單片機(jī)轉(zhuǎn)送帶計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 附源程序原理圖

工業(yè)生產(chǎn)中，很多領(lǐng)域需要自動(dòng)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的數(shù)量，基于光電開關(guān)和AT89C51單片機(jī)開發(fā)的傳送帶計(jì)數(shù)器完美解決了傳送帶上面運(yùn)送的產(chǎn)品需要人工計(jì)數(shù)的煩惱，通過該計(jì)數(shù)器的應(yīng)用，企業(yè)無論是計(jì)數(shù)效率和準(zhǔn)確度方面都有了質(zhì)的提升而普及自動(dòng)計(jì)數(shù)器也具有非常實(shí)際的意義，受到廣大企業(yè)的青睞。

通過光電開關(guān)檢測(cè)傳送帶傳送過來的產(chǎn)品，每過一個(gè)產(chǎn)品，單片機(jī)計(jì)數(shù)加1，由此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)功能；設(shè)置蜂鳴器在出現(xiàn)異常時(shí)可實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能；添加數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的顯示功能；通過EEPROM存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的存儲(chǔ)功能；添加按鍵實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)置功能。

本系統(tǒng)是基于Keil C51的單片機(jī)開發(fā)環(huán)境進(jìn)行的開發(fā)，Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用，基于此我們選擇C語(yǔ)言進(jìn)行編程。

在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的智能化和自動(dòng)化的發(fā)展已越來越成熟，每個(gè)行業(yè)都在尋求自動(dòng)化來代替人工，基于光電開關(guān)和AT89C51單片機(jī)開發(fā)的傳送帶計(jì)數(shù)器使用簡(jiǎn)單，操作方便，有效節(jié)省了人工成本，單位時(shí)間內(nèi)提高了工作效率，給企業(yè)帶來更大的收益。

如圖是整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的框圖，從圖中我們可以看到整個(gè)系統(tǒng)包括單片機(jī)模塊、按鍵輸入模塊、計(jì)數(shù)模塊、存儲(chǔ)模塊、數(shù)碼管顯示模塊、傳送帶電機(jī)模塊、蜂鳴器和指示燈報(bào)警模塊。整個(gè)系統(tǒng)通過這幾個(gè)模塊協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)傳送帶計(jì)數(shù)器的功能。

AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。

本系統(tǒng)應(yīng)用到的AT89C51的I/O輸入輸出功能：在32個(gè)I/O口中選擇，實(shí)現(xiàn)按鍵、顯示、驅(qū)動(dòng)等功能，I/O口分為P0、P1和P3三大類；P0可以作普通IO口,也可以在讀寫外部存儲(chǔ)器作低8位的地址總線和8位的數(shù)據(jù)總線;P1口只作為一般IO口;P2作為一般IO口還在在讀寫外部存儲(chǔ)器作高8位的地址總線;P3口除作為一般IO口還為第二輸入/輸出功能(P3.0 串行數(shù)據(jù)接入端;P3.1 串行數(shù)據(jù)發(fā)送端;P3.2外中斷0輸入端 ;P3.3 外中斷1輸入端;P3.4 定時(shí)或計(jì)數(shù)器TO 的外部輸入端;P3.5 定時(shí)或計(jì)數(shù)器T1的外部輸入端;P3.6 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào);P3.7 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào);)

本系統(tǒng)應(yīng)用到的定時(shí)器功能：實(shí)現(xiàn)定時(shí)中斷功能，AT89C51有T0和T1兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，分別有定時(shí)和計(jì)數(shù)兩種模式、4種（T1為3種）工作方式，方式0-方式3，方式0下、計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)范圍是1-8192，定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式是：（2^13-計(jì)數(shù)初值）*機(jī)器周期；方式1下，與方式0的差別僅在于計(jì)數(shù)位數(shù)不同，方式1為16位計(jì)數(shù)，作為定時(shí)方式使用時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式是：（2^16-計(jì)數(shù)初值）*機(jī)器周期，計(jì)數(shù)范圍是1-65536；方式2下，計(jì)數(shù)滿后自動(dòng)裝入計(jì)數(shù)初值，精確定時(shí)并簡(jiǎn)化定時(shí)初值；方式3只適用于T0，T1不能工作在方式3。

光電開關(guān)即光電傳感器，是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它主要是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無的。光電開關(guān)是傳感器的一種，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的。例當(dāng)光電開關(guān)被產(chǎn)品遮擋時(shí)，輸出引腳變低電平，單片機(jī)檢測(cè)到低電平計(jì)數(shù)一次代表一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)光電開關(guān)無遮擋是，輸出引腳變高電平，單片機(jī)檢測(cè)到高電平不予計(jì)數(shù)，代表無產(chǎn)品通過。我們這里使用一個(gè)開關(guān)模擬他的信號(hào)，這個(gè)開關(guān)接入單片機(jī)的P3.4口，當(dāng)按鍵按下一次表示檢測(cè)到一個(gè)商品。

本系統(tǒng)采用蜂鳴器和LED指示燈做報(bào)警元件，蜂鳴器一端接電源，另一端通過三級(jí)管接到單片機(jī)I/O口進(jìn)行控制，當(dāng)需要報(bào)警時(shí)，單片機(jī)控制蜂鳴器的I/O口置高，三極管導(dǎo)通，將蜂鳴器另一端拉低，蜂鳴器導(dǎo)通并鳴響，實(shí)現(xiàn)報(bào)警。另外LED串聯(lián)一個(gè)限流電阻，一端連接電源，一端連接單片機(jī)的P1.1引腳，單片機(jī)控制LED亮滅進(jìn)行指示作用。

本系統(tǒng)采用獨(dú)立按鍵和矩陣按鍵結(jié)合的方式，獨(dú)立按鍵直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)式每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其他I/O口線的狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一個(gè)I/O口線，因此，在按鍵較多時(shí)，I/O口線浪費(fèi)較大，不宜采用。獨(dú)立按鍵的軟件常采用查詢式結(jié)構(gòu)。先逐位查詢沒跟I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認(rèn)該I/O口線所對(duì)應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。矩陣按鍵是逐行掃描，然后判斷有沒有按鍵按下，有按下的時(shí)候再判斷列，最終確定按鍵的數(shù)值。

整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程圖如圖，從圖中我們可以看到程序首先對(duì)外設(shè)進(jìn)行了初始化，然后讀取存儲(chǔ)在芯片中的設(shè)定數(shù)值，接著初始化定時(shí)器之后就進(jìn)入了主循環(huán)。主循環(huán)首先讀取了按鍵，然后根據(jù)按鍵進(jìn)行設(shè)定和啟停等操作，同時(shí)判斷計(jì)數(shù)數(shù)值是否大于等于設(shè)置數(shù)值，如果到了就報(bào)警提示。最后根據(jù)不同的模式顯示不同的數(shù)值。

/********************************************************************

* 名稱 : Main()                 

* 功能 : 主函數(shù)               

* 輸入 : 無         

* 輸出 : 無         

***********************************************************************/

void Main(void)

{

  uchar press_sure_num=0;

  uchar Key_num=0;

  uchar temp=0;

  moto=0;              //關(guān)閉電機(jī)

  BUZZ=1;      //關(guān)閉報(bào)警

  Read_set_num();      //讀取設(shè)定的數(shù)值

  Time0_init();             // 定時(shí)器初始化

  while(1)

  {           

    Key_num=KEY_Scan(); //掃描按鍵

    if(set_mode==0)   //非設(shè)定模式

    {

      if(Key_num==12)            //啟動(dòng)

      {

        counter_buf[0]=0;counter_buf[1]=0;counter_buf[2]=0;counter_buf[3]=0;   //清除顯示

        counter_num=0;         //計(jì)數(shù)清零

        moto=1;                       //打開電機(jī)

          LED=1;

        BUZZ=1; //關(guān)閉報(bào)警

        EA=1;                           //打開計(jì)數(shù)

      }

      else if(Key_num==13)//停止

      {

        moto=0;                //關(guān)閉電機(jī)

          LED=1;

        BUZZ=1;//關(guān)閉報(bào)警

        EA=0;                    //關(guān)閉計(jì)數(shù)

      }

      if(Key_num==14)     //設(shè)置

      {

        set_mode=1;        //設(shè)置模式置一

        set_position=1;

        moto=0;                //關(guān)閉電機(jī)

        EA=0;                   //關(guān)閉計(jì)數(shù)

      }

     }

    else//設(shè)定模式

    {

      if(Key_num==11)//按下了確定鍵

      {

        set_mode=0;//退出設(shè)定

        set_position=0;

        counter_buf[0]=0;counter_buf[1]=0;counter_buf[2]=0;counter_buf[3]=0;

          //set_num=(dis_data_buf[0]*1000)+(dis_data_buf[1]*100)+(dis_data_buf[2]*10)+dis_data_buf[3];  //計(jì)算出計(jì)數(shù)的數(shù)值

          Write_set_num();

      }

      else if(Key_num<10)//顯示的設(shè)定值

      {

        dis_data_buf[4-set_position]=Key_num;

        set_position++;

        if(set_position>4)set_position=4;

      }

      else if(Key_num==10)//清除設(shè)定

      {

        set_position=1;

        dis_data_buf[0]=0;

        dis_data_buf[1]=0;

        dis_data_buf[2]=0;

        dis_data_buf[3]=0;

      }

    }

    set_num=(dis_data_buf[0]*1000)+(dis_data_buf[1]*100)+(dis_data_buf[2]*10)+dis_data_buf[3];       //計(jì)算出計(jì)數(shù)的數(shù)值

    if(counter_num>=set_num)  //如果計(jì)數(shù)數(shù)值大于等于設(shè)定的數(shù)值就停止

    {

      moto=0;                    //關(guān)閉電機(jī)

      BUZZ=0;     //打開報(bào)警

     LED=0;//

    }                                          

    if(set_mode==0)   //正常模式下顯示計(jì)數(shù)值

    {

      diplay(counter_buf);

    }

    else   //設(shè)定模式下顯示設(shè)定值

    {

      diplay(dis_data_buf);

    }

  }

}

這里我們介紹的是顯示子函數(shù)，子函數(shù)首先是關(guān)閉數(shù)碼管的顯示，這一步稱為消引。然后把顯示的數(shù)據(jù)送給其中一個(gè)數(shù)碼管，最后點(diǎn)亮這個(gè)數(shù)碼管，等到下一次輪尋就再調(diào)用下一個(gè)數(shù)碼管。

//數(shù)碼管的顯示函數(shù)

void diplay(uchar *dis_p)

{

  static uchar temp_num=0;

  static uint flash_time=0;

  //全部關(guān)閉消引

  seg_1=0;

  seg_2=0;

  seg_3=0;

  seg_4=0;

  SEG_DATA=SEG_Table[*(dis_p+temp_num)];    //把數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)碼管的數(shù)據(jù)接口

  switch(temp_num)    //動(dòng)態(tài)一次掃描各個(gè)數(shù)碼管

  {

  case 0:

    if(set_position==4)

    {

      if(flash_time<50)     //如果社說的時(shí)間小于50那么就打開心事

      {seg_1=1;seg_2=0;seg_3=0;seg_4=0;}

      else if(flash_time<100)//小于100就關(guān)閉顯示

      {seg_1=0;seg_2=0;seg_3=0;seg_4=0;}

      else                                  //大于等于100就重新開始閃爍

      {flash_time=0;}

    }

    else

    {

      seg_1=1;

      seg_2=0;

      seg_3=0;

      seg_4=0;

    }

    break;

  case 1:

    if(set_position==3)

    {

      if(  flash_time<50)

      {seg_1=0;seg_2=1;seg_3=0;seg_4=0;}

      else if(flash_time<100)

      {seg_1=0;seg_2=0;seg_3=0;seg_4=0;}

      else

      {flash_time=0;}

    }

    else

    {

      seg_1=0;

      seg_2=1;

      seg_3=0;

      seg_4=0;

    }

    break;

  case 2:

    if(set_position==2)

    {

      if(  flash_time<50)

      {seg_1=0;seg_2=0;seg_3=1;seg_4=0;}

      else if(flash_time<100)

      {seg_1=0;seg_2=0;seg_3=0;seg_4=0;}

      else

      {flash_time=0;}

    }

    else

    {

      seg_1=0;

      seg_2=0;

      seg_3=1;

      seg_4=0;

    }

    break;

  case 3:

    if(set_position==1)

    {

      if(  flash_time<50)

      {seg_1=0;seg_2=0;seg_3=0;seg_4=1;}

      else if(flash_time<100)

      {seg_1=0;seg_2=0;seg_3=0;seg_4=0;}

      else

      {flash_time=0;}

    }

    else

    {

      seg_1=0;

      seg_2=0;

      seg_3=0;

      seg_4=1;

    }

    break;

  }

  Delay_1ms(2);

  temp_num++;

  if(temp_num>3) temp_num=0;//循環(huán)四次

  flash_time++;

  if(set_position==0)flash_time=0;      //閃爍

}

//讀取設(shè)定的目標(biāo)數(shù)值

void Read_set_num(void)

{

   uchar i=0;

   for(i=0;i<4;i++)

   {

    dis_data_buf[ i]=read_rom(i);

[ i]    if(dis_data_buf[ i]>9)break;

    }

    if(i==4)

    {

          set_num=(dis_data_buf[0]*1000)+(dis_data_buf[1]*100)+(dis_data_buf[2]*10)+dis_data_buf[3];     //計(jì)算出計(jì)數(shù)的數(shù)值

   }

   else

   {

     for(i=0;i<4;i++)

     {

        dis_data_buf[ i]=0;

        write_rom(i,dis_data_buf[ i]);

     }

   }

}

這里我們分析一下讀取設(shè)定目標(biāo)數(shù)值的子函數(shù)，這個(gè)子函數(shù)在程序的一開始調(diào)用一次，主要是讀取上一次存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，防止其掉電丟失。首選讀24C02得到不同地址內(nèi)的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)存入的順序把數(shù)據(jù)拼接成設(shè)定值給后面使用。

  這是初始狀態(tài)沒有進(jìn)行操作的時(shí)候，如圖

然后我們點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，可以看到電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)了，如圖

我們按下模擬光電的開關(guān)，實(shí)際數(shù)值增加到設(shè)定值，此時(shí)電機(jī)停止并報(bào)警，如圖

這個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我們通過在原有的計(jì)數(shù)器系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，使之增添了設(shè)置、啟動(dòng)、停止等的三個(gè)控制功能，并添加了報(bào)警、顯示、存儲(chǔ)等功能，使之成為一個(gè)更加適用，功能更加完備的屬于自己的一個(gè)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)結(jié)果能夠符合題意，成功完成了此次設(shè)計(jì)要求，這個(gè)過程中，我們花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，更重要的是，我們?cè)趯W(xué)會(huì)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，同時(shí)還懂得合作精神的重要性，學(xué)會(huì)了與他人合作。我們掌握的僅僅是理論知識(shí)，如何去鍛煉我們的實(shí)踐能力？如何把我們所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去呢？我想做類似設(shè)計(jì)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。
       在這次設(shè)計(jì)中，我們運(yùn)用到了以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，如：C語(yǔ)言、模擬和數(shù)字電路知識(shí)等。雖然過去從未獨(dú)立應(yīng)用過它們，但在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)效率很高，這是我做這次設(shè)計(jì)的又一收獲。

基于Keil C51的單片機(jī)開發(fā)環(huán)境應(yīng)用范圍廣泛，功能強(qiáng)大，但由于自己應(yīng)用不夠熟悉，出現(xiàn)了很多不規(guī)范的情況，使得在調(diào)試過程中遇到很多困難，這是自己軟件開發(fā)能力不足的表現(xiàn)，有待提高。本系統(tǒng)通過按鍵進(jìn)行設(shè)定計(jì)數(shù)功能，需要人為現(xiàn)場(chǎng)近距離操作，可考慮通過遙控設(shè)定，改進(jìn)方案后，可遠(yuǎn)距離操作，更好的節(jié)省人力。

單片機(jī)源程序如下: