單片機飲料裝瓶系統

馬巍

【摘 要】本系統利用單片機實現飲料自動裝瓶和加蓋，特殊情況下可按下緊急停止按鈕關閉整個系統。該裝置結構簡單，操作方便，可靠性高，實用性強。

【關鍵詞】單片機；裝瓶；加蓋

1 工作原理

單片機飲料裝瓶系統工作時，由單片機P1.1口輸出低電平信號，打開飲料罐下方的一個閥門，飲料罐10s后把一個空瓶子裝滿，壓瓶蓋機向下沖壓，完成一個飲料瓶的加蓋，然后通過“壓蓋完成信號”向單片機的T0（P3.4口）輸出一個完成計數信號，表明一瓶飲料已經灌裝完成，單片機控制兩位共陽數碼管顯示裝瓶數。接著單片機P1.0口輸出低電平信號使傳送帶運送下一個空瓶子到飲料罐下方，準備下一個空瓶子的裝瓶和壓蓋。如果有緊急情況發生，可以按下“緊急停止”按鈕關閉整個系統。

2 硬件電路

本設計要用的元器件有：芯片AT89S51、芯片7447、按鍵及兩個共陽極七段數碼管，其它硬件設備有壓瓶蓋機、傳送帶、飲料罐、閥門等。

圖1

單片機P1.1口是飲料罐閥門控制信號，低電平時飲料罐閥門打開，開始灌裝飲料，高電平時閥門關閉停止工作。當壓蓋完成后向單片機內部計數器T0輸出一個信號表明一瓶飲料瓶已經灌裝完成，單片機驅動用于顯示裝瓶數的七段數碼管的顯示數字加1。同時向P1.0輸出低電平信號，使傳送帶轉動。當出現意外情況時，通過按下“緊急停止”按鈕向單片機的外部中斷1申請中斷請求，使系統停止。

飲料瓶個數顯示方式采用靜態顯示，其各位相互獨立，各自的亮段控制端由一個獨立的譯碼器7447控制，只要單片機的I/O口輸出不變，則受其控制的七段數碼管顯示數值也不變。7447是一塊BCD碼轉換成7段LED數碼管的譯碼驅動芯片，7447的主要功能是輸出低電平驅動的顯示碼，用以推動共陽極7段LED數碼管顯示相應的數字。由于只使用了兩位七段數碼管，所以顯示的最大十進制值為99。兩位共陽極七段數碼管通過譯碼器7447與單片機的P0口相連，P0口的每一位對七段數碼管的顯示有直接的作用。例如，當（P0）=00H，兩位七段數碼管顯示00，如果此時壓蓋完成信號線輸入一個計數信號表明，一個飲料瓶壓蓋完成，顯示數據加加1，P0.0的狀態由0變1，即（P0）=01H，顯示變為01。在這種靜態顯示方式中，其優點是控制直觀，程序實現比較容易，各位七段數碼管可獨立顯示，互不影響。在每一個數字的顯示過程中，每一位七段數碼管從單片機的I/O口經過譯碼器7447得到一個恒定的亮段控制信號，這是一個恒定的電平信號，所以亮段控制端的電流恒定，七段數碼管的亮段較高。

3 軟件設計

飲料罐的下方有一個閥門，用于控制飲料的流量，這個閥門由單片機的P1.1口控制，低電平使能， 假設閥門打開10s就能把一個空瓶子裝滿，則每一次P1.1口輸出一個持續10s的低電平。與此同時，壓瓶蓋機向下沖壓，完成一個飲料瓶蓋的安裝，然后通過“壓蓋完成信號”向單片機的T0口輸出一個完成計數信號，表明一瓶飲料已經灌裝完成。此時，單片機用于顯示裝瓶數的七段數碼管的顯示數字加1，同時，P1.0口輸出一個低電平觸發信號，讓傳送帶帶動下一個空瓶子準備裝瓶和壓蓋。如果有緊急情況發生，可以按下“緊急停止”按鈕關閉整個系統。

在程序中首先定義了外部中斷服務子程序的入口為EXT1段程序，并由指令“MOV IE，#84H”打開外部 中斷1。當緊急開關按下后，單片機轉向EXT1段程序執行七段數碼管顯示00，停止傳送帶和關閉閥門等操作。

在該系統中，使用單片機定時器/計數器0的計數器的功能，每當壓蓋完成信號線輸入一個計數信號時，表明已經裝完一個飲料瓶，單片機使能傳送帶帶動瓶子移動，并打開閥門口開始裝的空瓶子。一旦出現意外，使系統中斷。

通過指令“MOV TMOD，#05H”設置定時器/計數器0工作在計數器模式1下，并裝載計數初始值FFFFH，即只需要計一個數，定時器/計數器0就溢出（通過指令“CHECK： JNB TF0，CHECK”檢查）。隨后通過指令將顯示數據更新，并驅動傳送帶和閥門工作。

閥門打開10s的時間裝滿一瓶飲料，在該系統中，使用單片機時器/計數器1的定時器的功能，把定時器設為工作方式1，定時時間為50ms，則計數溢出20次即得到時鐘計時最小單位—1s，那么1s循環10次即得到10s定時。本次設計中單片機的晶振為12MHz，則機器周期T為1μs，選擇工作方式1，利用公式（216-X）T=定時時間（X為TH1，TL1的定時初值），計算得出TH1=3CH，TL1=0B0H。

程序通過指令“CLR P1.1” 給P1.1口輸出一個低電平觸發信號，讓傳送帶帶動下一個空瓶子準備裝瓶和壓蓋。低電平觸發時間1s可利用延時子程序完成。延時1s后，P1.1口置1。

[責任編輯：楊玉潔]