课程设计——废品检测剔除

燕山大学课程设计说明书第PAGE\*MERGEFORMAT1页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT20页摘要废品自动剔除控制在现实生产中很常见，尤其随着各种机械自动化的不断发展，越来越多的废品自动剔除控制应用到了其中。这种废品自动剔除控制的好处在于不仅能够提高生产效率还可以减少劳动力，而且能够增加产品的合格率。让观产品的质量得到保障。可见废品自动剔除控制在现实生产中确实很实用，运用前景也非常好。在现实生产中，特别在做废品自动剔除控制时，经济交往过程中提供信任的基础打破贸易壁垒，促进国际经济贸易活动，减少重复评价的社会成本提升管理水平或产品质量、安全的有效工具提升企业的形象。本设计是以STM32F103ZET6为核心的一种废品自动剔除控制装置，系统采用模块化设计法，其硬件结构主要包括：数据采集模块、最小系统模块、按键模块、执行模块。软件部分由C语言编程，实现对各部分的控制。关键字：STM32废品检测HX711步进电机目录1引言…………………………………………………………………………32废品剔除的控制要求………………………………………………………32.1课程设计主要任务………………………………………………………32.2课程设计主要控制要求…………………………………………………33废品剔除的控制系统的设计………………………………………………43.1 单片机芯片的选择………………………………………………………53.2废品检测模块……………………………………………………………63.3数据采集模块……………………………………………………………73.4步进电机模块……………………………………………………………103.5继电器模块………………………………………………………………114 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图………………………………………………………………………135程序分析……………………………………………………………………145.1HX711模块部分程序…………………………………………………155.2步进电机部分程序………………………………………………………165.3按键部分初始化…………………………………………………………175.4主程序……………………………………………………………………186.总结与体会…………………………………………………………………19参考文献………………………………………………………………………201 引言 我这次做的废品自动剔除控制，在现实生产中很常见。尤其随着各种机械自动化的不断发展，越来越多的废品自动剔除控制应用到了其中。这种废品自动剔除控制的好处在于不仅能够提高生产效率还可以减少劳动力，而且能够增加产品的合格率。让观产品的质量得到保障。可见废品自动剔除控制在现实生产中确实很实用，运用前景也非常好。在现实生产中，特别在做废品自动剔除控制时，经济交往过程中提供信任的基础打破贸易壁垒，促进国际经济贸易活动，减少重复评价的社会成本提升管理水平或产品质量/安全的有效工具提升企业的形象。2 废品剔除的控制要求 2.1课程设计主要任务 （1）根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计。 （2）根据控制要求，选择系统控制变量和被控参数，检测与转换器件、控制器和执行器；选择计算机的类型，并对系统控制参数进行整定。 （3）完成计算机、外设及被控设备的连接、调试、检验和计算机软件编程。修正、改进系统的硬、软件设计。（4）编写设计说明书，并绘制A3图纸一张。2.2课程设计主要控制要求图2-1废品自动剔除控制装置模拟图如图2-1所示。模拟废品自动剔除装置由产品输送设备、废品检测设备、废品剔除设备组成。工件在输送带上步进式传送。在1#工位设有废品检测装置一台，在3#工位设有废品剔除装置一台，单片机通过外部按键触发控制步进电机启动与停止来实现工件在传送带上步进移动。启动步进电机，工件在输送带上步进移动。若废品检测装置发现废品，则将发出检测到废品的信号给单片机，并通过废品剔除装置在3#工位将废品剔除。按下停止按键，输送将停止工作。3废品剔除的控制系统的设计 系统的总体电路结构框图如下图所示：步进电机单片机STM32F103ZET电源称重传感器继电器模块HX711模块图3-1系统总体结构框图3.1 单片机芯片的选择stm32是一个低功耗，高性能32位单片机，片内含4k Bytes的Flash只读程序存储器可反复擦写1000次。主要性能有：与MCS-51单片机产品兼容、32个可编程I/O口线、八个中断源、全双工UART串行通道、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符、易编程。因此选择stm32作为最小系统控。最小系统控制原理图如下图3-1所示图3-2stm32f103引脚图3.2废品检测模块本设计系统用于剔除重量不合格的工件，因此传感器选用称重传感器。称重传感器按转换 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 分光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类，以电阻应变式使用最广。电阻应变式传感器利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。电阻应变片贴在弹性元件上，弹性元件受力变形时，其上的应变片随之变形，并导致电阻改变。测量电路测出应变片电阻的变化并变换为与外力大小成比例的电信号输出。电信号经处理后以数字形式显示出被测物的质量。电阻应变式传感器的结构较简单，可靠性较好。 电阻应变式称重传感器是把电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上，弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。 电阻应变式称重传感器包括两个主要部分，一个是弹性敏感元件：利用它将被测的重量转换为弹性体的应变值；另一个是电阻应变计：它作为传感元件将弹性体的应变，同步地转换为电阻值的变化。微小的电阻变化用一般测量电阻的仪表很难测出，必须采用一定形式的测量电路将微小的电阻变化率转变成电压或电流的变化，才能用二次仪表显示出来。在电阻应变式称重传感器中通过桥式电路将电阻的变化转换为电压变化。当传感器不受载荷时，弹性敏感元件不产生应变，粘贴在其上的应变片不发生变形，阻值不变，电桥平衡，输出电压为零；当传感器受力时，应变片就会发生变形，阻值发生化，电桥失去平衡，有输出电压。图3-3为电阻应变式称重传感器桥式测量图3-3为电阻应变式称重传感器桥式测量电路称重传感器参技术参数表：3.3数据采集模块HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A的可编程增益为128或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B则为固定的32增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。特点：两路可选择差分输入片内低噪声可编程放大器，可选增益为64和128片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D转换器提供电源上电自动复位电路简单的数字控制和串口通讯：所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程可选择10Hz或80Hz的输出数据速率耗电量（含稳压电源电路）：典型工作电流：<1.7mA,断电电流：<1μA工作电压范围：2.6~5.5V工作温度范围：-20~+85℃16管脚的SOP-16封装图3-3HX7111内部方框图管脚说明图3-4SOP-16L封装管脚描述图3-5管脚描述模拟输入通道A模拟差分输入可直接与桥式传感器的差分输出相接。由于桥式传感器输出的信号较小，为了充分利用A/D转换器的输入动态范围，该通道的可编程增益较大，为128或64。这些增益所对应的满量程差分输入电压分别±20mV或±40mV。通道B为固定的32增益，所对应的满量程差分输入电压为±80mV。通道B应用于包括电池在内的系统参数检测。供电电源数字电源(DVDD)应使用与MCU芯片相同的的数字供电电源。HX711芯片内的稳压电路可同时向A/D转换器和外部传感器提供模拟电源。稳压电源的供电电压(VSUP)可与数字电源(DVDD)相同。稳压电源的输出电压值（VAVDD）由外部分压电阻R1、R2和芯片的输出参考电压VBG决定（图1），VAVDD=VBG(R1+R2)/R2。应选择该输出电压比稳压电源的输入电压(VSUP)低至少100mV。如果不使用芯片内的稳压电路，管脚VSUP和管脚AVDD应相连，并接到电压为2.6～5.5V的低噪声模拟电源。管脚VBG上不需要外接电容，管脚VFB应接地，管脚BASE为无连接。时钟选择如果将管脚XI接地，HX711将自动选择使用内部时钟振荡器，并自动关闭外部时钟输入和晶振的相关电路。这种情况下，典型输出数据速率为10Hz或80Hz。如果需要准确的输出数据速率，可将外部输入时钟通过一个20pF的隔直电容连接到XI管脚上，或将晶振连接到XI和XO管脚上。这种情况下，芯片内的时钟振荡器电路会自动关闭，晶振时钟或外部输入时钟电路被采用。此时，若晶振频率为11.0592MHz,输出数据速率为准确的10Hz或80Hz。输出数据速率与晶振频率以上述关系按比例增加或减少。使用外部输入时钟时，外部时钟信号不一定需要为方波。可将MCU芯片的晶振输出管脚上的时钟信号通过20pF的隔直电容连接到XI管脚上，作为外部时钟输入。外部时钟输入信号的幅值可低至150mV。串口通信串口通讯线由管脚PD_SCK和DOUT组成，用来输出数据，选择输入通道和增益。当数据输出管脚DOUT为高电平时，表明A/D转换器还未准备好输出数据，此时串口时钟输入信号PD_SCK应为低电平。当DOUT从高电平变低电平后，PD_SCK应输入25至27个不等的时钟脉冲（图二）。其中第一个时钟脉冲的上升沿将读出输出24位数据的最高位（MSB），直至第24个时钟脉冲完成，24位输出数据从最高位至最低位逐位输出完成。第25至27个时钟脉冲用来选择下一次A/D转换的输入通道和增益，参见表一。表一输入通道和增益选择PD_SCK的输入时钟脉冲数不应少于25或多于27，否则会造成串口通讯错误。当A/D转换器的输入通道或增益改变时，A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变低电平，输出有效数据。图3-6与HX711相关部分的PCB板设计线路图3.4步进电机模块步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到 一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过控制脉冲个来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以 通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机的作用是使工件在输送带上步进式传送，本设计所选用的步进电机型号为:28BYJ-48。四相八拍驱动，步距角度5.625（360/64），减速比1:64。步进电机28BYJ48型四相八拍电机，电压为DC5V—DC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信 号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。所以定义旋转相序：橙黄粉蓝十六进制10000x0811000x0C01000x0401100x0600100x0200110x0300010x0110010x09CCW_Tab[8]={0x80,0xc0,0x40,0x60,0x20,0x30,0x10,0x90};//逆时针CW_Tab[8]={0x90,0x10,0x30,0x20,0x60,0x40,0xc0,0x80};//顺时针由于单片机接口信号不够大需要通过ULN2003放大再连接到相应的电机接口，如下：图3-7步进电机驱动部分电路图3.5继电器模块当检测到有废品时，主控制器控制继电器吸合进而将废品剔除。继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。注意事项：额定工作电压、直流电阻、吸合电流、释放电流、触点切换电压和电流等。引脚说明如下：图3-8继电器引脚说明4.流程图主程序如图4-1所示：开始复位键按下N停止键按下YN启动键按下步进电机工作YNY检测废品NYY剔除装置工作步进电机停止并复位步进电机停止结束图4-1主程序流程图5.程序分析5.1HX711模块部分程序如下所示：voidHX711_Init(void)//初始化HX711{GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//使能时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2;//SCKGPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.3GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;//DOUTGPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//IO端口速度50MHzGPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.3}读取HX711的返回值：unsignedlongReadCount(void){unsignedlongCount=0;unsignedchari=0;GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);//DOUT=1GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//使能AD，（PD_SCK置低）while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_13));//??DOUT=0Delay_us(1);for(i=0;i<24;i++){GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//SCK=1Count=Count<<1;Delay_us(1);GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_2);//SCK=0if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_3))//DOUT=1Count++;Delay_us(1);}GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);Count=Count^0x800000;Delay_us(1);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);Delay_us(1);returnCount;}5.2步进电机部分程序如下：voidMotor_Init(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|\GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);}//speed以毫秒为单位，1~10合适voidMotor_CW(unsignedcharspeed){unsignedchari=0;for(i=0;i<8;i++){GPIOC->ODR&=0x0f;//GPIO_ODR端口输出寄存器GPIO_IDR输入GPIOC->ODR|=CW_Tab[i];//CW_Tab[i]顺时针相序Delay_ms(10);}}//移动步距计数，voidMotor_Step_CW(unsignedintcnt,unsignedcharspeed){unsignedinti=0;for(i=0;iWEIGHT_MAX))){Relay_On();//继电器工作}}}}}总结与体会通过这次课程设计，让我更加深刻了解课本知识，和以往对知识的疏忽得以补充，但是这次的课程设计给我相当的基础知识，为我以后工作打下了严实的基础。 虽然这次课程是那么短暂的2周时间，这次任务原则上是设计，其实就是一次大的作业，是让我对课本知识的巩固和对基本公式的熟悉和应用，计算力学和运动学及预选电动机过程中的那些繁琐的数据，使我做事的耐心和仔细程度得以提高。课程设计是 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 学生运用本专业所学的理论知识和专业知识来分析解决实际问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的重要教学环节，是对三年所学知识的复习和巩固。同样，也促使了同学们的相互探讨，相互学习。因此，我们必须认真、谨慎、踏实、一步一步的完成设计。课程设计是一个重要的教学环节，通过课程设计使我们了解到一些实际与理论之间的差异。通过课程设计不仅可以巩固专业知识，为以后的工作打下了坚实的基础，而其还可以培养和熟练使用资料，运用工具书的能力，把我们所学的课本知识与实践结合起来，起到温故而知新的作用。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门设计课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。在课程设计过程中。我们要比较废品自动剔除控制装置设计中的每一个环节，包括从总体设计原则，本次设计综合三年所学的专业课程，以《设计任务书》的指导思想为中心，参照有关资料，有 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 有头绪、有逻辑地把这次设计搞好！ 总之，这次课程设计使我收获很多、学会很多、比以往更有耐心很多。感谢学校及老师给我们这次课程设计的机会，最真挚的感谢我们的辅导老师 王老师与温老师，在设计过程中，老师精心的辅导和不厌其烦地的态度才使我们得以顺利的完成这次设计。参考文献[1]傅成华,王军,陈华.自动控制原理[M].重庆:重庆大学出版社，2007.[2]谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社,2005.[3]陈粤初.微控制器应用系统设计与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，1991.[4]曲波,肖圣兵,吕建平.工业常用传感器选型指南[M].北京：清华大学出版社,2002.[5]李敏,孟臣.单片K型热电偶放大与数字转换器MAX6675[J].单片机与嵌入式系统应用,2003(9)：41—43[6]何希才,任力颖,杨静.实用传感器接口电路实例[M].北京：中国电力出版社,2007.[7]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社,2006.[8]郑忠杰.晶闸管变流技术[M].北京：机械工业出版社,1985.[9]王树清,戴连奎,于玲.过程控制过程[M].北京：化学工业出版社,2008.[10]施阳.MATLAB语言精要及动态仿真工具SIMULINK[M].西安：西北工业大学社出版社,1997.6