課程設計--全自動捆鈔機設計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要Ⅰ</b></p><p><b>　　前 言II</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 本設計的任務與內容

2、1</p><p>　　1.2 全自動捆鈔機的概述1</p><p>　　2 捆鈔機的機械原理方案設計3</p><p>　　2.1 機械總體方案設計3</p><p>　　2.2 壓幣機構方案設計6</p><p>　　2.3 送、收帶機構方案設計7</p><p>　　2.3.1

3、 縱向送、收帶機構方案設計7</p><p>　　2.3.2 橫帶送、收帶機構方案設計9</p><p>　　2.4 凸輪機構方案設計10</p><p>　　2.4.1 縱向凸輪機構方案設計10</p><p>　　2.4.2 橫向凸輪機構方案設計11</p><p>　　2.4.3 對應凸輪結構設計1

4、1</p><p>　　2.5 控制面板設計15</p><p>　　3 捆鈔機的控制電路原理方案設計17</p><p>　　3.1 總體原理方案17</p><p>　　3.2 信號分析21</p><p>　　3.3 開關信號處理電路22</p><p>　　3.4 溫

5、度傳感信號處理電路23</p><p>　　3.5 LED顯示電路27</p><p>　　3.6 熱合片溫度控制電路30</p><p>　　3.7 測速電路31</p><p>　　3.8 電機控制電路36</p><p>　　3.9 鍵盤設計電路38</p><p>

6、　　3.10 電源設計38</p><p><b>　　4 軟件設計40</b></p><p>　　4.1 控制流程設計40</p><p><b>　　結論41</b></p><p><b>　　總結與體會42</b></p><p>

7、;<b>　　致謝詞43</b></p><p><b>　　參考文獻44</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設計是在結合現(xiàn)有的捆鈔機的基礎上，進行設計基于單片機控制的簡單可行全自動控制系統(tǒng)。捆鈔機經自己分析和查閱相關資料及指導老師的意見采取三帶3點式

8、捆扎紙幣。在本設計中對捆鈔機的機械原理部分設計分為三部分考慮:捆鈔機壓幣機構的設計，縱向和橫向送帶收帶機構的設計，縱向橫向凸輪機構的設計。進而進行控制面板的設計。在控制電路設計方面主要為信號采集處理，電機控制顯示及鍵盤控制等。并在設計中介紹了此次設計時所使用的各類芯片，對相應芯片的引腳和功能也做了說明。在完成主要功能設計后進行了軟件方面的分析，分析了控制流程。最后對本設計的可行性進行了優(yōu)缺點分析。</p><p>

9、;　　【關鍵詞】捆鈔機、自動控制、單片機</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design is combined with the existing Money packer , make a simple and feasible design based on single chip microcomputerco

10、ntrol automatic control system. Money packer with my own analysis and access to relevant information and advice the instructor to take the three tied with 3-point to pack the money. In the design part of the Money packer

11、 Design Machine Theory is divided into three parts to consider: Money packer currency mechanism design pressure, vertical and horizontal delivery with co</p><p>　　【Key words】Money packer；Automatic Control；Si

12、ngle chip microcomputer</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　伴隨著我國經濟的快速發(fā)展，自加入世界貿易組織以來，金融行業(yè)的發(fā)展也漸漸達到了高峰。當前國內的貨幣交易主體依舊是紙幣，因而就需要對紙幣進行清點、儲存和運輸。首先金融機構就需要對紙幣進行捆扎處理，從而相應的紙幣捆扎設備應運而生。</p><

13、;p>　　本設計就是設計一款基于單片機控制的全自動的捆鈔機，設計出系統(tǒng)的總體原理方案。進而完善機械原理部分，控制面板和控制電路部分的設計。設計中參照了現(xiàn)今一些捆鈔機產品的優(yōu)點和金融行業(yè)對捆鈔機的要求，機械設計中分析幾種方案的優(yōu)缺點進行選擇，在控制電路設計時對于芯片和方案的選擇也做了分析比較，并對輸入信號和輸出信號做系統(tǒng)分析從而最終完成其控制電路的設計。在最后整理出控制流程的相關設計。</p><p><

14、;b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 本設計的任務與內容</p><p>　　1.完成全自動捆鈔機控制系統(tǒng)的總體原理方案的設計；</p><p>　　2.在總體原理方案設計的基礎上完成驅動元件的選擇，并保證方案的可行性；</p><p>　　3.完成機械系統(tǒng)所需的控制信號和反饋信號的分析；</p>

15、;<p>　　4.完成相關的驅動電路設計；</p><p>　　5.完成基于單片機的主控電路的電路原理圖設計；</p><p>　　6.完成控制流程及控制界面的設計。</p><p>　　1.2 全自動捆鈔機的概述</p><p>　　捆鈔機是一款為了解決金融系統(tǒng)紙幣捆扎而研制的捆鈔設備。在今后一段時間內，我國貨幣流通領域的主體

16、仍是現(xiàn)鈔。為了便于清點、運輸和保存，金融部門需要將現(xiàn)鈔打把(每百張紙幣為一把)、打捆(每十把為一捆)。捆鈔機的大致工作過程為壓幣-送帶-壓帶頭-收帶-熱合-剪斷-松幣-取幣過程。</p><p>　　國內的捆鈔機主要分為3類。第一類是機械式的，即通過杠桿、螺旋或液壓機械按壓后由手工捆扎，其工作人員勞動強度較大，且操作不規(guī)范。第二類是半自動的，即用電腦控制實現(xiàn)其中連續(xù)的1個或2個動作，然后在工作人員配合下完成捆鈔。

17、第三類是全自動的，由工作人員把捆扎的現(xiàn)金放在工作臺上，按下自動捆扎鍵后，自動捆鈔機將完成全部動作。采用全自動方式可以真正地把操作人員從重復勞動中解放出來，同時大大提高效率。目前金融部門用的捆鈔機大部分是三點式半自動捆鈔機。國內金融部門急需一種新型自動化程度高的國產捆扎設備, 以滿足其紙幣打捆的需要。</p><p>　　為實現(xiàn)全自動捆鈔機的時序控制，目前國內全自動大把捆鈔機電控系統(tǒng)大多用PLC控制，由于PLC成本

18、高，保密性差，若控制點數(shù)多，則價格高，并且對捆鈔機某些控制單元的特殊要求，PLC難以實現(xiàn)，因此用單片機控制方式，自行開發(fā)軟硬件，使成本降低，且保密性好、性能穩(wěn)定、控制點數(shù)多、便于修改。</p><p>　　全自動捆鈔機和半自動捆鈔機，區(qū)別在于全自動捆鈔機是紙幣一次置入定位，按動工作鍵后，不需要轉向和反復施壓，即可完成捆扎，而且速度較快，一般每捆低于20秒，部分廠家的機型可以達到13-14秒完成捆扎。而半自動捆鈔機

19、是紙幣置入定位，按動工作鍵后，需要兩次手動轉向，才可完成捆扎，而且速度較慢，一般每捆需要35秒，部分可以達到28秒以下。 </p><p>　　目前國內專業(yè)的捆鈔機品牌，主要有：“聚龍牌”“飛越牌”“匯金牌”“凱豐牌” “集能牌”“騰飛牌”等。 </p><p>　　最新型捆鈔機采用微電腦控制、使用了最先進的非接觸燙合方式，一次壓緊，完成三道捆扎,成型更平整,避免了多次壓鈔，真正保護錢幣不

20、受損傷。該機具有智能人機對話功能，工作狀態(tài)清晰顯示，故障屏幕自動提示。封閉捆扎，操作簡單，安全可靠。由于工作時三道同時捆扎、無需轉位，所以速度更快。獨有外置帶盒裝置，更換捆扎帶更為簡單，從而減輕了操作人員工作強度，提高了工作效率，是一款理想的金融辦公自動化設備。</p><p>　　2 捆鈔機的機械原理方案設計</p><p>　　2.1 機械總體方案設計</p><

21、p>　　首先捆鈔機的工作為對各類版本及面額的紙幣進行捆扎，也達到便于儲存、運輸和管理的設備。捆鈔機主要包括部分如2-1圖所示。</p><p>　　圖2-1 捆鈔機主要組成部分</p><p>　　1.捆鈔機壓緊機構：</p><p>　　捆鈔機的壓緊機構是捆鈔機機械設備中比較重要的一個機構，該機構主要完成對送入的大捆紙幣進行壓幣以方便后續(xù)的捆扎工作。&

22、lt;/p><p><b>　　2.捆鈔機工作區(qū)：</b></p><p>　　該部分為捆鈔機工作時的紙幣存放地，紙幣放在密閉的設備中，被設備進行壓緊，送帶收帶捆扎等一系列工作。</p><p>　　3.捆鈔機送收帶、凸輪機構：</p><p>　　這兩個機構是該設備最主要的機構，捆鈔機的主要動作都要靠這兩個機構來實現(xiàn)。送、

23、收帶機構為一個機構完成，分縱向和橫向送收帶機構：凸輪機構主要完成捆扎帶收緊后對捆扎帶的熱合剪斷處理，當然收帶前對捆扎帶的帶頭壓緊工作也由凸輪機構來完成。</p><p>　　對捆鈔機的組成部分了解了后總體大致分析出其機構布局的簡單框圖，進而便于也后的各部分機械原理的設計。機構布局框圖如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 機構布局簡圖</p><p>　　

24、壓緊機構設定為采取上壓式布局，方便對紙幣的壓幣和松幣。送、收帶機構由于分縱向和橫向，機構布局為紙幣側向設置。對于凸輪機構的布局，分析到壓緊機構也為上壓式，避免機構的復雜位置設計和考慮到整體設備的尺寸大小盡量小型化，故而安排到整體機構下方，采取頂桿上升動作式。</p><p>　　依據(jù)初步的機構劃分和布局設定開始擬定捆鈔機的總體方案，經設計分析出兩種機械原理方案。</p><p>　　方案一

25、如圖2-3所示，方案二如圖2-4所示</p><p>　　圖2-3 機械方案一</p><p>　　圖2-4 機械方案二</p><p>　　對分析出的兩種方案進行比較，兩種方案中主要區(qū)別在于壓緊機構和凸輪機構的設計上。指導老師給予分析意見，方案一中壓緊機構的布局有利于設備整體體積的減小，但是對于反向同軸絲桿轉動時可能發(fā)生使兩移動快的水平移動不一致，從而導致連

26、桿的上升不一致，致使壓板不能良好的壓幣，并且在檢測壓幣壓緊采用特殊材料的壓縮通過限位信號來檢測，此方案中材料不易選取并且材料受溫度影響后壓縮量會變化而影響壓緊，致使紙幣的捆扎效果變差或失敗。檢測凸輪機構方案一中采用帶輪作為一級傳動，在凸輪動作中如果出現(xiàn)打滑現(xiàn)象會造成紙幣捆扎時出現(xiàn)一些故障，導致捆幣失敗。在方案二中由于其壓緊傳動機構的設計增加了整體結構的體積，在壓緊檢測時可能通過限位開關，延時壓緊、測被動輪測速方案，方案有待確定。凸輪傳動

27、機構采用齒輪作為一級傳動，避免了方案一中帶輪打滑的現(xiàn)象，但是由于齒輪的齒隙的存在可能會產生定位誤差導致凸輪動作不到位而影響捆鈔。所以方案二中可能需要較好的定位方案從而減小這樣誤差。</p><p>　　最終分析比較確定方案二作為捆鈔機整體的初步設計方案，在后續(xù)各部分的機械部分詳細設計中解決方案二中所出現(xiàn)的一系列問題。</p><p>　　2.2 壓幣機構方案設計</p>&l

28、t;p>　　首先明白壓幣機構的目的為對紙幣壓緊。在壓幣過程中可能出現(xiàn)的問題，及如何解決這些問題。由于紙幣分不同版本，不同面額，而且還有新舊只分，因而不可能出現(xiàn)壓板下壓到同一位置時達到紙幣壓緊。進而排除了運用限位開關來檢測紙幣壓緊與否的方案。進一步分析到當紙幣壓緊后由于都會出現(xiàn)下壓板不在下移，絲桿也會不在轉動，即帶輪的從動輪出現(xiàn)打滑。此時從動輪的轉速理想情況下應為零，但由于實際的各種原因只能在一很小速度附近震動。分析后可采用編碼盤測

29、帶輪從動輪轉速來檢測紙幣的壓緊與否。</p><p>　　在壓幣過程中會出現(xiàn)人為的誤操作如在無紙幣放入時啟動了捆鈔機時，壓板下壓由于無紙幣的原因，不能使帶輪被動輪轉速變小，只有在壓到工作區(qū)紙幣底板時才會檢測到信號，這樣會可能會造成整體設備損壞。并且在紙幣捆扎完畢后壓板上升高度也需要限位，就需要在絲桿道中加入上限位和下限位開關來解決這一問題。</p><p>　　詳細分析壓緊機構的設計及各種

30、問題解決辦法后，得出其比較系統(tǒng)的機械和各種檢測設計。其方案如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5 下壓機構</p><p>　　上圖2-5中絲桿導軌中加入2個限位開關，用以對壓板的上下位置進行限位控制。用關電編碼盤對帶輪從動輪進行測速給出壓緊信號。對于帶輪的預緊力可也通過張緊輪進行調整。</p><p>　　2.3 送、收帶機構方案設計</p>

31、<p>　　2.3.1縱向送、收帶機構方案設計</p><p>　　由于本設計的捆鈔機采取三帶三點式捆扎，所以在縱向上只捆扎一次，送出的捆扎帶也只有一道。因而機構相對也簡單些，其紙幣采用三點式捆扎后的效果如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 三點式捆扎效果</p><p>　　分析送帶機構的任務和目的為當紙幣壓緊后由該機構將捆扎帶送入帶道中

32、，將捆扎帶送到位后，等凸輪壓帶壓緊信號反饋后在進行收帶動作，將紙幣捆緊。在送收帶中可能出現(xiàn)的問題有：堵帶、送帶不到位，帶頭未壓緊而收帶，捆扎帶完等系列問題。對于堵帶現(xiàn)象可通過帶道的設計來減小這一現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率；帶到位和捆扎帶收緊檢測科由測壓緊輪轉速來監(jiān)測，在測速這一方案中和指導老師進行了分析和討論；捆扎帶帶完檢測可由關電開關來檢測，但對于其安裝位置的的選擇要進行分析。</p><p>　　經過考慮和研究確定縱向送

33、、收帶機構如圖2-7所示。</p><p>　　圖2-7 縱向送、收帶機構</p><p>　　上圖中帶輪為捆扎帶存放帶輪，捆扎帶經壓緊輪和帶輪從動輪間進入帶道。調整壓緊輪和帶輪從動輪使之能帶動捆扎帶送收。捆扎帶的送入和收回長度和壓緊輪的正反轉的周長應該是一致的，當堵帶或捆扎帶送到位時，捆扎帶不能再前進，壓緊輪由于相對移動而也近似停轉，捆扎帶收緊后的情況也和這一樣，因而可測壓緊輪的轉速來

34、檢測，但絕對不能測從動輪或電機的轉速。帶完檢測開關位置安排在帶輪和壓緊輪之間，因為如果安排在壓緊輪之后即使檢測到帶完信號，但是捆扎帶的斷代取出比較麻煩，在帶輪之前檢測到帶完信號，由于帶尾還在外面很容易取出并更換新的捆扎帶。</p><p>　　2.3.2 橫帶送、收帶機構方案設計</p><p>　　由于為三帶三點式捆扎，橫向方向就要送兩條捆扎帶，但是原理和縱帶原理是一致的。都是完成對捆扎

35、帶的送帶和收帶動作并且所需注意的問題也和縱向一致。由于是兩條捆扎帶，要求應具有同步性。電機采取兩個電機分別驅動還是一個電機通過機械傳遞來實現(xiàn)，測帶完是兩條捆扎帶上都進行檢測還是只檢測一條捆扎帶，測壓緊輪轉速是兩個壓緊輪都檢測還是只測一個，這些都要進行分析考慮。</p><p>　　通過對以上問題的研究和指導老師討論后，得出了比較可行的橫向送、收帶機構的方案，如圖2-8所示。</p><p>

36、;　　圖2-8 橫向送、收帶機構</p><p>　　采取上圖所示的機構方案后，可也看橫向的捆扎帶1和捆扎帶2達到了同步，并且其驅動電機也簡化為一個電機驅動。由于捆扎帶在送出和收回達到一致故對于壓緊輪的測速可也只測一條帶上的壓緊輪來完成橫向的測試目的。在對于測帶完的問題上，按理也能通過只檢測一條帶上的帶完來達到整個橫向的帶完檢測目的，但不排除人為更換帶輪及產品帶長尺寸的不一致造成帶1和帶2帶完不一致。故還是采取

37、兩帶各自進行帶完檢測，其帶完檢測和縱向帶完檢測原理一樣。</p><p>　　2.4 凸輪機構方案設計</p><p>　　凸輪機構為捆鈔機的重要機構，完成動作最多，要求也多因而傳動機構會比較復雜，考慮的問題也相對會多點。凸輪機構同樣分為縱向和橫向機構的設計。由于縱向和橫向所完成的動作是一致的，所以凸輪的結構是一樣的，只是縱向為一條帶的系列動作，橫向為兩條帶的一系列同步動作，故而在傳動機

38、構上會有所區(qū)別。分析凸輪所完成的動作有壓帶頭，熱合片的伸入和收回，熱合，剪斷四個過程。因而凸輪軸上應有4個凸輪。</p><p>　　2.4.1 縱向凸輪機構方案設計</p><p>　　縱向的凸輪機構主要用于完成紙幣縱向的捆扎帶的相關處理，如在捆扎帶送到位后對捆扎帶帶頭壓緊，捆扎帶收緊后完成捆扎帶熱合，壓緊，剪斷等一系列的動作。對于凸輪的具體結構后面會給出方案，現(xiàn)在設計其機械傳動機構的

39、方案。縱向凸輪機械機構如圖2-9所示。</p><p>　　圖2-9 縱向凸輪機構</p><p>　　對于分解動作完成主要的凸輪安排在圖中凸輪軸上，一級傳動采取齒輪傳動，放棄帶傳動的設計方案，帶傳動可能出現(xiàn)帶輪打滑現(xiàn)象從而致使凸輪定位不準確造成凸輪動作不到位，影響捆扎質量。用齒輪傳動前面也分析到由于齒輪間隙的問題出現(xiàn)定位誤差，但是可也通過在齒輪從動輪上安裝關電編碼盤來對凸輪軸進行定位檢

40、測，來減小或避免定位誤差。</p><p>　　2.4.2 橫向凸輪機構方案設計</p><p>　　由于橫向凸輪和縱向凸輪完成的動作一樣，只是縱向為一條捆扎帶，只有一個對應的凸輪機構；而橫向上有兩個條捆扎帶，故需要與之對應的兩個凸輪機構來完成每一條捆扎帶的一系列相關動作。在各自捆扎帶上的動作要求一致，所以需要凸輪的轉位也要達到一致才能保證這一要求，就需要機械傳動機構的設計，驅動電機也最

41、好使用一個電機來驅動2個凸輪軸的轉動。最后得出橫向的凸輪傳動機構如圖2-10所示。</p><p>　　圖2-10 橫向凸輪機構</p><p>　　在橫向凸輪機構中同樣要解決縱向凸輪機構的相關問題，由于兩個凸輪采用上圖所示的傳動方案，故在凸輪動作的一致性上能保持一致。在凸輪定位檢測上無需分別對兩個凸輪進行檢測，只需對其中一個凸輪軸上的同軸齒輪采用編碼盤進行轉位檢測即可。</p&g

42、t;<p>　　2.4.3 對應凸輪結構設計</p><p>　　在前面已經分析到凸輪軸上主都有4個動作的完成，因而對應一般需要4個凸輪的相關設計。第一步為壓帶凸輪到位對到位的捆扎帶壓緊，便于收帶的進行將捆扎帶收緊；第二步為當捆扎帶收緊后送加熱片凸輪到位，將加熱片伸入兩帶間對捆扎帶進行加熱；第三步為當加熱完畢夠加熱片收回后熱合壓緊凸輪到位對捆扎帶進行熱合；第四步熱合完畢，剪帶凸輪到位，剪斷捆扎帶。

43、紙幣捆扎完畢。對于具體的各凸輪布局經分析得出兩種方案。</p><p>　　方案一如圖2-11所示。</p><p>　　圖2-11 凸輪布局方案一</p><p>　　方案二如圖2-12所示</p><p>　　圖2-12 凸輪布局方案二</p><p>　　在給出的兩種方案中都有各自的優(yōu)缺點。方案一中只有三個凸

44、輪就能完成捆扎帶的壓帶頭，送熱合片、熱合壓帶、剪斷四個主要動作，簡化了凸輪的結構。將剪斷和熱合壓帶用一個凸輪來實現(xiàn)，該凸輪的設計和結構要復雜一點，同時對于刀口的位置也要確定好。不然會出現(xiàn)還沒熱合好就將捆扎帶剪斷的現(xiàn)象，那么捆扎帶會因為紙幣的張力而使捆扎帶松散開，導致故障。方案二中按照分工就設置出4個凸輪的布局，雖然在凸輪機構上復雜了一點點，但是凸輪獨立完成各自的動作，單輪處理對應動作的性能得到加強，熱合和剪斷分開，先熱合后進而剪斷捆扎帶

45、，減少了方案一中可能出現(xiàn)問題的幾率。</p><p>　　最后選定方案二，捆扎帶由送帶機構經過帶頭壓帶頂塊的帶道，在經過剪斷頂塊的帶道，到熱合片和熱合壓頭之間，在由引導塊帶道進入繞幣道。帶頭到位后凸輪轉動首先壓帶頭凸輪到位使壓帶頭快上移壓緊帶頭，收帶收緊后熱合片凸輪到位熱合片到位加熱捆扎帶，延時后熱合片收回熱合壓帶凸輪到位，帶動壓塊上移熱合捆扎帶。延時后剪斷凸輪到位，剪斷塊上移剪斷捆扎帶捆帶完畢。</p&g

46、t;<p>　　對于凸輪設計采用常用的滾子推桿，因為推桿和凸輪接觸為滾動摩擦，不易磨損，傳遞較大的動力。</p><p>　　帶頭壓緊凸輪設計如圖2-13所示</p><p>　　圖2-13為壓緊凸輪機構的設計方案。凸輪轉動使?jié)L子推桿在豎直方向上升和下降，推桿和壓塊剛性連接從而使壓塊發(fā)生一致的動作。捆扎帶送帶到位后，帶頭位于壓帶塊的上方，凸輪轉動到最大離心距時即壓塊上升到最高

47、點致使壓緊帶頭。當然至于其具體準確的尺寸應考慮實際的機構布局。壓塊中開有捆扎帶通道，捆扎帶入帶可穿過壓塊。在推桿下方附加彈簧后可使推桿和凸輪隨時緊密接觸保證定位準確也確保壓幣動作的完成。</p><p>　　圖2-13 壓緊凸輪機構</p><p>　　剪斷凸輪機構如圖2-14所示</p><p>　　左邊圖示為剪斷凸輪機構的設計方案。此機構的任務是當捆扎帶經熱合壓

48、緊后對捆扎帶進行剪斷，便于將捆扎完畢的紙幣取出，從而進行下一個工作的循環(huán)。其設計的主體部分和前面的帶頭壓緊凸輪差不多，只是在捆扎帶通道上有差別。由于要考慮到捆扎帶通過且又要對捆扎帶進行剪斷，故在通道口上加了楔形開口放置切斷刀片。當剪斷凸輪到位，剪斷塊整體上移由于相對運動而將捆扎帶切斷。</p><p>　　圖2-14 剪斷凸輪機構</p><p>　　由于熱合片的伸入和收回和其他凸輪的運

49、動方向并非在同一個平面上，因而其凸輪機構方案要加入變向的相應機構來處理這一問題。</p><p>　　經分析后得到熱合片凸輪機構如圖2-15所示</p><p>　　熱合片凸輪機構主要任務為當捆扎帶完成收帶收緊步驟后，通過凸輪的轉動帶動水平滑塊在另一個平面上移動，從而使熱合片伸入到熱合的捆扎帶間，完成對捆扎帶的加熱工作。當延時時間 圖 2-15 熱合片凸輪機構

50、 到即加熱程度也足夠時凸輪機構再次轉動將熱合片從捆扎帶間收回以便于后面的熱合壓緊動作的完成，避免將熱合片也壓在捆扎帶之間，造成對紙幣的過加熱而引起的損壞。</p><p>　　熱合壓緊機構比較簡單，其凸輪機構如圖2-16所示</p><p>　　熱合壓緊凸輪主要任務在熱合片完成對捆扎帶的熱化達到粘合的溫度后，在熱合片收回后馬上凸輪轉到位是熱合壓頭壓緊捆扎帶使捆扎帶的粘合面緊密的接

51、觸在一起而熱合。</p><p>　　此凸輪機構處不能設置捆扎帶的帶道。因為此機構的布局在剪斷凸輪機構的后面，如果設置帶道，當紙幣完成收帶收緊工序，熱合片進入后 由于熱合片和下面捆扎帶間有阻隔無法對下面的捆扎帶加熱，而使熱合無法達到理想效果，或無法完成對捆扎帶的熱合處理。</p><p>　　圖2-16 熱合壓緊凸輪機構</p><p>　　2.5 控制面板設計

52、</p><p>　　完成了捆鈔機的凸輪機構及各自細分部分的設計后，捆鈔機的機械設計也基本完畢。并且在捆扎過程中也處理了必要的信號檢測問題。對于捆鈔機工作時需分自動和手動模式，在自動模式下要求能在按下自動按鍵后捆鈔機能夠自動完成捆扎紙幣的全過程動作，而且在動作過程中能進行狀態(tài)顯示，故障檢測顯示，熱合片溫度監(jiān)控顯示；手動模式下能確定各機構能否正常的運行，并且直觀的表示出來，以便于人為監(jiān)視和操作，因而需要設計較為實用

53、的控制面板。</p><p>　　分析后主控按鍵有電源開關，停止按鍵，自動、手動四個按鍵，并且同時要指示燈加以指示。在自動控制時需顯示的狀態(tài)應對應捆鈔機的工作流程，這樣能直觀的觀察捆鈔機的工作情況。細分下來顯示為壓幣-送縱帶-壓縱帶帶頭-收縱帶-縱帶熱合剪斷-送橫帶-壓橫帶帶頭-收橫帶-橫帶熱合剪斷-松幣-請取幣。對于手動狀態(tài)下，主要要控制動作為壓幣，松幣、送縱帶、收縱帶、送橫帶、收橫帶、縱向熱合剪斷、橫向熱合剪

54、斷八個按鍵和對應的指示燈。還有加熱片的溫度顯示。在捆鈔過程中難免出現(xiàn)故障，故障為無紙幣，送帶故障、帶完，因而故障也要指示出來。分析設計出控制面板如圖2-17所示。</p><p>　　圖2-17 控制面板</p><p>　　上圖所示的控制面板分四個區(qū)，主控區(qū)四個按鍵和對應的指示。電源按鍵控制捆鈔機的整體通斷電，自動為正常工作下，按下后捆鈔機自動完成紙幣的捆扎工作。手動按鍵用來觀察捆鈔機

55、各機構是否能正常工作，一般作為調試使用。自動區(qū)主要為當捆鈔機處于自動工作模式下的實時狀態(tài)指示，指示出當前捆鈔機正在進行的步驟，設計中也按照捆鈔機工作的步驟安排了指示，使觀察一目了然。手動控制區(qū)是在手動模式下按下對應的按鍵檢測對應的機構的運行情況。溫度顯示區(qū)實時的顯示熱合片的溫度，用來監(jiān)測。故障區(qū)是當捆鈔機出現(xiàn)故障時會對相應的故障明確的指示出來，便于排除故障。</p><p>　　3捆鈔機的控制電路原理方案設計&l

56、t;/p><p>　　3.1 總體原理方案</p><p>　　在完成了捆鈔機的機械機構的設計后結合控制面板可簡單的預計出基于單片機控制的一些控制信號和需要處理的輸入信號。捆鈔機主要的信號有對壓緊機構電機，縱帶送帶電機，橫帶送帶電機，縱向凸輪電機和橫向凸輪電機5個電機的控制；對壓緊機構的限位信號溫度傳感信號，縱向橫向帶完檢測信號，凸輪到位信號處理；對壓緊機構的帶輪被動輪和送帶機構壓緊輪的轉速

57、檢測；按鍵、LED溫度顯示，指示燈等信號的輸入輸出。對于也上的控制分析分為幾大塊。開關信號塊，溫度檢測模擬信號塊，編碼盤測速塊，溫度顯示塊，鍵盤控制，電機控制，指示燈等幾個部分。</p><p>　　綜合分析出總體電路控制簡單框圖如圖3-1所示</p><p>　　圖3-1 控制總體框圖</p><p>　　控制芯片使用常用的AT89C51芯片。AT89C51是一

58、種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀寄存器的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本

59、。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 AT89C51引腳排列</p><p><b>　　主要特性：</b></p><p>　　·與MCS-51 兼容 </p><p>　　·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 &l

60、t;/p><p>　　·壽命：1000寫/擦循環(huán) </p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時間：10年 </p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz </p><p>　　·三級程序存儲器鎖定 </p><p>　　·128×8位內部RAM </p>

61、<p>　　·32可編程I/O線 </p><p>　　·兩個16位定時器/計數(shù)器 </p><p><b>　　·5個中斷源 </b></p><p><b>　　·可編程串行通道 </b></p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模

62、式 </p><p>　　·片內振蕩器和時鐘電路 </p><p><b>　　管腳說明：</b></p><p>　　VCC：供電電壓。 </p><p><b>　　GND：接地。 </b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳

63、可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 </p><p>　　P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外

64、部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進

65、行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 </p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電

66、流（ILL）這是由于上拉的緣故。 </p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表3-1所示： </p><p>　　表3-1 P3口管腳備選功能</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 </p><p>　　ALE：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電

67、平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。

68、 </p><p>　?。和獠砍绦虼鎯ζ鞯倪x通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。 </p><p>　　：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，將內部鎖定為RESET；當端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用

69、于施加12V編程電源。 </p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 </p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　3.2 信號分析</b></p><p>　　要對捆鈔機進行自動控制，在設計電路時就需要對其CPU所輸入輸出的信號進行分析，并明

70、白各自信號的性質和作用。</p><p><b>　　1.輸入：</b></p><p>　　對于檢測的開關信號有紙幣到位檢測開關信號，壓緊機構處控制壓板的上限位信號和下限位信號，縱帶帶完檢測信號，橫向2調捆扎帶的帶完檢測信號，縱向凸輪到位壓緊帶頭信號及橫向的凸輪到位壓緊帶頭信號。</p><p>　　加熱片的溫度如果過高會損壞捆扎帶過低無法將

71、捆扎帶熱合，因而需要對熱合片的溫度進行檢測并加以控制。溫度傳感器信號屬于模擬信號需要對信號進行處理。</p><p>　　由于捆扎過程中的要求需要對三處的輪系進行正向和反向測速。壓緊機構的帶輪被動輪測速以檢測紙幣壓緊與否；縱向送帶機構處的壓緊輪測速以檢測捆扎帶是否送帶到位和收緊捆扎帶；橫向送帶機構處的壓緊輪的測試以檢測橫向送帶到位和帶的收緊。</p><p>　　分析控制面板得知，有12個

72、按鍵信號需要CPU的處理，由于有12個按鍵如果采用獨立式鍵盤則會占用過多的I/O口，故應采取陣列式鍵盤的方式或其他方法來節(jié)省CPU的I/O口。</p><p><b>　　2.輸出：</b></p><p>　　CPU所需要輸出的控制信號經分析包含電機控制，加熱片加熱控制，LED顯示控制，指示燈控制。</p><p>　　捆鈔機中的驅動電機有五

73、個電機都需要進行控制，每個電機用兩個信號來控制其正反轉的話，就需要10個控制信號。</p><p>　　加熱片的溫度高過上限溫度時就需要通過CPU控制其斷電停止加熱，反之當溫度低于下限值時則需要對其通電加熱。</p><p>　　指示燈的亮滅也需要控制，顯然控制口有很多，就需要對CPU的口進行擴展才能達到目的。</p><p>　　3.3 開關信號處理電路<

74、/p><p>　　對于開關信號在信號輸入時夠需要進行信號處理，包括去雜，放大、隔離等。首先紙幣到位信號，壓緊機構的上限位和下限位信號為限位開關；三條捆扎帶帶完檢測信號和橫向凸輪到位信號為光電開關信號。對這八路開關信號處理用同樣的電路，如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 開關信號處理</p><p>　　由于開關的機械式設計，觸點閉合或斷開時伴有機械抖動，會

75、使輸出信號波形出現(xiàn)振蕩。若將該信號輸入到微控制器的計數(shù)器中，會造成錯誤的計數(shù)而導致系統(tǒng)控制混亂。開關量的輸入干擾是系統(tǒng)設計中客觀存在的問題。因此在獲得開關信號后，我們必須對開關信號進行處理，使其成為單片機可以識別的數(shù)字信號后才能做出相應的反應。在開關信號輸入CPU之前，首先用電容對其進行濾波，抑制信號中的高頻分量。TPL光耦隔離實現(xiàn)了光電開關、限位開關信號和控制器之間的電平轉換，并實現(xiàn)了兩個不同回路間的隔離，保證了控制器電路不受來自開關

76、信號電路的干擾。</p><p>　　由于在本設計中存在八路開關信號的處理，所以需要對輸入接口進行擴展。在本設計中此處用74LS245芯片進行輸入接口擴展。接入74LS245后的電路圖如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 接入74LS245后的電路</p><p>　　圖3-4中74LS245的Q端為八路處理后開關信號的輸入，D端同CPU的P0口相接作為

77、數(shù)據(jù)通信。</p><p>　　74LS245作為常用的I/O擴展芯片，可用來驅動LED或者其他的設備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當8051單片機的P0口總線負載達到或超過P0最大負載能力時，必須接入74LS245等總線驅動器。當片選端低電平有效時，DIR=“0”，接收信號； DIR=“1”，發(fā)送信號。當為高電平時，A、Q均為高阻

78、態(tài)。</p><p>　　3.4 溫度傳感信號處理電路</p><p>　　在捆鈔機的機構中為了保證熱合時的效果就涉及到加熱片的溫度控制，首先要使用溫度傳感器對捆鈔機中的三個加熱片的溫度進行檢測。溫度傳感器類型很多，目前出現(xiàn)的石英體溫度傳感器如AD590具有很高的穩(wěn)定性、準確度和良好的線性，抗干擾能力強。單總線數(shù)字型的溫度傳感器DS18B20直接產生溫度數(shù)字信號，不需要A／D轉換，準確度

79、、穩(wěn)定性都相當高，但這些傳感器的適用范圍不廣，不利于以后其他功能的擴展。所以本次采用TREND公司的鉑熱電阻溫度傳感器T／PI／HT，傳感器的工作電壓為24 V，輸出電流為4～20 mA。該信號為模擬信號在輸入CPU錢要進過必須的信號處理。在三個加熱片的主電路中科設計為三個片同時斷電和得電，并且使用同一型號的加熱片，則只需要對一個加熱片進行檢測和一個控制信號來對加熱片通斷電控制。加熱片的信號處理如圖3-5所示。</p>&

80、lt;p>　　圖 3-5 溫度傳感器信號處理電路</p><p>　　溫度信息由溫度傳感器測量并轉換成毫伏級的電壓信號，再經過LM324運算放大電路將弱電壓信號放大到單片機可以處理的范圍內，輸入到 A/D轉換器ADC0809轉換成數(shù)字信號輸入單片機AT89C51進行處理。</p><p>　　ADC0809是帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件

81、。它是逐次逼近式A/D轉換器，可以和單片機直接接口。 ADC0809的內部邏輯結構如圖3-6所示。由下圖可知，ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉換器進行轉換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉換完的數(shù)字量，當OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉換完的數(shù)據(jù)。</p><p>

82、　　圖 3-6 ADC0809 內部邏輯結構</p><p>　　ADC0809芯片的一種引腳結構圖如圖3-7所示，其芯片對應的實物圖如圖3-8所示。</p><p>　　圖 3-7 ADC0809引腳圖 圖 3-8 ADC0809 實物圖</p><p>　　ADC0809各腳功能如下：D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。

83、IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負端。START：A/D轉換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。（以上兩種信號用于啟動A/D轉換）.EOC：轉換結束信號輸出引腳，開始轉換時為低電平，當轉換結束時為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時鐘信號輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址

84、輸入線。 ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經譯碼后被選中的通道的模擬量進轉換器進行轉換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下

85、表3-2所示。</p><p>　　表 3-2 通道選通A、B、C對應表</p><p>　　在轉換期間，ST應保持低電平。EOC為轉換結束信號。當EOC為高電平時，表明轉換結束輸出轉換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。；否ST為轉換啟動信號。當ST上跳沿時，所有內部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉換；則，表明正在進行A/D轉換。OE為輸出允

86、許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機D7－D0為數(shù)字量輸出線，CLK為時鐘輸入信號線。</p><p>　　ADC0809應用說明</p><p>　　（1）． ADC0809內部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機直接相連。</p><p>　?。?）． 初始化時，使ST和OE信號全為低電平。</p><p>　　（3）． 送要轉換

87、的哪一通道的地址到A，B，C端口上。</p><p>　?。?）． 在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。</p><p>　?。?）． 是否轉換完畢，我們根據(jù)EOC信號來判斷。</p><p>　?。?）． 當EOC變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE為高電平，轉換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。</p><p>　　3.5 LED顯示電路<

88、/p><p>　　對于熱合片溫度檢測，由于溫度要求控制在100℃-110℃，故采用四位LED顯示。在這里使用了一種通用的可編程鍵盤、顯示器接口芯片8279。其控制電路圖如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 四位LED顯示電路</p><p>　　8279芯片和CPU進行通信并經過3-8線譯碼器/多路轉換器74LS138控制四位LED顯示，LED采用共陽極接法

89、。8279的OUTA0-3和OUTB0-3控制7段LED的數(shù)字顯示，SL0-SL2對四位LED進行片選。在此電路中使用的8279芯片引腳圖如圖3-9所示。</p><p>　　圖 3-9 8279引腳</p><p>　　Intel 8279 芯片是一種可編程鍵盤、顯示器接口芯片，它能完成鍵盤輸入和顯示控制功能。鍵盤部分提供一種掃描工作方式，可與64個按鍵的鍵盤連接，能對鍵盤掃描，能消抖

90、，能自動識別出按下的鍵并給出編碼，能對雙鍵或N鍵同時按下進行保護。顯示可也為發(fā)光二極管，熒光管及其他顯示器提供了按掃描方式工作的顯示接口，它為顯示器提供多路可用信號，可顯示最多16位的字符或數(shù)字。</p><p>　　8279對應管腳功能說明：</p><p>　　8279采用單±5V電源供電，40腳封裝。 </p><p>　　DB0～DB7： 雙向數(shù)據(jù)

91、總線，用來傳送8279與CPU之間的數(shù)據(jù)和命令。 </p><p>　　CLK： 時鐘輸入線，用以產生內部定時的時鐘脈沖。 </p><p>　　RESET： 為復位輸入線，當8279復位后，字符顯示被置為左端輸入，編碼掃描鍵盤，雙鍵鎖定的觸點回彈型式，程序時鐘編程為為31，RESET信號為高電平有效。 </p><p>　?。浩x輸入線，低電平有效，單片機在

92、端為低時可以對8279讀/寫操作。</p><p>　　A0： 緩沖器低位地址，當A0為高電平時，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)， 當為低電平時，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當為低電平時，表示數(shù)據(jù)總線上為數(shù)據(jù)。 </p><p>　?。?讀信號輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，數(shù)據(jù)送往外部總線。</p><p>　?。簩懶盘栞斎刖€，低電平有效，將緩立器讀出，將數(shù)據(jù)

93、從外部數(shù)據(jù)總線寫入8279的緩沖器。 </p><p>　　IRQ：中斷請求輸出線，高電平有效，在鍵盤工作方式下，當FIFO/傳感器RAM中有數(shù)據(jù)時，此中斷線變?yōu)楦唠娖剑贔IFO/傳感器RAM每次讀出時，中斷線就下降為低電平，若在RAM中還有信息，則此線重又變?yōu)楦唠娖?。在傳感器工作方式中?每當探測到傳感器信號變化時，中斷線就變?yōu)楦唠娖健?</p><p>　　SL0～SL3：掃描線，用

94、來掃描按鍵開關，傳感器陣列和顯示數(shù)字， 這些可被編程或被譯碼。 </p><p>　　RL0～RL7：回送線，經過按鍵或傳感器開關與掃描線聯(lián)接， 這些回送線內部設置有上拉電路，使之保持為高電平，只有當一個按閉合時，對應的返回線變?yōu)榈碗娖?；無按鍵閉合時，均保持高電平。 </p><p>　　SHIFT：換位功能，當有開關閉合時被拉為低電平，沒有按下SHIFT開關時，SHIFT輸入端保持高電平

95、，在鍵盤掃描方式中，按鍵一閉合，按鍵位置和換位輸入狀態(tài)一起被存貯起來。 </p><p>　　CNTL/STB：當CNTL/STB開關閉合時將其拉到低電平，否則始終保持高電平， 對于鍵盤輸入方式，此線用作控制輸入端，當鍵被按下時，按鍵位置就和控制輸入狀態(tài)一起被存貯起來，在選通輸入方式中，作選通用，把數(shù)據(jù)存入FIFO RAM中。 </p><p>　　OUTA3～OUTA0：A組顯示信號、輸

96、出線。</p><p>　　OUTB3～OUTB0：B組顯示信號、輸出線。 </p><p>　?。嚎崭耧@示，此輸出端信號用于在數(shù)字轉換時將顯示空格或者用顯示空格命令控制其顯示空格字符。 </p><p>　　VCC：＋5V電源輸入線。</p><p>　　3.6 熱合片溫度控制電路</p><p>　　捆鈔機熱合片

97、電路的通斷控制采用一個控制信號控制，三個加熱片采用并聯(lián)的電路方式采用固體繼電器SSR進行隔離。電路圖如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 熱合片控制電路</p><p>　　由CPU的P3.2控制Q11的導通繼而使SSR工作對三個熱合片的通斷電控制來控制其溫度在指定的范圍內。</p><p>　　“SSR”是表示固態(tài)繼電器字母符號，它是一種無機械觸點

98、的電子開關器件。</p><p>　　(1)固態(tài)繼電器的特點  固態(tài)繼電器因為沒有機械觸點以及其他機械部件，因此它的可靠性非常高，壽命長，在通與斷的瞬間不會產生電火花、更沒有噪聲，其開關速度相當快、工作頻率也相當高。又因該種繼電器的輸入與輸出間采用光電合器，因此又具有良好的抗干擾性能。 固態(tài)繼電器另一個特點是驅動電壓、電流很小，也就是給輸入端一個很小的信號，就能完成對系統(tǒng)的控制。因此可由TTL

99、、COMS等數(shù)字電路直接驅動。所以被廣泛應用于數(shù)字程控裝置、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的終端裝置，以及其他各種自動控制系統(tǒng)。   　　</p><p>　　(2)固態(tài)繼電器的類型  按其所控制的負載電源進行區(qū)分有交流固態(tài)繼電器 (AC-SSR)和直流固態(tài)繼電器 (DC-SSR)。交流固態(tài)繼電器能夠控制交流負載電源的接通與斷開，其輸出開關器件多為雙向晶閘管。直流固態(tài)繼電器能夠控制直流負載電

100、源的接通與斷開，其輸出開關器件多為大功率晶閘管?！　?</p><p>　　(3)固態(tài)繼電器的結構  內部結構原理如圖3-11所示。由輸人電路與輸出電路兩大部分組成。輸人電路為一個光隅合器，它能起到隔離與控制作用。輸出電路由觸發(fā)電路與開關電路組成，當光稠合器的發(fā)光二極管沒有通電時，開關輸出電路為斷開狀態(tài)，當發(fā)光二極管通電發(fā)光時，光稠合電路輸出信號，經觸發(fā)電路的放大后

101、，使輸出電路的開關元件達到飽和導通狀態(tài)，從而完成了對負載電路的接通與斷開。</p><p>　　圖 3-11 固態(tài)繼電器結構原理</p><p><b>　　3.7 測速電路</b></p><p>　　本設計中對壓緊機構進行壓緊檢測和縱向橫向的送帶收帶檢測，采用對有效輪的測速來進行對應的檢測。機構中需要測速的有三處，并需要正向反向的測速，

102、采用編碼盤方式。</p><p>　　從結構上講，編碼盤有接觸式、電磁式和光電式等類型。</p><p>　　接觸式編碼盤的優(yōu)點是簡單，體積小，輸出信號強，不需放大；缺點是存在電刷的磨損問題，故壽命短，轉速不能太高(幾十轉/分)，而且精度受到最高位(最內圈上)分段寬度的限制。目前，電刷最小寬度可做到0.1mm左右。最高位每段寬度可達0.25mm，最多可做到11-12位二進制(一般9位)。如

103、果要求位數(shù)更多的話，可用兩個編碼盤構成組合碼盤。例如，用兩個6位編碼盤組合起來，其中一個作精測，一個作粗測，精盤轉一圈，粗盤最低位剛好移過一格。這樣就可得到和11位或12位相當?shù)木幋a盤。既達到了擴大位數(shù)、提高精度的目的，又避免了分段寬度小所造成的困難。</p><p>　　光電編碼盤是目前用得較多的一種。該編碼盤由透明與不透明區(qū)域構成。轉動時，由光電元件接收相應的編碼信號。其優(yōu)點是沒有接觸磨損，編碼盤壽命長，允許

104、轉速高，而且最內層每片寬度可做得更小，因而精度較高。單個編碼盤可做到18位二進制數(shù)，組合編碼盤可達22位。缺點是結構復雜，價格高，光源壽命短。</p><p>　　電磁式編碼盤是在導磁性較好的軟鐵或坡莫合金圓盤上，用腐蝕的方法做成相應碼制的凹凸圖形。當有磁通穿過編碼盤時，由于圓盤凹下去的地方磁導小，凸起的地方磁導大，其在磁感應線圈上產生的感應電勢因此而不同，因而可區(qū)分“0”和“1”，達到測量轉角的目的。電磁式編碼

105、盤也是一種無接觸式的編碼盤，具有壽命長、轉速高等優(yōu)點。其精度可達到很高(達20位左右的二進制數(shù))，是一種有發(fā)展前途的直接編碼式測量元件。</p><p>　　本設計選用EPC-755A光電編碼器，EPC－755A是美國ENCODER PRODUCTS公司生產的微型光電編碼器，具有重量輕、體積小、耐碰撞、易安裝等優(yōu)點，其直徑和長度均為1.5英寸，采用能保證多年可靠工作的金屬結構，具有多種靈活的安裝方式，能

106、大大降低安裝成本。該光電編碼器輸出為雙通道正交信號，具有校正基準信號，可方便地實現(xiàn)雙向計數(shù)。EPC－755A光電編碼器的主要性能參數(shù)：輸入電壓：5～28VDC（最小4.75V，最大28.0V）；輸出電流：最大100mA；輸出信號：2路計數(shù)脈沖，1路基準脈沖；基準信號：每圈輸出1個脈沖，中心與通道A波形重合；測量范圍：最大可測旋轉速率為7500轉/分；工作溫度：最高可達100℃；頻率響應：100kHz,最高200kHz；分辨率：最低1個脈

107、沖/圈，最高6000個脈沖/圈，中間有55種分辨率可供選擇；安裝方式：柔性方式，伺服方式，法蘭盤方式；使用壽命：平均10萬小時；重量：柔性100克，伺服90克；轉軸方向：雙向；工作精度：兩圈間誤差≤±0.01°。</p><p>　　EPC－755A光電編碼器系列有各種不同類型的輸出電路可供選擇，其輸出電路類型有：帶上拉電阻的NPN型，集電極開路NPN型，推挽輸出型，差分輸出型，帶上拉電阻和集

108、電極開路型的最大灌電流輸入為100mA；推挽輸出型的最大輸出電流為50mA；差分輸出型，當輸入電壓為5VDC時，其輸出滿足RS－422要求。圖2給出了光電編碼器的輸出信號，對于差分輸出型有六個通道輸出信號A、A、 B、 B、 Z、 Z，其它類型有三個通道輸出信號A、B、Z。順時針旋轉時，通道A輸出波形超前通道B波形90°；逆時針旋轉時，通道A輸出波形遲通道B波形90°；光電編碼

109、器每旋轉一圈，輸出一個基準脈沖，基準脈沖的波形中心對準通道A輸出的波形中心。</p><p>　　由于測速電路原理一樣在此給出一處的測速電路圖如圖3-12所示。</p><p>　　圖 3-12 測速電路</p><p>　　電路圖中使用一個D觸發(fā)器和兩個非門來進行鑒相處理再通過LM324運算放大器進行信號放大。由于有三個電機共6個脈沖信號在這里擴展兩個8253編