簡介：介紹了一種縫紉機生產線計件系統，給出了系統的硬件電路和軟件設計思想，該系統以單片機AT89S51為控制中心，以光電開關為傳感器，可以檢測生產線上產品實際數量以及顯示時間、實際產量、計劃產量等數據。實踐證明該系統可靠性好、操作方便、測試精度高，可廣泛應用在家電、食品等生產領域。

隨著現代生產的規模化發展，傳統人工統計產品的方法難以做到及時準確，為了對自動生產線上的零件或成品進行動態管理和統計，需要安裝必要的自動檢測與計數裝置。一方面可實時顯示產品的數量等信息，另一方面可向計算機管理系統提供動態數據，為過程控制提供依據。

本系統是為某縫紉機廠裝配線設計的，該廠目前共有20條縫紉機生產線，每條生產線都需要有計件系統。系統應完成的功能包括實時檢測并顯示生產線上產品數量，能顯示時間、計劃產量等數據，同時可在線設定參數，向主控室傳送數據。

1 硬件系統的組成

系統采用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，其芯片內含有4 kB的E2PROM，無需外擴存儲器，電路簡單可靠。本系統時鐘采用6 MHz，P0口為數據口，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線上產品的數量，當生產線上有產品通過時，信號檢測電路給單片機提供相應數量的脈沖信號，AT89S51利用片內定時／計數器進行計數。每正向通過1臺產品，計數器“加1”。顯示電路需顯示：當前時間、計劃產量、實際產量等數據，其中當前時間信號由時鐘芯片DSl2887產生，實際產量為目前實際生產出的產品臺數即計數器當前數據，計劃產量是當天計劃總臺數由鍵盤輸入。系統采用串行通訊，單片機的TXD和RXD通過MAX485與上位機相連。

1．1 看門狗復位電路

看門狗復位電路采用美國Dallas公司生產的微處理器監控芯片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，應用在單片機產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位微處理器；在微處理器失控狀態下可以停止和重新啟動微處理器；精確的5％或10％電源供電監視。在DSl232內部集成有看門狗定時器，當DSl232的周期輸入端ST端在設置的周期內沒有有效信號到來時，DSl232的RST端將產生復位信號。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。看門狗定時器的定時時間由DSl232的TD引腳確定。本系統中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，其內置一個鋰電池，斷電后能運行10年以上而不丟失數據，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個共陽極數碼管及其驅動電路組成，其中計劃產量、實際產量各由4位數碼管顯示，當前時間由12位數碼管顯示。數碼管由帶鎖存功能的芯片CD4511驅動。圖3為兩位數碼管的驅動電路，CD4511的數據信號由單片機P0口數據經驅動后得到，CD4511的片選信號由P2.0～P2.3經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的工作狀態及設定參數，工作狀態有兩種，一種是設定狀態，另一種是運行狀態。在設定狀態下可通過鍵盤設定計劃產量，修正當前時間等參數。運行狀態下可對生產線產品進行計數，同時可在線修正實際產量。按鍵有：左移鍵、右移鍵、加一鍵、減一鍵、設定＼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的關鍵，要檢測自動生產線的零件或產品數量，可在生產線上的合適位置設置檢測點。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越性。本系統中傳感器采用光電開關BR85-BP-ST7X／E。光電開關采用光電元件作為檢測元件，首先把被測物的變化轉變為光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電檢測又有反射式與透射式兩種，本系統采用反射式。反射板式傳感器將發射器和接收器集成為一體，發射器發出的光線經過反射鏡反射回接收器，當被檢測物體經過且完全阻斷光線時，光電開關就產生了檢測開關信號。

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

2 系統軟件設計

系統軟件主要包括主程序、日期數據采集子程序、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，然后根據判斷的結果調用相應的子程序。中斷子程序用于計數以及特殊情況的處理。日期數據采集子程序完成相應的數據采集、處理和保存，按鍵處理子程序完成參數的設置，而顯示子程序用于顯示各數據，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 實驗結果

經過多次現場調試和實驗，包括修改信號檢測電路的濾波、延時以及軟件濾波參數；調整兩個光電開關之間的距離，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據。

實驗結果表明，此生產線計件系統計數準確。

4 結束語

以AT9S51單片機作為系統的控制器、以光電開關為傳感器的生產線計件系統，具有結構簡單、成本低的特點。經測試，該裝置工作穩定可靠，沒有發現誤動作，可廣泛應用于倉儲、生產流水線等場合的數量統計。