啤酒生产线的产品自动计数测量装置

1摘要：

介绍了啤酒包装线上的智能计算器的工作原理,在对各种计数方法进行分析后提

出了基于光电传感器的计数测量系统，并给出了智能计数器控制的硬件电路设计和程序流程图。详细分析了系统的组成及工作原理，给出了系统中各硬件模块设计方法及系统软件设计方法，给出了部分程序流程图和程序清单。该计数系统安装维护方便，工作稳定，运

行可靠，具有较大的推广应用价值。

目录

1 引言 (4)

2 自动计数系统组成及工作原理 (4)

2.1计数测量原理 (4)

2.2计数测量系统结构组成 (4)

3 自动计数系统硬件电路的设计 (5)

3.1 生产线自动计数总框图 (5)

3.2传感器及信号调理的电路设计 (5)

3.2.1 光电传感器简介 (5)

3.2.2 光电转换及信号调理电路设计 (6)

3.3 单片机小系统的设计 (9)

3.3.1 单片机 (9)

3.3.2键盘显示模块计 (10)

3.3.3电源模块设计 (13)

4 系统软件设计 (14)

4.1 程序原理框图 (14)

4.2 程序设计与调试 (16)

5 实验及结果分析 (16)

结论 (18)

参考文献 (19)

致谢 (20)

11

1引

言

一般啤酒厂日产啤酒几十万瓶, 为及时掌握啤酒瓶子的破碎率、日产量等指标,需

要在灌装生产线的多个环节上安装计数器, 每当酒瓶通过计数器时,就会被计数器的传感

器检测到,酒瓶个数自动加1。接近开关通过检测金属瓶盖计数。光电开关有光束发射端和接受端, 如发射端与接受端位于同一侧, 酒

瓶通过时就会将发射的光束反射回来, 被接受端接受到, 开关状态改变, 计数电路检测

到状态变化而计数; 如发射端与接受端相对, 酒瓶通过他们之间时, 光线被遮, 也会改

变开关状态。

2 系统组成及工作原理

系统组成及工作原理系统组成及工作原理

系统组成及工作原理

2.1计数测量原理

计数测量原理计数测量原理

计数测量原理如图1 所示,四只管子位于同一平面内,发射管A、B 分别对准接受管A、B ,瓶颈的直

径应大于发射管A 与接受管B 之间的距离。计数器内部设一标志, 酒瓶未进入发射管A

与接受管A 之间时, 两束光线均被接收, 管A、B均导通, 标志置0 , 当酒瓶继续运动遮

挡住一束光线时,标志不变。当同时遮挡住两束光线时,标志置1。当酒瓶离开,两束光线未

遮挡时,标志置0 ,这时计数器个数加1。由于酒瓶遮挡住一束光线时, 标志不变, 因此酒

瓶进入传感区域发生抖动时,不会影响标志,从而保证准确计数。

图1:检测原理图

.2计数测量系统结构组成

计数测量系统结构组成计数测量系统结构组成

计数测量系统结构组成系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电

路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信

号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大发射管

A

接受管B

接受管A

发射管B

啤酒瓶的

铁盖 - -

5的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号；通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0

对输入脉冲进行计数，这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；

设计计数显示部分采用价格低廉且使用方便的LED模块，通过相关计算方法计算得到的计

数数字通过I2C总线放到E2PROM存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简

化了显示部分的软件编程。

3 系统硬件电路的设计

系统硬件电路的设计系统硬件电路的设计

系统硬件电路的设计

3.1

3.13.1

3.1生产线自动计数总框图

生产线自动计数总框图生产线自动计数总框图

生产线自动计数总框图

生产线上的计数框图如图2所示。

图2 系统原理框图 3.2

3.2 光电转换及信号调理电路设计

光电转换及信号调理电路设计光电转换及信号调理电路设计

光电转换及信号调理电路设计

由于系统需要将光信号转换为电信号，因而需要使用光电传感器并设计相应的信号调

理电路，以得到符合要求的脉冲信号，送给单片机STC89C51进行计数。 3.2.1

3.2.1 光电传感器简介

光电传感器简介光电传感器简介

光电传感器简介

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光

信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而

且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中

应用非常广泛。

由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的，按光电元

件(光学测控系统)输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感

器。模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系。光电转换

信号调理波形变换波形整形

单

片

机

键盘模块

RS232

数字存储电路

LED 显示

- -

6模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻档)三大类。所谓透射式是指被测物体放在光路中，恒光源发出的光能量穿过被测物，部份被吸收后，透射光投射到光电元件上；所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上，再从被测物体表面反射后投射到光电元件上；所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份，使投射刭光电元件上的光通量改变，改变的程度与被测物体在光路位置有关。

红外发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小、功耗低、

寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机、