物料分拣控制系统的设计毕业设计

毕业设计

题目：物料分拣控制系统的设计（单片机）

专业机电一体化

班级

姓名

指导教师

目录

第一部分设计任务与调研 (3)

1.1 物料分拣目的和背景意义 (3)

1.2 物料分拣设计任务 (3)

1.3 物料分拣设计方法 (3)

第二部分设计说明 (5)

2.1 主要任务 (5)

2.2 设计方法 (5)

2.3 所使用步进电机说明....... 错误！未定义书签。

2.4 步进电机工作原理 (5)

2.5 步进工作特点 (6)

第三部分设计成果 (5)

3.1 分拣不同颜色流程图 (8)

3.2 分拣不同颜色程序 (8)

3.3 步进电机正转子程序 (10)

3.4 步进电机反转子程序 (11)

3.5 延时子程序及流程图 (12)

第四部分结束语 (14)

第五部分致谢 (15)

第六部分参考文献. (15)

第一部分设计任务与调研

1.1物料分拣目的和背景意义

随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。

自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。

1.2物料分拣设计任务

本设计是基于51单片机的物料分拣系统设计,能够根据根据物料特点进行分拣。本装置由两部分组成：送料装置和物料分拣装置。送料装置将物料通过一定的间隔连续的传送给物料分拣装置，物料分拣装置通过传送带件物料向前传送，到分拣口通过传感器的辨别，将不同颜色或材质的物料分拣出去。

1.3物料分拣设计方法

通过52单片机控制原理来设计物料分拣传感器，物料分拣传感器可以辨别

物料的颜色和材质，然后通过步进电机的准确分拣能力分拣出物料，分拣系统软件的实现是基于硬件电路来设计的，软件的设计主要分为主程序的设计和子程序的设计，子程序设计包括步进电机单元和延迟单元，并通过分步实现功能的方法来设计软件，并完成最后的整合调试。软件设计语言运用汇编语言，在电脑上编程通过后可下载到单片机中，即可实现对不同颜色不同材质物料的分拣。

运用单片机原理来设计物料分拣传感器，再利用传感器来把整个物料分拣控制系统分为两个部分，分别是送料装置和分拣装置。送料装置通过一定的间隔时间持续的送料给物料分拣装置，物料分拣装置通过传送带传送到分拣口，通过物料分拣传感器的辨别能力来辨别物料的特性，将不同特性的物料分拣开来。

第二部分设计说明

2.1主要任务

自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。

2.2设计方法

步进进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。四相步进电机按照通电顺序的不同可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。

2.3步进电机工作原理

当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

通常见到的各类电机，内部都是有铁芯和绕组线圈的。绕组有电阻，通电会产生损耗，损耗大小与电阻和电流的平方成正比，这就是我们常说的铜损，如果电流不是标准的直流或正弦波，还会产生谐波损耗；铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。

铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和力矩输出，效率比较低，电流一般比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速而变化，因而步进电机普遍存在发热情况，且情况比一般交流电机严重。

2.4步进工作特点

1．一般步进电机的精度为步进角的4-6%，且不累积。

2．步进电机外表允许的最高温度。

步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。

4．步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。

步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。