哈工大复杂机械系统设计大作业(4)

成都学院学士学位论文（设计）

3.4.2 分选装置

本次设计拟将滚珠分为三类，直径在下偏差与上偏差之间的合格产品一类，直径超过上偏差的一类，直径小于下偏差的一类。如图3-8所示，分选装置主要由一个主滚道与三个下料管道组成[9]，主滚道与水平成150角以使滚珠能靠自重顺滚道滚下，阀门开关的长度C大于滚道宽度L，关系约为C=1.5L。当被测滚珠直径符合规定的合格直径时，单片机控制阀门1，打开阀门1状态如图3-10(虚线所示），接着让滚珠沿主滚道滚下，滚珠被开关1挡住，顺势滚向下料管道1，落入对应的料箱。然后开关复位，主滚道畅通，开始分选下一个滚珠，如果所测滚珠直径超出了允许的误差范围，当其小于下偏差时，打开阀门2；当其超过上偏差，打开阀门3；最后落入对应的料箱，以此完成对滚珠的分选。

图3-10 分选装置结构示意图

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4 系统软件设计

4.1单片机 4.1.1 AT89C52简介

本次系统设计单片机拟采用AT89C52，AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k 字节的可反复擦写的只读程序存储器和256 字节的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合[10]。

AT89C52主要性能参数如下： ? 与MCS-51产品指令和引脚完全兼容 ? 8k字节可重擦写Flash闪速存储器 ? 1000次擦写周期 ? 全静态操作：0Hz-24MHz ? 三级加密程序存储器 ? 256×8字节内部RAM ? 32个可编程I/O口线 ? 3个16位定时/计数器 ? 8个中断源

? 可编程串行UART通道

? 低功耗空闲和掉电模式

4.1.2 引脚介绍 (1) 电源引脚

Vcc（40脚）：正电源的引脚，工作电压是5 V GND（20脚）：接地端

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图4-1 AT89C52引脚示意图

(2) 时钟电路的引脚XTAL1和XTAL2

为了产生时钟信号，在89C52单片机的芯片内部已经设置了一个反相放大器，其中XTAL1端口就是片内反相放大器的输入端，XTAL2端则是片内振荡器反相放大器的输出端。单片机使用的工作方式是自激振荡的方式，XTAL1和XTAL2外接的是12 MHz的石英晶振，使内部振荡器按照石英晶振的频率频率进行振荡，从而就可以产生时钟信号。时钟信号电路如图4-2所示：

图4-2 时钟信号电路

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(3) 复位RST（9脚）

当振荡器运行时，只要有两个机器周期即24个振荡周期以上的高电平在这个引脚出现时，那么就将会使单片机复位，如果将这个引脚保持高电平，那么52单片机芯片就会循环不断地进行复位。复位后的P0口至P3口均置于高电平，这时程序计数器和特殊功能寄存器将全部清零。复位电路如图所4-3示：

图4-3 单片机复位电路图

（4）输入输出口（I/O口）引脚

P0口是一个三态的双向口，既可以作为数据和地址的分时复用口，又可以作为通用输入输出口。P0口在有外部扩展存储器时将会被作为地址/数据总线口，此时P0口就是一个真正的双向口。而在没有外部扩展存储器时，P0口可以作为通用的I/O接口使用，但此时只是一个准双向口。

P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，而P1口只有通用I/O接口一种功能，而且P1口能驱动4个LSTTL负载；在使用时通常不需要外接上拉电阻就能够直接驱动发光二极管；在端口置1时，其内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入端口用。对于输出功能，可以通过程序指令来控制单片机引脚的输出。

P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，而且P2口具有驱动4个LSTTL负载的能力。P2端口置1时，内部上拉电阻将端口的电位拉到高电平，作为输入口使用；在对内部的Flash程序存储器编程时，P2口接收高8位地址和控制信息，而在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口就送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2引脚上的内容在此期间不会改变。

P3口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口能驱动4个LSTTL负载，当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉

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为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口还有第二功能，如下： ? P3.0：串行通讯输入口（RXD） ? P3.1：串行通讯输出口（TXD）

? P3.2：外部中断0请求输入端（ INT0） ? P3.3：外部中断1请求输入端（INT1） ? P3.4：定时器0输入端(T0) ? P3.5：定时器1输入端(T1)

? P3.6：外部数据存储器写选通信号输出端（/WR） ? P3.7：外部数据存储器写选通信号输出端（/RD） 4.2 CCD-TCD142D电路

TCD142D的内部结构如图4-4所示，TCD142D有2110个光敏二极管，其中前51个和后11个是用作暗电流检测（被遮蔽的），中间的2048个光敏二极管是曝光象敏单元。光敏二极管的两侧是用作储存光生电荷的MOS电容阵列，在MOS电容阵列的两侧是转移栅电极，转移栅的两侧为CCD模拟移位寄存器，其输出由信号输出单元和补偿输出单元构成。当TCD142D接受到光照后，光敏元件立刻产生电荷，改电荷被储存在转移栅电极中；通过打开移位门，可将储存的电荷转移到移位寄存器中；最后，再在移位脉冲的控制下，把CCD模拟移位寄存器中的每一个电荷按顺序地移入输出缓冲器中进行输出。

图4-4 TCD142D内部结构示意图

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