PLC自动充填包装机控制电路设计

毕业设计（论文）任务书

二、主要技术指标：传感器、计数器、计量器和操作人员对机器的控制信号综合处理，控制机器的下

料电机和主电机的电磁离合器、电磁制动器，供纸电机的电源，完成拉纸、充填、封合、切断等机器

动作。

三、工作内容和要求：1.首先了解包装机械分类及特点；

2.外电路各功能模版的设计；

3.主控版的设计；

4.单片机程序的设计；

[5]何希才,姜余祥.电动机控制电路应用实例[M].北京:中国电力出版社2005

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教研室主任（签名）	年月日
系主任（签名）	年月日

毕业设计（论文）开题报告

自动充填包装机控制电路设计
目录
摘要………………………………………………………………….6

0．引言……………………………………………………………....6

1．包装机械分类及发展

1.1包装机械及分类………………………………………………….…7 1.2市场发展的特点………………………………………...…….….....7 1.3国内外发展状况……………………………………………….…....8 1.4包装机械的结构,工作原理及特点……………………………..…..122．外电路各功能模块的设计………………………………….…...12

3．主控板的设计……………………………………………………13
5．总结…………………………………………………………........18

致谢辞……………………………………………………………...…18

参考文献……………………………………………………………..18

自动充填包装机控制电路设计

摘要：本文针对粉末类物料的特点，设计一种全自动的，利用单片机控制的自动充

填包装机。利用单片机构造实时控制系统对包装机械进行控制，应用了大量新技术，各种

新型号，实现机械功能多元化、弹性化且具有多种切换功能；结构设计标准化、模块化；

控制智慧化；结构运动高精度化，适用范围广、抗干扰能力强。

Abstract:In this paper, the characteristics of powder-type materials, thedesign of a fully

automated,single-chip microcomputer to control the use of automatic fillingpacking machine.

Theuse of single-chip real-time control system structure of thepackaging machinery to control

theapplication of a large number of new technologies, new models, therealization of the

mechanicaldiversified, flexible and has a wide range of switching functions;the structural

designof standardized, modular; intelligent control ; the structure ofhigh-precision movement,

andapply a wide range of anti-interference ability.

关键词：可编程控制器PLC 自动充填包装机

0.引言

随着我国市场经济的发展，社会商品日益丰富。食品、医药、农业、化工等行业对包

装机械的需求越来越大、

速度慢，已不能满足广大用户需求。

为满足现代商品包装多样化的要求，性能要求越来越高。目前国内外开始不断发展适应多品种、市场上原有包装机械，造价高，性能不稳定，

小批量的

特性的塑料复合膜经加热软化制成包装容器，

切等全过程的自动包装设备。

程，为我国制袋充填机械留有巨大的发展空间。通用包装机械和设备，

随着电子技术和计算机技术不断发展和完善。新型单片机应用了大量新技术，各种新

型号，新功能单片机不断涌现，性能不断提高。是采用CMOS工艺制造的低电压、低功

耗的单片机适用范围广、抗干扰能力强特别是用于工业控制领域。

利用单片机构造实时控制系统对包装机械进行控制，已在水剂、颗粒、片剂等物料的

包装机上研发成功并得到应用。本文针对粉末类物料的特点，设计一种单片机控制的自动

充填包装机。

本机型机器是针对粉末小包装而设计，具有制袋、充填、封合、切断、传送一次完成

的功能。对各种复合包装纸袋不论有无光标都能准确拉袋、切断。

为完成上述功能，机器机械装置分为以下几个功能部件:

1、充填物料部分：为剂量准确、采用电机带动螺旋杆推料的方式计量，并针对不同

的计量值采用不同型号的螺旋杆以达到准确的计量值。配有搅拌装置以解决粉末类物料流

动性差、静电吸附严重等问题。电机配有电磁离合器、电磁制动器。通过对离合器、制动

器的启动、停止及其工作时间的控制可以实现推料充填和物料重量的计量。

2、拉袋、切纸、封合部分：利用主电机提供动力，配有电磁离合器、电磁制动器，

分别控制拉袋、封合、切断动作流程，和动作持续时间。其中，封合和切纸是机器同一部

件的同一动作，启动、停止时间完全相同。（动作由机械装置完成）。

纸电机作动力输送纸源，并能通过接近开关信号的控制适时启动、停止。3、供纸部分：针对各种复合包装材料的特点，为防止被拉伸变形，需要有小功率供

4、封合体温度：不同材料对温度要求不同，为使机器有通用性，需要对封合体温度进行调节。

1．包装机械分类及发展

1.1包装机械及分类
包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械。包装过程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及与其相关的前后工序，如清洗、堆码和拆卸等。此外，包装还包括计量或在包装件上盖印等工序。使用机械包装产品可提高生产率,减轻劳动强度,适应大规模生产的需要，并满足清洁卫生的要求。

装机械有多种分类方法。

1．按包装机械的自动化程度分类
（1）全自动包装机。全自动包装机是自动供送包装材料和内装物，并能自动完成其它包装工序的机器。

其它包装工序的机器。2．按包装产品的类型分类。
（2）半自动包装机。半自动包装机是由人工供送包装材料和内装物，但能自动完成

种以上产品的机器。 （3）通用包装机。通用包装机是在指定范围内适用于包装两种或两种以上不同类型产品的机器。

3．按包装机械的功能分类。

包装机械按功能不同可分为：充填机械、灌装机械、裹包机械、封口机械、贴标机械、清洗机械、干燥机械、杀菌机械、捆扎机械、集装机械、多功能包装机械、包装材料制造机械、包装容器制造机械，以及完成其它包装作业的辅助包装机械。我国国家标准采用的就是这种分类方法。

1.2市场发展的特点
包装机械技术含量日趋增加。我国现有的一些包装机械产品技术含量不高，而国外已将很多现金技术应用到包装机械上，如远距离遥控技术（包括监控）、步进电机技术、自动柔性补偿技术、激光切割技术、信息处理技术等。

包装机械市场日趋垄断化。回首我国除了瓦楞纸箱包装机械和一些小型包装机有一定规模和优势外，其他包装机械几乎不成体系和规模，特别市场上需求量大的一些成套包装生产线，如液体灌装生产线、饮料包装容器成套设备、无菌包装生产线、香烟包装生产线等。在世界包装市场中均被几家大包装机械企业（集团）所垄

断。预测，随着国外企业进入我国市场，国内一些无竞争力的包装企业将被国外企业收购、兼并或破产。一些包装产品将被几家大企业所垄断，并且垄断的范畴逐渐从香烟、饮料包装机械产品扩大到其他包装机械产品。

包装机械零部件生产专业化。国际包装界十分重视提高包装机械加工和整个包装新系统的通用能力。所以包装机械零部件生产专业化是发展的必然趋势。很多零部件不再由包装机械厂生产，而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产。真正有名的包装机械厂将可能是组装厂，这是因为包装机械很多控制部件或结构部件与通用设备相同，可以借用。我国，目前包装行业“小而全”、“大而全”的格局与专业化的发展趋势十分不相适应，应尽快调整这种不合理的企业整体结构。

产品向多功能与单一高速两极化发展。包装机械的最终目的在于提高生产率和产品多样化。这就使得包装机械产品规格朝着两极化方向发展。即多功能与单一高速。一些大型企业，诸如可口可乐和百事可乐的产品源源不断的销往世界各地，在包装产品时要求效率非常高，强调的是速度和质量。随着我国加入WTO，这类产品和企业在我国将会越来越多，而多功能则是为适应不断变化的市场需求而开发的。

1.3国内外发展状况

增长，获利，包装机械生产增长最快的是在发展中的国家和地区。并在发展中国家寻找当地合适的生产厂家，特别是在食品加工厂进行投资，发达国家将从刺激国内需求中提供包据资料统计全球的包装机械2005年达到290 亿美元，预计未来将以每年5.3%的速度

养研发技术人才及更高速度包装机等方向发展 美国包装工业起步于20世纪初期，自二战以来得到快速发展，逐步建立并形成包括包装材料、包装工艺和包装机械完整而的工业体系。其包装工业总产值占国民经济总产值的3%。据美国行业调查分析，其包装机械最大的使用行业是食品产业，其次是家庭清洁用品与化妆品产业、医药用品及烟草业。

1、创新速度始终处于首位

食品产业作为美国包装机械的最大使用行业，几乎所有机型、机种均在食品产业中使用。其中，软饮料对包装机械的年需求量最大，2005年占50%；食品产业对包装机械的需求1994年到2005年年均增长率为7%。正是由于美国食品业每年推出成千上万种新产品，从而加快了包装机械的更新换代，因此美国食品业所需的包装机械创新速度始终处于首位。

2、重视品牌

品牌是企业的灵魂，从包装机械市场占有率来看，美国前十位的包装机械企业依次为：Barry-wehmillre公司、Beinis 公司、SA-SIBSPA公司、AveryDeeeison 公司、Bosch公司、CrownCork&ha公司、DougalsMachine公司，RAJouesCohpany 公司、Kliklk公司和Krones公司。它们在经营方面取得成功，主要取决于三个方面：一是努力提高本企业包装机械品
牌的知名度；二是重视本企业的销售业绩；三是十分重视本企业产品的售后服务。

3、包装机械的自动化、高效率化、节能化

美国当前前景看好的包装机械是：水平枕式微机控制并且配有伺服电机和薄膜张力好

的电力控制装置的包装机械，今后微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和

新材料等在包装机械中将会得到越来越广泛的应用，包装机械日趋向自动化、高效率化、

节能化方向发展。

自动化操作程序已应用于更多的先进包装系统之中，如PLG设备、数据收集系统的

应用代表了先进包装系统的走向。为确保高水准的生产力，自动检验系统和高效率的自动

化系统是必不可少的。

包装工业使用较轻的材料来减少装运成本，采用特殊设计的组件、系统来缩短生产时

间，与供应商、制造商朝着以最少的用料提供多种包装作业的目标努力。

4、新技术的应用

包装自动化操作程序已获得广泛应用，为迎合消费者，美国包装界趋向大量使用信息

标贴系统。因要求包装产品标有营养成分、使用说明、条形码，故令标贴系统朝向具

有多功能信息发展。

美国科学家研制出一种全新的集成电路检测器，它能测出某种食品或某种饮料的变质

电波，传感器的主要材料是铅。包装食品时将它一同置于食品盒内。进行检测时，检测人

员只需将扫描仪对准食品发射无线电波，扫描仪发出的无线电波讯号会使食品产生震动，
时间。这种食品保质检测新装置，其能量来自扫描仪发出的无线

据库标定震动程度，

时间，其检测结果相当准确。同时发出乐谱波，

5、包装趋向多样化、多用途发展

包装界正迎合消费者需求的变化而迅速改变，生产趋向多样化。以食品工业为例，由

于当今美国人对食品的消费需求已向多规格、多样化、特色化方向变化，因此食品加工业

已将费用投向开发具有更加灵活和机动功能的包装线上。前几年开发一种新的包装产品通

常需要2-3年，现只需半年就能让新产品上市。这充分说明，美国包装界在开发新品种、

新产品时,速度快、时间短。

由于包装界所追求的是组合化、简洁化、可移动的包装设备，所以包装机械厂商越来

越注重开发高效率、多用途、更小型、更灵活机动的包装设备。

6、提供更方便、安全的包装

根据美国人口调查局的预测，到2025年美国将进入高龄化社会，美国包装界充分考

虑到老年消费者对于包装产品潜在的需求，开始研制适应未来老龄化社会特点的包装，如

的包装。 带有拉链式的封盖、便于开启的金属顶盖双指拉环等,包装界致力于向消费者提供更方便

美国各企业都在致力于从包装材料、设备、销售等方面寻求对全球市场具有特色的有

利包装。为了全球市场的竞争，制造商们正致力于制定一项，使之有符合设计师们所

强调的国际标准的发展趋势。

正如美国包装机械制造协会会长查尔斯·尤斯卡先生所说：“我们正进入一个机电一

体化、激光扫描、无线电射频发射、纳米技术和系统简化的包装新世界。”

德国包装机械发展新趋向

德国包装机械设计依据市场调研及市场分析，努力为客户尤其是大企业服务。随着科

学技术的发展及市场竞争的加剧，客户对机械性能的要求也越来越高，主要有以下几个方

面的要求：1、提高生产率，以满足交货期的要求和降低工艺流程成本的需要；对一些产

品，还要求包装机械和生产机械相衔接。2、要适应产品更新的需要，包装机械要具有更

高的柔性和灵活性。3、设备故障少，出了故障能进行远程诊断服务。4、对环境污染小，

包括噪声、粉尘和废弃物污染均要少。5、购置设备投资尽可能少，价格要尽可能低一些。

德国包装机械制造厂商和设计部门，为适应客户要求采取了如下措施：

1、提高自动化程度

几年前，自动化技术只占包装机械设计的30%，现在已占50%以上，大量使用微电脑

二是为了提高设备的柔性和灵活性

机械手完成包装工序。三是为了提高包装机械完成复杂动作的能力，即采用设计和机电一体化控制以达到提高包装机械自动化程度，其目的：一是为了提高生产率；

一台包装机械为完成复杂的包装动作，需由多个机械手完成。在由电脑控制的摄像机

摄取信息和监控下，机械手按电脑程序的指令完成规定的动作，确保包装的质量。

②具有对材质及厚度的高分辨能力

在包装过程中，包装材料的厚度及材质变化不易为人眼所辨别，所以在设计包装机械

时常采用由电脑控制的摄像机和探测器来分辨包装材料厚度及材料的变化。摄像机现已发

展到能自行检查和辨别摄像的图片，并在显示屏上显示。目前，机器在加工时转速是不能

变的，今后应根据材料的变化经分辨后能改变转速，从而控制在最优化状态下工作，以最

短时间完成包装工序，并且实现自动清理，自动消毒和自动清洁。

2、提高生产率，降低成本，最大限度满足生产要求

德国包装机械，尤其是食品包装机械，具有高速成套、自动化程度高和可靠性好等特

点。提高机器转速是一个复杂问题，速度越快，单件生产成本越低，但厂房使用面积随之

增加。另外，电动机速度也是有限度的，所以不能想多快就多快。一般而言，转速提高

15%~20%，就将带来一系列复杂问题。

提高生产率除提高转速外，还可以从另外的渠道设法解决：

①采用连续工作或多头工作方式。包装机械工作方式有间歇式和连续式，设计时，应

争取设计成连续式工作，也就提高了生产率；一台设备内也可有多条生产线生产，生产同

一产品或几种不同产品，但必须提高可靠性。

②降低废品率，提供故障分析系统。废品给生产造成的损失是巨大的，不仅产品损失，

也有材料损失。因此要尽量大力降低废品率；包装机械出售时还应为维修服务提供故障分

析系统，即进行模态分析寻找故障，或通过Internal网进行远程诊断，最大限度满足客户

需要。今后要使包装机械进一步智能化，即设备自己寻找故障，自己去解决故障，以降低

废品率及故障率，使正常的生产率得以提高。

③使产品生产机械和包装机械一体化。许多产品生产结束时接着就进行包装，这样也

有利于提高产品的生产率，如德国生产的巧克力生产设备及包装设备就是由一个系统控制

完成的。两者一体化关键是要解决好在生产率上相互匹配，其中包装机械往往成为生产的

瓶颈，因此要提供不同生产率的设备。

3、适应产品变化，设计出具有良好柔性和灵活性的设备

为使包装机械具有良好的柔性和灵活性，提高自动化程度，必须大量采用微电脑技术、

模块技术和单元组合形式。为适应包装产品品种和包装类型的变化，包装机械设备的柔性

和灵活性常表现在以下三个方面：

①量的灵活性。既能包装单个产品，也能适应不同批量产品的包装。

②构造的灵活性。整台设备采用单元组成，换用一个或几个单元，即可适应产品的变

化。

可同时包装8~10种不同的糖果。由多个机械手操作，在一台摄像机的监控下，指挥其动

作，按指令以不同的方式对不同种类的糖果进行包装。若产品改变了，只要改变摄像机内

的程序即可，从而使设备具有良好的柔性和灵活性。

4、提供成套设备

德国的包装机械设计，以用户需求为前提，为生产企业提供结构性及经济性完整的系

统方案，并用计算机仿真技术演示操作给用户看，征求用户意见后进行修改。在为用户提

供生产自动线或生产流水线设备时，尤其注重成套设备的完整性，无论是高技术、高附加

值设备，还是较简单的设备，都按配套性要求提供。

德国包装机械厂家也将提供成套设备作为自己的努力目标。如一条饮料灌装线，有

200多个微电脑件，有许多管线显示屏，有100多种控制各种包装动作的软件程序。为满

足1200瓶/分的生产率还须两条线共同工作，因此整个饮料灌装线的生产需占半个足球场

的面积，并要求所有设备均能在一个厂家内装置。联想到我国当前包装机械生产一大弱势

就是生产单机多，而成套流水线少；主机多，辅机少，配套性差。德国的这种做法很值得

我们借鉴。

5、普遍使用计算机仿真设计技术

随着新产品开发速度的不断加快，德国包装机械设计普遍采用了计算机仿真技术，即

将各种机器元素以数据库方式存入计算机，把图纸数字化后输入计算机，计算机即可自动

合成为三维模型。再把实际生产时的数据和指标输进去，把各种可能发生的故障输进去，

计算机三维模型即可仿照真实工作情况进行操作，演示出能达到的生产率是多少，废品有

多少，生产线各环节是否能匹配生产，瓶颈在何处，客户根据显示屏上显示的曲线一目了

然，并可根据客户的意见修改模型。计算机合成速度很快，因此修改工作迅速方便，直到

使客户或设计者满意。采用计算机仿真设计技术，大大缩短了包装机械的开发设计周期。

包装机械设计不仅要重视其功能和效率，也要注重其经济性。但是经济性不完全是机

械设备本身的成本，更重要的是运转成本，因为设备折旧费只占成本的6%~8%，其它的就

是运转成本。

纵观美国和德国的发展趋势，虽然各有特色，但自动化、高效化、节能化将是包装机

械生产商共同的追求。

1.4包装机械的结构、工作原理及特点

立式袋成型—充填—封口机是包装机械中应用最广泛，批量最大的纪行之一，其特

点是被包装物料的供料筒设置在制袋器内侧，制袋与填充物料由上至下沿竖直方向进行。

该行机主要由定量装置、传动系统、横封和纵封装置、成型器、充填关及薄膜牵拉供送机

构等部件组成。

装置控制装置对包装材料上商标图案为之进行检测后，

填馆的表面。先用纵向热封器对卷成圆筒的接口部件薄膜型纵向热封，通过成型器卷成薄膜圆筒裹包在充

得到密封管筒，然其工作原理为：放置在支撑装置上的卷筒薄膜绕经导辊组、张紧装置，由光电检测

后管状薄膜移动到横向热封器处进行横封，构成包装袋筒。

在居中切断，

进行，

进。

2．外电路各功能模块的设计

机器的控制电路主要是对下料、拉袋、供纸的时间控制。

1、充填。下料由电机带动螺旋杆完成。当离合器吸合时，螺旋杆转动将包装物料推

下；制动器吸合时，螺旋杆停止转动，无物料被推下。通过对离合器、制动器吸合时间的

控制达到准确的计量值。因此，必须确定离合器开始吸合和持续时间。对此，本系统采用

了位置传感器和智能型电子计数器（计时器）。传感器（原理）固定在主电机主轴上，使

它在主电机封合动作完成即制袋完成时，产生一个信号。利用这一信号启动离合器、开始

拉袋，并传入电子计数器。电子计数器是一种预置式计数器，由本身单片机控制。用户可

以方便的设置计数值。当传感器信号传入，计数器从零开始计数，到达用户设定值后产生

一个信号。用此信号使制动器吸合，从而使螺旋杆停止推料。

2、拉纸/封合：拉纸、封合、切断有主电机提供动力。主电机配有离合器、制动器。

离合器吸合时进行拉袋；制动器吸合时进行封合、切断。控制原理和充填部分相同：传感

器信号使拉袋开始，计数器信号使拉袋停止，封合、切断开始。另外，为适用有光标纸操

作，增加了光电检测器。光电检测器是一种利用光发射接收原理检测纸袋不同颜色的仪器。

当纸袋被拉到光标位置时，光电检测器发出信号，进行封合、切断操作。以上传感器、计

数器、光电检测器三个信号连同操作员对机器的控制信号都接入主控板，交由CPU处理，

控制离合器、制动器。

其中，拉袋时间必须长于推料时间，以使每次所推的物料充填到一个包装纸袋中。其

时序关系如图所示：

拉袋		封合	拉袋	计数到	封合
清零		计数到	清零		计数到
推料		停止	推料		停止
清零		计数到	清零
0	TIME

3、供纸：供纸电路相对，是为拉纸进行的辅助性设计。由小功率供纸电机提供

动力。由一无触点开关控制电机电源导通、截止。如图所示：

供纸电机

铁棒

无触点开关

4、封合温度控制：封合是电热管给封合体加温，封合体与包装袋接触时，使两层包

装纸袋粘合在一起。不同包装材料对温度要求不同，同一纸袋纵、横两个方向要求也不同，

因此，本系统采用了两套温度控制系统。利用8位单片机自己作温控系统，不能形成批量

生产所以造价高、性能不稳定。经了解，市场上有温控仪销售。有一智能型温控仪以单片

机为控制核心，用户可以方便的设置所需温度，使用十分方便，且计量精度高，有数据保

持功能，价格比自己设计要低。本系统采用了此型号仪器，大大简化了控制板和控制程序。

连接十分简便，只需将纵、横两个方向电热管分别接到一个温控仪上，分别控制就能到令

人满意的效果。

3．主控板的设计

主控板是整个控制电路的核心，它将上一章所述位置传感器、计数器、计量器和操作

人员对机器的控制信号综合处理，控制机器的下料电机和主电机的电磁离合器、电磁制动

器，供纸电机的电源，完成拉纸、充填、封合、切断等机器动作。主控板的结构框图如下

所示：（电源）

输入 输出

计数器、计量器、位置传感器、光电检测器、无触点开关等信号通过插头输入到主控

板。下料、供纸可以直接驱动继电器输出；而拉纸、封合和操作人员的控制信号交由CPU

综合处理，驱动继电器输出。

1、下料控制

下料控制信号有两个：位置传感器信号Clear和计数器信号Count。Clear信号启动电

磁离合器，Count信号启动电磁制动器控制信号通过光电隔离完成电平转换。另外可以通

过光电耦合器进行外电路与主控板电路的隔离。外电路安装在机器内部，线路复杂，可能

受制造工艺和其他不确定因素影响而出现问题。进行隔离可以使外电路问题不影响主控板，

避免主要控制元件的损坏，使主控板更安全、稳定。芯片内发光二极管驱动电流约为10mA

左右，所以串联一个1k电阻起限流作用。当信号有效时发光二极管没有电流通过不发光，

芯片输出高电平；反之，二极管发光，电源、电阻、芯片形成回路，输出到继电器低电平

10k上拉电阻在回路形成TTL信号。

PhotoMOS继电器有两个输入端，两个输出端。当输入端有1.15V正向压降时，继电

器两输出端导通，24V电压通过插件输出到电磁离合器等设备。输入端低电平时430Ω电

阻起限流作用，避免电流过大损坏继电器。综上所述：当Clear/Count有效时，继电器接

通24V电压；当Clear/Count无效时，无电压输出。（清零以后开始接受计数信号，计数

信号到以后，不接受 ）

2、供纸控制

输入信号为无触点开关信号，控制220V电源输出线路

输入信号通过光光电隔离芯片进行内外电路隔离。2.4k电阻在光MOS芯片导通时分

压以正常驱动继电器。接头插接220V电源线。输入信号有效，继电器两端导通两输出线

之间有220V电压驱动供纸电机转动供纸。反之，两输出线间无电压输出供纸电机不能转

压敏电阻当输出端电压过高时导通，使电压降低保护外部供纸电机。其中，电阻、电容串联组成阻容吸收回路，吸收关断电压对继电器输出端起保护作用。动共纸。

别通过继电器控制主电机的电磁离合器、制动器。拉纸控制：

各信号通过光MOS芯片进行内外电路隔离和电平转换分别进入CPU并口P1各位，高

电平有效。P0.0、P0.1分别为离合器、制动器控制位，为负逻辑，为零时继电器两输入端

导通，输出线上是24V电压；反之，为高电平，输出线无电压输出。

在这一控制线路中CPU是工作主要承担者，处于核心地位，因此CPU的选择十分重

要。随着电子技术和计算机技术的发展和完善，单片机采用了大量新技术。各种新型号、

新功能的单片机不断涌现。特别是采用先进CMOS工艺制造的低电压低功耗单片机温度、

电压适用范围广，抗干扰能力强，这给设计者广泛的选择余地。针对本系统要求，结合性

能、价格等因素，综合比较了多种常用单片机型，对照了Intel8751、Philips80c51、ATMEL

c51、lv51所作设计及试验结果，最终决定选用ATMEL公司的c51芯片。

ATMELc51单片机是以Intel8031为核心的CMOS型8位全静态单片机，性能高、

价格合理，和8051系列单片机兼容。其工作频率可在24MHZ——0HZ任意选择。特别

是内部含有4K可重复编程的Flash存储器给开发和使用带来极大方便：（一）、在开发过

程中，十分容易进行程序修改，缩短了系统开发周期，即使编程错误也不会使单片机报废。

可以反复进行系统试验以达到最优，并可随机器功能增加和发展作出修改；(二)在系统工

作过程中，可以有效的保存数据信息，在外界电源损坏的情况下也不受影响。

为使单片机正常工作和复位，需要连接复位电路和时钟及存储器访问控制等。在上电

复位时，VCC通过对电容充电而使RST端持续大约一个极其周期（24个振荡脉冲）的高

电平CPU复位后，程序计数器得到一个初值，从被定义位置开始执行程序，并对系统端

口置初始状态，避免不稳定状态。XTAL1、XTAL2引脚外接一个由晶体振荡器和电容组

成的并联谐振电路，构成一个完整的振荡信号发生器，为CPU提供时钟信号。相对于外

部时钟源提供时钟信号到XTAL1端输入，XTAL2端悬空的方式，这种方式结构紧凑、

成本低廉、可靠性高。EA/VPP为外部访问允许端。本系统程序放于内部程序存储器中，

因此此引脚接VCC。单片机有P0、P1、P2、P3四个双向并口，每个接口都可以位寻址。

本系统选用P1口第0、1、2、5、6位为输入口，P0口第0、1位为输出口。

4.单片机程序设计

单片机主要完成对拉袋、封合和切断的控制，需要输入调整机器、光标选择、光标、

传感器Clear、计数器Count共计5个信号，对以上信号实时检测，输出两个信号分别控

制离合器、制动器的动作（详见上一章）。为实际应用，其控制程序应达到两点要求：（一）、

不论机器运转到什么状态，只要调整机器信号有效，程序进入调整机器状态，直至此开关

信号无效；（二）对有无光标信号做出选择进行有标纸操作或无标纸操作，并且机器运转

过程中对此开关的改变随时响应，转换操作程序。

对无标纸的操作，只用Clear和Count两个信号即可完成。当Clear到达时离合器有

效进行拉纸，Count到达时制动器有效停止拉纸进行封合。对有标纸操作，只需用光电检

测器和Clear信号即可确定拉袋开始、停止时间如图所示：

Clear
拉袋

光标 停止 Clear

示纸袋：

光标 光标 光标 A 光标 光标

在A点有一污点，光电检测器会误以为是光标位置，而发出错误信号；从而使机器在

该位置切断，不能正常包装。为减少这一现象发生概率。本系统引入了Count信号。使Count

信号到达以后，再进行光电检测，这样只要在计数器上设置合理的初值既可有效的避免这

一问题。如图所示：

光标

光标

光标 A

光标

光标

0 95 100 95 100 95 100 95 100

假设所需袋长为100，可以在计数器上设置95，则在计数器数到95过程中纸袋已经

通过了A 点，再出现错误只能在95——100范围内。这样机器误操作的概率降低了95%。

控制程序：
tool.h
#include<reg51.h>

/*定义P1第0位为输入信号tz*/ /*定义P1第1位为输入信号yb*/ /*定义P1第2位为输入信号count*//*定义P1第5位为输入信号clear*//*定义P1第6位为输入信号gb*//*定义P0第0位为输出信号zlh*/
/*定义P0第1位为输出信号zzd*/

}

while(!clear) /*检测清零信号*/

{

tzjq(); /*检测并处理外部调整机器信号*/

zd();/*清零信号无效则进行封合，切纸*/

}

while(!count) /*检测计数信号*/

{

tzjq(); /*检测并处理外部调整机器信号*/

lh();/*直到计数信号有效退出循环*/

}

else	}	/*完成有标纸操作*/
		/*无标操作 */

{

while(!count) /*检测计数信号*/

{

tzjq(); /*检测并处理外部调整机器信号*/

lh();/*直到计数信号有效退出循环*/

}

while(!clear) /*归零信号有效*/

{

} zd(); /*清零信号无效则制动否则退出循环*/ tzjq(); /*检测并处理外部调整机器信号*/

编程语言及编译软件的选择：

在早期研制单片机应用系统时，多以汇编语言为软件工具。汇编语言不是一种结构化

的程序设计语言。汇编程序可读性差、可移植性差，编写效率低。利用汇编语言编写单片

机程序不但周期长，而且调试和排错比较困难。随着单片机性能不断提高（目前8051单

片机最高频率达到40MHZ），为提高程序本身的编写效率，C51单片机高级语言成为理想

的选择。C51语言既有一般高级语言的特点，又能直接对计算机硬件进行操作，表达运算

能力较强，许多以前只能只能用汇编语言解决的问题现在都能改用C51语言解决。而且

C51单片机语言与PC机C语言差别不大，只要以前使用过TurbocC就可以轻松掌握C51

语言。

C51编译器的好坏直接影响生成代码的效率、大小和可靠性。威福公司的伟福软件模

拟器效率高、可靠性好，可以在完全没有单片机硬件的情况下调试程序。其集成环境符合

Windows窗口规范。在此环境，代码的编辑、编译连接、项目管理十分容易，而且可以

生成本身BIN格式和HEX格式两种文件供选择。综上所述优点，比较了德国Keil公司的

Vision51编译环境，dscope51软件模拟器，在本程序开发过程中选择了前者并很好地完成

总结

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能

力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。回顾起此次课程设计，至

今我仍感慨颇多，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多的东西，同时不仅可以巩固了

以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使

我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论

知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际

动手能力和思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇

到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识

理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重

新温故。

致谢

大学的生活即将结束。回头想想这段求学路，时而喜悦，时而惆怅。，感谢命运的安

排，让我有幸结识了许多良师益友，是他们教我如何品味人生，让我懂得如何更好的生活！

人生处处是驿站，已是挥手作别之时。至此论文完成之际，我衷心地对给予我支持和帮助

的老师和同学们表示感谢。尤其是我的论文导师胡盘峰，非常幸运能够成为您的学生，由

始至终地关心我的毕业设计，对我的毕业设计进行了细致地指导，给予我很大的帮助。毕

点滴滴都将是我生命中的美好回忆。

将怀抱着感激、怀抱着情谊、怀抱着责任、怀抱着期望和梦想，坚定、自信地走下去。无论面临多大的困难，我也业在即，在此谨向您表示我最衷心的感谢！三年的时光转瞬即逝，然而这段短暂时光的点

参考文献:

[2]王晓明.电动机的单片机控制[M].北京航空大学出版社1998

[3]王福瑞.单片机测控系统设计大全[M].北京航空大学出版社1999

[4]陈隆昌,阎治安,刘新正.控制电机[M].西安:西安电子科技大学出版社2005

[5]何希才,姜余祥.电动机控制电路应用实例[M].北京:中国电力出版社2005

毕业设计（论文）成绩评定表

一、指导教师评分表（总分为70分）

二、答辩小组评分表（总分为30分）

三、系答辩委员会审定表

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

aUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaG