摘 要

在21世纪工业发展进入了一个高水平阶段，在此阶段工业迅速发展，对于某些货物的装配量也自然而然的需求提高，如何去提高工作效率和产量也变得比较重要。像平常的纯人工装配显然已经跟不上了时代的脚步，但随着微型计算机也就是单片机的的普遍应用极大的改变了这种状况，因此我们可以思考如何利用单片机去提高一整条装货流水线的效率。

本次论文初步简化的提出了如何利用89C52系列单片机为核心的装小球流水线系统设计，对单片机控制装配系统进行比较全面的论述以及系统设计。通过利用单片机控制两个步进电机从而完成对小球的装箱过程，可以模拟工业装配流水线的过程，能够控制每次装箱的小球数量以及对小球进行装箱，还可以对装配数量进行显示，有着较为实用的功能。对于其他工业产品的流水线式装配有着一定的实际应用前景。

关键词：流水线；单片机；装货与控制

Ⅰ

Abstract

In the 21st century, the industrial development has entered a high-level stage. In this stage, the industry develops rapidly, and the assembly capacity of certain goods is naturally increased. How to improve work efficiency and production is also more important. Like ordinary pure manual assembly has apparently couldn't keep up with the pace of The Times, but with the widespread application of microcomputer is the single chip microcomputer greatly changed this situation, so we can think about how to use single chip microcomputer to improve the efficiency of the whole loading line.

This paper briefly introduces how to use 89C52 series single-chip microcomputer as the core assembly line system design, the single chip computer control assembly system to carry on the comprehensive discussion and the system design,.The packing process of the pellets is completed by controlling two stepping motors with a single chip microcomputer,can simulate the process of the industrial assembly line, can control the small ball quantity of each case and the small ball to carry on the box, also can display the assembly quantity, has the more practical function. There are practical applications for assembly line assembly for other industrial products.

Key Words：Assembly line；MCU；Loading and control

Ⅱ

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及目的 1

1.2 自动化控制的研究现状 1

1.3 自动装箱控制系统的设计意义 2

1.4课题设计内容和要求 3

1.5文章整体结构分布 3

第2章 设计方案论证及选择 4

2.1 控制方案列举分析及确定 4

2.1.1 机械顺序控制 4

2.1.2 继电器顺序控制 4

2.1.3 二极管矩阵式顺序控制器 4

2.1.4 计算机顺序控制 4

2.1.5 可编程序顺序控制器 5

2.1.6 单片机实现顺序控制 5

2.2 自动装箱系统方案设计 6

2.2.1 单片机类型及相应芯片的选择 7

2.2.2 检测原理及传感器选择 7

2.2.3 输入输出设备的选择 8

2.2.4 电机类型及其控制方案的选择 8

2.2.5 供电方案的选择 9

第3章 控制系统硬件设计 10

3.1 单片机系统硬件设计 10

3.2 控制电路设计 11

3.2.1 小球检测电路 11

3.2.2 步进电机控制电路的设计 12

3.2.3 显示电路设计 13

3.2.4 按键电路设计 14

第4章 软件模块设计 15

4.1 程序流程图 15

4.1.1 主程序的设计及其流程图 15

4.1.2 中断子程序流程图 16

4.1.3 报警电路 18

4.1.4 显示模块 18

4.1.5 按键输入模块 19

4.2开发环境 21

第5章 结论 22

参考文献 23

附录A 24

附录B 26

致谢 33

第1章 绪论

1.1 研究背景及目的

步入了21世纪后，随着科技的发展、市场的需求，工业生产过程中工厂的产能都成千上万, 因此工业化生产基地基本上都采用流水线技术来进行产品的生产和装配。我们常需要对流水线上的货物进行数量的统计以及装箱,在自动化产业未出现之前，长期以来我们一直采用的纯人力方法不仅仅容易漏计、错计而且工人的劳动强度较大、从而人为劳动效率比较低下。所以自动计数装箱系统便成为了现代工业生产不能分割的一部分，如何对生产线上的货物进行实时、高效率的精准计数成为了很多厂家所关注的重点。本次设计介绍一种基于STC89C52单片机为核心的流水线装小球计数和装箱系统，可以启发出同类产品用来对工业自动化生产流水线上的各种货物进行统计以及装配。

工业生产自动化技术的出现极大地简化了传统利用人力检测机器状态和货物数量的过程，保证了工厂运营效率，确保了生产机器时时刻刻处于最高效率的运行状态完成高效任务指标。在有需求的时候自动化系统能够改由操作人员手动停止或者进行手动操作。工业控制自动化主要包含工业自动化硬件、软件与系统三大部分，工业控制自动化是上个世纪现代制造行业领域的重要技术之一，它提高了行业整体生产过程的工作效率^[1]。虽然工业自动化系统是间接通过提高工作效率来创造出更多的利益，但是它对整个行业的发展推动作用是巨大的。

IPC（Industrial Personal Computer）即工业控制计算机，是一种在特定工业环境下运作的加固增强型计算机，它是自动化和信息产业设备系统的核心。一般来说IPC常常用于工业生产现场的测试、把控和管理。但是伴随着现今科学技术水平的不断提升，IPC的应用范围不断扩展，不再是局限于工业上的应用了。

1.2 自动化控制的研究现状

现今很多企业和工厂为了实现自动化控制和管理一体化多采用PLC、集散控制、现场总线的方式。此外，由于近些年新型的自动化控制系统渐渐初显光芒，如今的工业自动化控制拥有了全新的发展方向——智能化发展。

PLC (Programmable Logic Controller )也就是可编程控制器，是由继电器发展到数字花逻辑顺序控制系统再逐步演变而来的^[2]。

可编程控制器通过扫描梯形图，根据逻辑运算来完成对程序的控制^[3]。与继电器相比较之下，可编程控制器不仅占用空间小、并且可以无火花运行,安全性比较高,还可以在现场进行方便的安装调试，故障率低。从20世纪90年代初期起,PLC的发展进入了高峰期，制造厂商们开提高PLC中对模拟量的采集和控制的能力,并且提升数字运算能力等等。PLC甚至在某些过程控制领域超越了集散控制系统。

伴随科学技术水平的提高与进步，DCS（Distributed Control System）集散控制系统在工业生产过程中的使用逐渐广泛，发展速度飞升，拥有极大开阔的应用前景。DCS技术是是一种计算机控制系统，用于工厂控制，通常有大量的控制回路，在这个系统中，自动控制器分布广泛，但是有中央控制员的监督控制。这与非分布式控制系统的不同，它使用集中式控制器。DCS概念通过功远程监控和监控功能提高工厂的生产效率，间接减少了安装费用。

DCS系统首先出现关键过程工业中，其引入使得诸如级联循环和联锁等工厂控制的简单互连和重新配置，以及与其他生产计算机系统的简单接口。它启用了复杂的报警处理，引入了自动事件日志记录，消除了诸如图表记录器之类的物理记录的需要，使得控制架可以联网，从而在本地安装到工厂以减少电缆的运行，并提供了对工厂状态和生产水平的高水平的概述。随着无线协议的发展和完善，DCS越来越多地包括无线通信^[4]。DCS控制器现在通常配备嵌入式服务器，并提供即时的web访问。

现场总线技术是一种复杂的实时分布式的自动控制系统,它是一种工作在网络结构上的连接工厂设备的方法。它允许多种连接方式，如链型、星型、环状、树状网络拓扑结构等。此技术用于石油、化工、医药、冶金、交通、农业等不同行业，将不同行业相互渗透，让它们与网络信息化接轨，拓宽了各自的发展空间。

1.3 自动装箱控制系统的设计意义

随着自动装箱水平在生产行业中的不断提高，它的适用空间也在不断拓展增加。生产线上计数装箱的自动化操作彻底改变了传统装箱过程方式和方法。自动化控制的装箱系统能够显著地提高生产线的生产效率，简化消除了这一工序中人为操作失误等造成的误差，极大减轻了流水线员工的工作强度并降低了不必要的能源和资源的消耗损失。

自动装箱系统是通过对流水线上产品如何装箱的思考来设计出一个方案，能够解决问题本身完成一整个装箱过程的系统性结构方案。显然，我们要根据不同的产品去应用不同的自动设施，要让选取的自动设施能够对应上产品特性。根据定义，自动设施是能够完成自动控制或者由操作人员远程遥控从而完成计划目标的一种器械或一个部件。它可以是简单，例如，简单的饮料瓶运送带，将空瓶不断从出发处移动到填充设备处，也可以是复杂的。例如，能够自动识别医院药品清单的具有抓药功能的机械手臂。因此各个任务需求的不同以及具体工作环境的不同都要考虑在内，确保自动设施能够在每一个设计方案中能够完成特定任务。

到目前为止，我国对自动化生产线的需求主要集中在交通运输、工程、商业、农业、食品、医药、服务业等领域。对于未来的自动化生产线，一方面由着电子计算机技术的发展和工业机器人的出现促使了新产品的产生同时也促进了新市场的形成。我们要增强自主创新能力和科技竞争力，要谨记市场的关键性，市场增长是发展自动化生产线的驱动力。自动化工业行业发展起来后又能进一步促使新的市场发展，最终使自动化行业发展程度大大提升。在万物互联的时代，整体的自动化发展将在世界范围内进行。所有的自动化产品最终都连接到网络上。最终，你可以在网上看到它，这将是一个趋势。

1.4课题设计内容和要求

设计一个装小球流水线上的单片机控制系统，控制运送小球的传送带使得小球掉入下方的纸箱中，纸箱是在另一个传送带上运送，单片机控制系统控制纸箱每装设定数目的小球就传送带移动相应的距离，换成下一个空箱置于运送小球的传送带下方。使用单片机89C52开发平台设计出相应的软硬件系统，能准确控制两个传送带的协同运转，能手动设置纸箱装入小球的数量，并能对满载纸箱个数和当前纸箱已装入小球个数进行计数与显示。

1.5文章整体结构分布

1)第一章主要介绍了本次设计的研究背景，对于当今工业上自动化控制的应用概况以及对于本次设计背后所能带来的实际应用意义。最后点出了本次设计的任务说明，明确了我们要实现怎样的目标要求。