藥片瓶裝生產(chǎn)線簡(jiǎn)易控制系統(tǒng)

由鍵盤輸入每個(gè)瓶子將裝入的藥片數(shù)。當(dāng)每個(gè)瓶子的藥片正好裝滿時(shí)，以下兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生：（1）停止藥片裝入；（2）傳送機(jī)將裝滿藥片的瓶子移走，下一個(gè)空瓶自動(dòng)進(jìn)入裝藥位置。一旦空瓶進(jìn)入合適位置，傳送機(jī)立即發(fā)出控制信號(hào)，開始第2瓶藥片的裝入，藥片裝瓶示意圖如圖1所示。

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圖1  藥片裝瓶示意圖

考慮到系統(tǒng)中電路設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性，每瓶裝入的藥片數(shù)及瓶數(shù)限制在10以內(nèi)。電路實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：

系統(tǒng)模塊框圖如圖1所示，共包括五個(gè)功能。

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圖1 系統(tǒng)模塊框圖

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要實(shí)現(xiàn)對(duì)于藥瓶移動(dòng)過(guò)程的模擬，我們可以通過(guò)74LS161芯片和與非門設(shè)計(jì)的電路實(shí)現(xiàn)對(duì)于自激多諧振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行14分頻，并利用其file:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps4.jpg端產(chǎn)生14分頻的方波。進(jìn)而達(dá)到在CP信號(hào)為0（也即藥瓶移動(dòng)的過(guò)程）時(shí)藥片的裝入停止。

file:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps5.pngfile:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps6.pngfile:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps7.pngfile:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps8.jpg

具體的電路圖如下圖所示：

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（1）設(shè)我們需要每瓶裝的藥片數(shù)為B，且有file:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps11.jpg。其中file:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps12.jpg為B由十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制得到的二進(jìn)制數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)由鍵盤輸入設(shè)置單瓶藥片裝入的最大藥片數(shù)，我們可以通過(guò)74147BCD編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于B的輸入。其中B由鍵盤輸入的控制可以通過(guò)一個(gè)單刀雙擲開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于B數(shù)據(jù)輸入的選擇。電路圖如下所示：

其中74147的DCBA輸出端分別對(duì)應(yīng)file:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps13.jpg

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（2）對(duì)于當(dāng)前瓶中藥片數(shù)量的增加（也即藥片的裝入），我們可以通過(guò)74LS160芯片設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且為了使在第一片藥片也即第一個(gè)周期的CP信號(hào)輸入時(shí)藥片的初始計(jì)數(shù)為1，我們需要通過(guò)置數(shù)法實(shí)現(xiàn) 74LS160芯片的1~9的計(jì)數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)使每瓶藥片裝的藥片數(shù)是我們需要的數(shù)字，我們可以利用74LS85數(shù)據(jù)比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于每瓶藥片數(shù)的控制。設(shè)當(dāng)前瓶中的藥片數(shù)為A，有file:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps15.jpg，即A的二進(jìn)制數(shù)為file:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps16.jpg。在A<B時(shí)，7485芯片的OALTB端口輸入為1，在A=B時(shí)，OALTB端口的輸出為0。定義該端口的輸出變量為X、移瓶模塊的輸出變量為Y那么我們將藥片計(jì)數(shù)模塊的時(shí)鐘信號(hào)輸入為file:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps17.jpg。在A<B時(shí)X=1，file:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps18.jpg，也就是在每一次Y的下降沿使得74160芯片計(jì)數(shù)加一（裝入一個(gè)藥片）。在A=B的情況中，此時(shí)X=0,那么74160芯片的的輸入信號(hào)被與非門“封鎖”，輸入信號(hào)為file:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps19.jpg始終為1，停止計(jì)數(shù)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我們對(duì)于每瓶藥片需要裝入數(shù)量的控制。電路設(shè)計(jì)如下圖所示：

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（1）我們通過(guò)功能二實(shí)現(xiàn)過(guò)程中所用的7485芯片，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于當(dāng)前已裝瓶數(shù)的記錄，在A=B時(shí)，7485比較器的OAEQB端會(huì)輸出高電平，定義該端口輸出變量為Z。那么在A<B時(shí)，Z=0，在A=B時(shí)Z=1。也就是在A<B到A=B的過(guò)程中Z信號(hào)會(huì)進(jìn)行由0到1的變化，而在下一個(gè)時(shí)鐘周期信號(hào)時(shí)，Z又會(huì)由1變成0。對(duì)于已裝藥瓶數(shù)可以通過(guò)74160通過(guò)置數(shù)法連接形成M=9的計(jì)數(shù)器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)。將Z作為74160的時(shí)鐘信號(hào)，在Z由0到1再到0的時(shí)鐘周期剛好與移瓶模塊的信號(hào)周期相同，并且通過(guò)與非門將file:///C:/Users/Zbqxl/AppData/Local/Temp/ksohtml19576/wps21.jpg作為記錄當(dāng)前藥片數(shù)的74160芯片的清零端的輸入，保證在當(dāng)前瓶中藥片數(shù)達(dá)到我們要求之后會(huì)清零。其電路圖如下圖所示：（前面已經(jīng)連接出來(lái)的電路的接線在此處進(jìn)行省略）

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綜合上述功能，以及對(duì)電路進(jìn)行連接，得到最終的電路結(jié)構(gòu)如下，并且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證符合我們所需要的各種功能。

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從左往右各個(gè)顯示數(shù)碼管所代表的分別為：

左一：當(dāng)前瓶子中的藥片數(shù)

左二：已裝的瓶數(shù)

左三與左四：當(dāng)前已裝的總藥片數(shù)