper motor 目 录中文摘要.1英文摘要.2目 录.3引 言.1第一章 绪论.1112第二章 基本理论.3.333.52.2 步进电机.666. 67第三章 硬件设计.8.8.8.8.8.8.9 3.2 74LS138译码器.103.2.1 74LS138译码器概述.10.10 3.3 ULN2003A驱动芯片.113.3.1ULN2003A 驱动芯片概述.11.11.123.4.1拨码开关概述.1
9、2.12 3.5 LED数码管.133.5.1 LED数码管概述.133.5.2本文应用.13.14.14.14第四章 软件设计.15.15.15.16第五章 结论.20参考文献.21附 录.22学习文档 仅供参考引 言 当前,邮政事业正在进入一个崭新的自动化阶段。伴随着在邮政运作中以及处理流程管理方面引进新的管理理念,邮政通信网覆盖范围及装备水平均在不断提高,其处理流程已基本实现机械化,正逐渐向自动化、智能化方向全面发展。其中,一个重要的课题就是利用机器自动分拣。以美国、日本及欧洲为代表的发达国家为代表,在分拣系统的应用方面自动化程度越来越高。智能分拣系统已成为大中型物流中心、配送中心和流通
10、中心不可缺少的一部分,在邮政业中也有广泛的应用。与整个物流业的大环境相比,我国在分拣系统和技术方面相对发达国家还比较落后,人工作业的情况还非常普遍,智能化拣选系统的利用程度较低。即,我国分拣系统的应用呈现出自动化系统和设备应用范围不广泛、集约化程度低的特点。而我国邮政事业庞大、且在飞速发展过程中,需要大量的人力资源和技术支持。且邮政事业和人们的生活是息息相关,随着人们生活水平的提高,社会的不断发展,邮政事业也越来越多样复杂。但传统邮件的分拣大多采用手工操作,这样的后果是不但效率低,工作量十分的繁重而且误差率级高。为了改善这种状况,实现邮件处理的高度自动化,提高邮件的处理速度,减少大量的人力,以
11、适应现代化的发展,本文着眼于我国当前邮政事业的发展,设计了基于单片机控制的邮件自动分拣机控制系统。该系统应用的意义在于:提高邮件分拣效率及精准率、降低工人劳动强度、缩短在此方面与国外发达国家的距离。学习文档 仅供参考第一章 绪 论1.1 分拣系统简介 自动分拣系统(Automatic sorting system)是先进配送中心所必需的设施条件之一。具有很高的分拣效率,通常每小时可分拣商品6000-12000箱;可以说,自动分拣机是提高物流配送效率的一项关健因素。它是二次大战后在美国、日本的物流中心中广泛采用的一种自动分拣系统,该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。自动分拣
12、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。分类装置的作用是根据控制装置发出的分拣指示,当具有相同分拣信号的商品经过该装置时,该装置动作,改变在输送装置上的运行方向进入其它输送机或进入分拣道口。分类装置一般有推出式、浮出式、倾斜式和分支式几种,输送装置需
13、要连接假设干分拣口,以便使分好类的商品进入特定的分拣位置。其由传送带或传送机组成。作用是通过控制和分类装置,使待分拣商品进入输送装置两侧,分拣口是已分拣商品脱离主输送机或主传送带进的通道,一般由滚筒、钢带、皮带等组成滑道。工作人员只需到相应的滑道口搬运商品入库即可。以上几部分分拣装置通过与电脑连接通信,再配合相应的人工控制环节就构成了完整的自动分拣系统。以分拣系统为基本设计思路,设计基于单片机的邮件自动分拣控制系统,通过对在传送带上通过的邮件条码信息进行条码扫描获得邮件的编码信息,由拔码器拔入BCD码模拟邮件的邮政编码,并将邮件的编码信息与相应唯一地址的邮箱进行匹对、控制,将编码一致的邮件送入
14、到唯一匹对的邮箱中。其过程由单片机控制,实现了自动化分拣。要求在充分了解单片机相关知识后,设计出相应的控制电路,并根据题目要求编制出相应模块程序。1.3 设计方案 本次设计的分拣系统硬件部分,是将通过条形码扫描识别出的邮政编码的编码信息随传送带分拣入各个代表唯一地址的邮箱中。其工作过程为:按下启动按钮后,电动机M6运行,绿灯L1亮,传送带运转,表示此时可以进邮件。利用拨码器拨入BCD码模拟邮件的邮政编码,分别以1、2、3、4、5代表北京、上海、天津、重庆、沈阳5个城市的邮政编码,即正常的邮政编码值为1、2、3、4、5。例如,当拨码器拨出的是4,那么当邮件运行至接近开关S4处时,电机M6停止,电
15、机M4启动并推动推杆将邮件分拣入此处邮箱中,即重庆。当接近开关S1为ON时,说明邮件到达第一个邮箱处,如果邮件编码与此处编码相同,则电动机M6停止,电动机M1启动并推动推杆,将此邮件分拣到该邮箱内;当接近开关S1变为OFF,M1的推杆自动收回,继续进邮件;如果邮件编码与此处编码不同,则电动机M6继续保持运行。当接近开关S2为ON时说明邮件到达第二个邮箱处再进行比较判断,依次类推,当接近开关S3、S4和接近开关S5为ON时说明邮件分别到达第三个、第四和第五个邮箱处;如果邮件编码与前五处编码均不同,则说明该邮件出错,出错邮件将经过接近开关S6处自动进入出错回收邮箱,此时绿灯L1熄灭,红灯L2亮,蜂
16、鸣器报警出错,然后对出错邮件进行处理。待处理完成后,按下重启按钮,红灯L2熄灭,绿灯L1亮,蜂鸣器停止报警,表示可以继续进邮件。整个过程由单片机控制,其工作示意图如图1-1:图1-1 邮件分拣系统模拟控制示意图 其中S1-S6为接近开关;M1-M5为推进器,由步进电机控制其伸缩,步进电机正转推邮件入箱,反转推杆收回继续进邮件;M6为驱动电机,L1 为绿指示灯,L2 为红指示灯。第二章 基本理论2.1 单片机2.1.1 单片机概述单片微型电脑简称单片机,是典型的嵌入式微控制器。常用英文字母的缩写MCU表示单片机,单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个电脑系统集成到一个
17、芯片上。单片机由运算器,控制器,存储器,输入输出设备构成,相当于一个微型的电脑最小系统,和电脑相比,单片机缺少了外围设备等。概括的讲:一块芯片就成了一台电脑。它的体积小、质量轻、价格廉价、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解电脑原理与结构的最正确选择。它最早是被用在工业控制领域。2.1.2 单片机的基本结构方框图XTAL1 XTAL2 T0 T1CPU时钟电路中断控制RAMROM定时/计数器64K字节总线扩展控制器并行接口串行接口 INTO INT1 P0 P0 P2 P3 TXD RXD1中央处理单元CPU中央处理器是单片机的核心,由运算和控制逻辑组成,同时还包括中断
18、系统和部分外部特殊功能寄存器。它在系统程序的控制下,完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分的工作任务等。2存储器 存储器是单片机的一个重要组成部分,是单片机存储二进制信息的数字电路器件,是存放系统程序、用户程序以及运算数据的单元。存储器中每个存储单元可存放一个八位二进制信息,通常用两位16进制数来表示。其结构有两个重要特点:一是把数据存储器和程序存储器截然分开;二是存储器有内、外之分。由芯片内存储器和芯片外扩展存储器构成了单片机应用系统的整个存储系统。3输入/输出I/O电路MCS-51单片机有4个双向的8位I/O口的P0P3口为三态双向口 P0,P2,P3口为准双向口用作输入时,口线被拉成
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