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      單片機在包裝機缺包缺紙檢測系統(tǒng)中的應用
      
        
      發(fā)布時間：2020-06-19 14:35:32 |來源：網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載
      
      
      
      
      
        
      

      許多高檔卷煙產(chǎn)品的外包裝紙盒上都釆用金屬涂抹工藝，這樣，對于國內(nèi)絕大多數(shù)的包裝機來說，釆用傳統(tǒng)的電感式金屬探測器就無能為力了。 因為即使當前被檢測的該條煙中缺少一包或多包卷煙，其條包紙盒上的金屬涂層也會觸發(fā)電感式金屬探測器從而得到錯誤的信息而漏檢。另外.包裝機上不具有檢測小包玻璃紙有無的功能，而在實際生產(chǎn)過程中，小包玻璃紙缺少的現(xiàn)象時有發(fā)生，針對這些實際情況，我們開發(fā)了一套適用于的缺包、缺紙在線檢測及跟蹤剔出的小型實時控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的推出，解決了在實際生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的小包缺紙以及在生產(chǎn)具有金屬膜外包裝的高檔卷煙時，由于原傳感器的局限而導致的缺包漏檢現(xiàn)象，對于保障產(chǎn)品的質(zhì)量尤其是高檔卷煙的質(zhì)量有著重要的意義。
      


      1系統(tǒng)組成及工作原理
      


      1.1系統(tǒng)組成
      


      該系統(tǒng)由輸入傳感器、微處理單元及輸出控制信號單元組成，其結構框圖如圖lo其中M1、M2是缺包檢測用的光纖傳感器，G1、G2是缺外包透明紙檢測用的光纖傳感器,DP是雙包時鐘傳感器（接近開關），CP 是條包時鐘傳感器（接近開關）。
      


      1.2工作原理
      


      該檢測系統(tǒng)接收來自缺紙?zhí)綔y器送來的G1、G2信號、缺包探測器送來的Ml、M2和原缺包檢測信號 486,以及機器時鐘信號:雙包脈沖DP和條包脈沖CPo 在每個時鐘信號DP的上升沿采樣G1、G2、M1、M2和 486信號，以檢測是否有缺紙（G1 *G2 = 0）、缺包（Ml * M2 = 0）,然后進行跟蹤剔出控制。由于缺紙是針對單 包檢測，所以在每個時鐘信號DP的下降沿還要釆樣 G1、G2信號以檢測是否有缺紙（Gl*G2 = 0）,然后進 行跟蹤剔出控制，單包檢測及跟蹤的頻率是2舊。另 外，當檢測到Ml * M2 = 0時,則屏蔽486信號，剔出控 制信號經(jīng)光電隔離器后接至后級系統(tǒng)。其中缺紙?zhí)蕹?控制信號是單一的高電平信號，而缺包剔出控制信號 是周期和占空比可變的脈寬調(diào)制信號（T = 6ms、DUTY = 9：l）o缺紙、缺包的跟蹤延時由開關S1（缺紙）、S2 （缺包）調(diào)節(jié)，其基值由軟件內(nèi)部決定。缺紙、缺包所需 剔出的煙數(shù)由開關S3（缺紙）、S4（缺包）設定。
      

      


      2系統(tǒng)硬件結構原理
      


      2.1微處理器單元
      


      微處理器單元以單片機為核心構成一個小的控制系統(tǒng)。美國某公司生產(chǎn)的低功耗、CMOS、全靜態(tài)8位新一代高性能微型單片計算機。 該單片機采用了先進的RISC指令結構，僅有35條指令(精減指令集)，使得編程十分簡潔。同時,采用了哈佛結構即程序和數(shù)據(jù)安排在不同的存儲區(qū)且用不同的總線存取，這種結構較之程序和數(shù)據(jù)取自同一存儲區(qū)的馮•諾伊曼結構具有更高的速度。
      


      將程序和數(shù)據(jù)總線分開可允許指令與8位數(shù)據(jù)的寬度不同且超過8位，指令代 碼是14位寬，這就使所有指令都為單字節(jié)。14位寬的程序存儲區(qū)存取總線在一個 單周期內(nèi)讀取一條14位指令，因此所有指令除程序跳轉(zhuǎn)指令外均只需1個單周期。 1個兩級流水作業(yè)可同時讀取和執(zhí)行指令。這些特點使得微處理器和其 它同類型的8位微處理器相比可達到2： 1的代碼壓縮和4： 1的速度提高。
      


      為28腳PDIP封裝，有192字節(jié)的RAM、2K字節(jié)EPROM和22個I/O 口，此外還包括3個定時器/計數(shù)器、2個捕捉/比較/PWM模塊和2個串行口。同步串行口可設定為3線SPI或2線FC方式，串行通信口可設定為同步或異步方式，還提 供有5通道高速8位A/D轉(zhuǎn)換通道。自帶上電復位、上電定時器和振蕩器起振定時 器，以及片內(nèi)RC振蕩器的看門狗定時器、程序代碼保護、省電的sleep方式、兩線串 行在線編程、I/O 口能提供或吸納高達25mA的電流并具有輸入過電壓保護。這些特 征使得利用單片機構成控制系統(tǒng)能夠有效地減少外部元件，降低成本，增 加系統(tǒng)可靠性和減少功耗。
      


      2.2顯示單元
      


      采用LED指示燈來指明輸入輸出狀態(tài)以及對缺包缺紙信號的捕捉及跟蹤剔出 情況，使系統(tǒng)運行情況一目了然，同時也便于調(diào)試和維護。
      


      3系統(tǒng)的軟件設計
      


      系統(tǒng)應用程序主要由主程序、中斷服務程序及各種子程序組成。為便于程序分 析使用，系統(tǒng)軟件釆用了結構化模塊程序設計方法，各模塊間采用子程序調(diào)用連接， 使整個系統(tǒng)有機地成為一體。
      


        
	
      1. 主程序。在主程序模塊中,對系統(tǒng)I/O 口、內(nèi)部工作寄存器、定時器0、定時器 1、PWM模塊及看門狗定時器進行初始化，并設置某些標志位。其程序框圖如3所 刀' O
        2. 
	
      2. 中斷服務程序。中斷服務程序監(jiān)視雙包脈沖DP上下沿的變化，在DP的上 升沿檢測傳感器G1、G2送來的信號，判定是否有缺紙，如果有缺紙則設置相應的標 志位為1,如果沒有缺紙則檢測傳感器M1、M2送來的信號，判定是否有缺包;如果有 缺包則設置相應的標志位為1,如果沒有缺包則調(diào)用486檢測子程序判定是否有缺 包，如果有缺包則調(diào)用缺包剔出子程序。在DP的下降沿檢測傳感器G1、G2送來的 信號，判定是否有缺紙,如果有缺紙則設置相應的標志位為lo中斷服務程序還完成 跟蹤移位功能，主要是釆用串行移位的方法來實現(xiàn)。
        3. 

      


      4系統(tǒng)功能與特點
      


      ①由于釆用了光纖傳感器，使機械改動很小，同時由于光纖傳感器檢測的準確性 及較強的抗干擾能力保證了系統(tǒng)的可靠性及準確性;②利用了原有的剔除裝置，與原 系統(tǒng)充分兼容，且保留了原機的缺包檢測器，在生產(chǎn)一般卷煙時具有雙重檢測作用； ③系統(tǒng)安裝方便,很少改動原機，且結構簡單，維護方便，參數(shù)調(diào)整靈活;④輸入輸出 接口都帶有LED指示,各種狀態(tài)一目了然。
      


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