摘要：介紹了一種縫紉機生產(chǎn)線計件系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的硬件電路和軟件設(shè)計思想，該系統(tǒng)以單片機AT89S51為控制中心，以光電開關(guān)為傳感器，可以檢測生產(chǎn)線上產(chǎn)品實際數(shù)量以及顯示時間、實際產(chǎn)量、計劃產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。實踐證明該系統(tǒng)可靠性好、操作方便、測試精度高，可廣泛應(yīng)用在家電、食品等生產(chǎn)領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞：生產(chǎn)線；計件系統(tǒng)；AT89S5l；光電開關(guān)

   隨著現(xiàn)代生產(chǎn)的規(guī)?；l(fā)展，傳統(tǒng)人工統(tǒng)計產(chǎn)品的方法難以做到及時準(zhǔn)確，為了對自動生產(chǎn)線上的零件或成品進行動態(tài)管理和統(tǒng)計，需要安裝必要的自動檢測與計數(shù)裝置。一方面可實時顯示產(chǎn)品的數(shù)量等信息，另一方面可向計算機管理系統(tǒng)提供動態(tài)數(shù)據(jù)，為過程控制提供依據(jù)。
    本系統(tǒng)是為某縫紉機廠裝配線設(shè)計的，該廠目前共有20條縫紉機生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線都需要有計件系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)完成的功能包括實時檢測并顯示生產(chǎn)線上產(chǎn)品數(shù)量，能顯示時間、計劃產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，同時可在線設(shè)定參數(shù)，向主控室傳送數(shù)據(jù)。

1 硬件系統(tǒng)的組成
    系統(tǒng)采用AT89S51為主控制器，由鍵盤、信號檢測、看門狗、時鐘、顯示、通信等電路組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

    AT89S51是一個低功耗、高性能的CMOS 8位單片機，其芯片內(nèi)含有4 kB的E2PROM，無需外擴存儲器，電路簡單可靠。本系統(tǒng)時鐘采用6 MHz，P0口為數(shù)據(jù)口，P1.0～P1.6接鍵盤電路，P2口用于地址控制，P3.3，P3.4和P3.5用于接信號檢測電路，P1.0接看門狗復(fù)位電路，為其提供周期輸入信號。
    信號檢測電路用于檢測生產(chǎn)線上產(chǎn)品的數(shù)量，當(dāng)生產(chǎn)線上有產(chǎn)品通過時，信號檢測電路給單片機提供相應(yīng)數(shù)量的脈沖信號，AT89S51利用片內(nèi)定時／計數(shù)器進行計數(shù)。每正向通過1臺產(chǎn)品，計數(shù)器“加1”。顯示電路需顯示：當(dāng)前時間、計劃產(chǎn)量、實際產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，其中當(dāng)前時間信號由時鐘芯片DSl2887產(chǎn)生，實際產(chǎn)量為目前實際生產(chǎn)出的產(chǎn)品臺數(shù)即計數(shù)器當(dāng)前數(shù)據(jù)，計劃產(chǎn)量是當(dāng)天計劃總臺數(shù)由鍵盤輸入。系統(tǒng)采用串行通訊，單片機的TXD和RXD通過MAX485與上位機相連。
1．1 看門狗復(fù)位電路
    看門狗復(fù)位電路采用美國Dallas公司生產(chǎn)的微處理器監(jiān)控芯片DSl232。DSl232采用8腳DIP封裝，具有性能可靠、使用簡單、價格低廉的特點，應(yīng)用在單片機產(chǎn)品中能夠很好地提高硬件的抗干擾能力。DSl232具有如下功能：微處理器掉電或電源電壓瞬變降低時可自動復(fù)位微處理器；在微處理器失控狀態(tài)下可以停止和重新啟動微處理器；精確的5％或10％電源供電監(jiān)視。在DSl232內(nèi)部集成有看門狗定時器，當(dāng)DSl232的周期輸入端ST端在設(shè)置的周期內(nèi)沒有有效信號到來時，DSl232的RST端將產(chǎn)生復(fù)位信號。這一功能對于防止由于干擾等原因造成的微處理器死機是非常有效的?？撮T狗定時器的定時時間由DSl232的TD引腳確定。本系統(tǒng)中TD接地，定時器時間為150 ms。P1.0接DSl232，為其提供周期輸入信號。RST輸出信號反向后接單片機外部中斷INT0。
1．2 時鐘電路
    時鐘電路采用美國Dallas公司推出的8位并行接口實時時鐘／日歷芯片DSl2887，其內(nèi)置一個鋰電池，斷電后能運行10年以上而不丟失數(shù)據(jù)，具有計秒、分、時、日、月、年、星期信息，并有閏年補償功能。對于一天內(nèi)的時間記錄，有12小時制或24小時制兩種模式，該時鐘芯片具有Motorola和Intel兩種總線時序選擇方式，具有128 bit RAM，所有RAM單元都具有掉電保護功能，可用作非易失性RAM。AT89S5l與DSl-2887接口電路，如圖2所示。

1．3 鍵盤與顯示電路
    顯示電路由20個共陽極數(shù)碼管及其驅(qū)動電路組成，其中計劃產(chǎn)量、實際產(chǎn)量各由4位數(shù)碼管顯示，當(dāng)前時間由12位數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管由帶鎖存功能的芯片CD4511驅(qū)動。圖3為兩位數(shù)碼管的驅(qū)動電路，CD4511的數(shù)據(jù)信號由單片機P0口數(shù)據(jù)經(jīng)驅(qū)動后得到，CD4511的片選信號由P2.0～P2.3經(jīng)4／16線譯碼器譯碼后得到。

    鍵盤電路的作用主要是確定系統(tǒng)的工作狀態(tài)及設(shè)定參數(shù)，工作狀態(tài)有兩種，一種是設(shè)定狀態(tài)，另一種是運行狀態(tài)。在設(shè)定狀態(tài)下可通過鍵盤設(shè)定計劃產(chǎn)量，修正當(dāng)前時間等參數(shù)。運行狀態(tài)下可對生產(chǎn)線產(chǎn)品進行計數(shù)，同時可在線修正實際產(chǎn)量。按鍵有：左移鍵、右移鍵、加一鍵、減一鍵、設(shè)定＼運行鍵、暫停鍵等。鍵盤電路接單片機P1.0～P1.6，鍵盤電路中有阻容電路組成的消抖電路，用于消除按鍵的抖動帶來的干擾。
1．4 信號檢測電路
    信號檢測電路是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，要檢測自動生產(chǎn)線的零件或產(chǎn)品數(shù)量，可在生產(chǎn)線上的合適位置設(shè)置檢測點。檢測方式可采用接觸和非接觸兩種方式，但由于在大多情況下，產(chǎn)品在流水線上的位置難以確定，采用接觸式檢測方式會存在一定的困難，而采用非接觸式檢測方式更具優(yōu)越性。本系統(tǒng)中傳感器采用光電開關(guān)BR85-BP-ST7X／E。光電開關(guān)采用光電元件作為檢測元件，首先把被測物的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕淖兓?，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電檢測又有反射式與透射式兩種，本系統(tǒng)采用反射式。反射板式傳感器將發(fā)射器和接收器集成為一體，發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。

    信號檢測電路如圖4所示，其任務(wù)是檢測生產(chǎn)線上通過產(chǎn)品的數(shù)量，IN0、IN1為光電開關(guān)輸出信號，低電平有效。電路把光電開關(guān)采集到的信號經(jīng)整形、濾波等處理后等送入單片機進行計數(shù)。在生產(chǎn)線上經(jīng)常會出現(xiàn)有問題的產(chǎn)品拉回重新檢驗的情況，因此電路應(yīng)能判斷產(chǎn)品的運行方向，凡正向通過1個產(chǎn)品，計數(shù)器“加1”，反向通過1個產(chǎn)品，計數(shù)器“減1”。為實現(xiàn)這一功能，在生產(chǎn)線上裝了兩個光電開關(guān)，根據(jù)有效信號進入單片機的順序來判斷產(chǎn)品的運行方向。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    系統(tǒng)軟件主要包括主程序、日期數(shù)據(jù)采集子程序、按鍵處理子程序、中斷子程序、顯示子程序和通信子程序等。主程序主要完成器件的初始化，并判斷有無按鍵按下、有無中斷請求，然后根據(jù)判斷的結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的子程序。中斷子程序用于計數(shù)以及特殊情況的處理。日期數(shù)據(jù)采集子程序完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、處理和保存，按鍵處理子程序完成參數(shù)的設(shè)置，而顯示子程序用于顯示各數(shù)據(jù)，通訊子程序完成與上位機的通信。主程序框圖，如圖5所示。

3 實驗結(jié)果
    經(jīng)過多次現(xiàn)場調(diào)試和實驗，包括修改信號檢測電路的濾波、延時以及軟件濾波參數(shù)；調(diào)整兩個光電開關(guān)之間的距離，以及傳感器的照射距離，避免誤操作；同時傳感器的安裝位置也進行了反復(fù)的修正，避免較強的自然光或太陽光的直射，以免降低靈敏度。表1是使用本裝置進行了5次實物校驗的實驗數(shù)據(jù)。

    實驗結(jié)果表明，此生產(chǎn)線計件系統(tǒng)計數(shù)準(zhǔn)確。

4 結(jié)束語
    以AT9S51單片機作為系統(tǒng)的控制器、以光電開關(guān)為傳感器的生產(chǎn)線計件系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特點。經(jīng)測試，該裝置工作穩(wěn)定可靠，沒有發(fā)現(xiàn)誤動作，可廣泛應(yīng)用于倉儲、生產(chǎn)流水線等場合的數(shù)量統(tǒng)計。