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2018-7-1 04:02 上傳

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一．題目

設計題目：傳送帶計數器（LED顯示）

二．任務設計：

2.1   設計目的

    傳送帶產品計數器廣泛應用于工業生產中對各種產品的成件計數，確保了計數的準確性，減少了人為計數的誤差，提高了生產效率。在工業生產中對產品的成批包裝，管理具有很強的實用性，特別是對批量產品的計數有非常重要的意義。

2.2   設計要求

用AT89C51系列單片機作為控制器；采用4位LED進行計數顯示；采用超聲波傳感器計數；用獨立按鍵控制傳送帶電機的啟停和計數，計數到預定值時，傳送帶停止，按鍵后傳送帶繼續運行。

• 系統硬件設計
  

硬件電路是系統設計的主要組成部分，各個部分硬件電路的組成就是整個系統各個功能模塊的組成。

3.1   傳送帶計數器（LED顯示）電路原理圖

硬件原理圖如下圖所示，包括電源模塊，顯示模塊，按鍵模塊，超聲波模塊和電機控制模塊。

3.2   單片機模塊（AT89C51）

AT89C51是一種帶4K字節FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。（圖3-1）

                圖3-1     

                                                           圖3-2

3.3   電源模塊                                       

電源部分采用5v直流穩壓電源，晶振電路提供時鐘信號，復位電路使程序計數器清零。

（圖3-2）

3.6   超聲波模塊

通過超聲波模塊測距計數，距離小于5且信號燈未亮時代表檢測到貨并計數，大于6且信號燈亮起時代表貨物已經過去了，然后在檢測到5以下就又會計數。（允許誤差和延時）

3.7   電機控制模塊

利用三極管放大電流，繼電器來控制電機以控制傳送帶的啟停。

• 軟件系統設計
  

軟件設計就是編寫能使單片機運行并控制外圍電路的程序，然后把程序導入單片機，對單片機進行控制，以完成硬件的功能。利用軟件完成了各個按鍵要實現的功能、控制了繼電器的斷開和閉合以及顯示電路顯示結果，最后把所有的子程序揉合到一塊就控制了整個系統的運行。

• 仿真即調試
  

5.1   仿真圖

5.2   PCB圖

                                   布線層打印效果

5.3   3D效果圖

• 總結
  

    本設計是關于傳送帶產品計數器的設計。在設計中，以AT89C51單片機作為主控制器，可以通過獨立按鍵進行預置數，方便靈活，并且可以在4位LED上顯示當前計數值，通過按鍵來控制傳送帶電機的啟動，操作靈活，可以精確的對產品進行計數。由于使用了超聲波模塊進行測距，所以控制起來很安全，不會發生意外事故。由于采用的是獨立按鍵進行預置數，所以計數范圍需要手動設置，這是本設計的一個不足之處，不能夠進行大范圍計數（手會累），但是對于小批量的產品計數具有很好的實用性。

雖然，在硬件電路設計中我們遇到了很多問題，但通過我們的努力，最終都一一解決了。最困難的我想應該是PCB板的制作和軟件編程。PCB板的制作是以前我們沒有接觸太多的，這次為了能制作出實物圖，我們就又認真學了PCB的制作，中間有很多不懂的問題，都通過詢問老師同學和反復實踐解決了，最后我們終于制作出了很好的板子。如果說硬件電路是軀體的話，那么軟件就是血液，軟件編程的正確與否，直接導致了硬件電路功能的實現。程序調試過程中，出現了設置過程中數碼管不能閃動、出現誤計數的現象。這些都通過增大延時解決了。

    我們所做的有關傳送帶計數包裝的設計雖然滿足了基本的要求，但還存在著一些不足，比如用獨立按鍵進行預置數，每次按鍵值增加一個數值會耗費大量時間；我們不經過計時再設計，無法保證貨物是否到位，而且如果貨物之間的間隔不規則，也將會無法控制。另外，我們也沒有考慮掉點保護和單片機抗干擾問題。由于能力有限，很多想法就沒有體現在設計中。