基于單片機的智能茶葉物料搬運控制系統(tǒng)設(shè)計

朱名強

(廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西崇左 532200)

對物料搬運的控制系統(tǒng)進(jìn)行改良是本文討論的重點。智能控制系統(tǒng)的特點是自動化程度高、系統(tǒng)更加安全可靠、信號的傳輸快捷等,這可以應(yīng)用在茶葉物料的搬運方面,發(fā)揮出控制搬運流程、提高搬運工作效率等作用。單片機可以改良茶葉物料搬運的智能控制系統(tǒng),改良后的系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定、安全、可靠,并且提高茶葉物料搬運效率。雖然我國電子技術(shù)發(fā)展以趨于成熟,但是對單片機的利用并不十分突出。因此,單片機應(yīng)用在茶葉物料搬運系統(tǒng)中,突破了我國茶葉物料搬運智能技術(shù)瓶頸,是一次技術(shù)上的創(chuàng)新嘗試。

1 單片機控制與技術(shù)

1.1 單片機技術(shù)

單片機技術(shù)在我國的起步較晚,約為上個世紀(jì)八十年代末期。現(xiàn)如今,單片機技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四個重要階段。雖然起步晚,但是我國單片機技術(shù)的發(fā)展速度很快。單片機是由四個部分組成,分為ROM、CPU、RAM、I/O四個組成部分。起初,我國的單片機完全依靠進(jìn)口,隨后我國科學(xué)家集中精力、花費了大量心血自主研發(fā)了主體單片機、單片機I/O等。另外,單片機使用過程中的低電壓、低功耗的特點,可以滿足大部分工業(yè)需求,且單片機使用的壽命較長,在使用過程中的運行速度呈指數(shù)增長,運行過程中的可靠性高。因此,在此基礎(chǔ)上單片機獲得了超大規(guī)模的應(yīng)用。單片機技術(shù)還可以應(yīng)用在控制系統(tǒng)中,采用指令數(shù)據(jù)存儲與讀取的方式,實現(xiàn)指令對于整個控制系統(tǒng)的控制。目前,市面上所使用的單片機大多為三核結(jié)構(gòu),此種單片機系統(tǒng)將DSP與微控制器合并至同一個單片機中,大大減小了單片機的體積。

1.2 單片機控制系統(tǒng)

單片機的控制系統(tǒng)是單片機的主導(dǎo)系統(tǒng),依照結(jié)構(gòu)形式對此系統(tǒng)進(jìn)行分類,可以分為兩種不同的控制系統(tǒng)。即,哈佛控制系統(tǒng)與普林斯頓控制系統(tǒng)。這兩種不同的系統(tǒng)主要區(qū)別：程序指令儲存器與單片機控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲是否在統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)里。第一類,控制系統(tǒng)為哈佛控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)是將程序指令與單片機的數(shù)據(jù)存儲,可以放置于分別的存儲系統(tǒng)中。因此,這種方式有利于保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性,但是也有其不利之處。比如,缺點是因為分別儲存而造成儲存空間較分散,所占空間較大；第二類,控制系統(tǒng)為普林斯頓控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)與哈佛控制系統(tǒng)恰恰相反,是將指令存儲器與數(shù)據(jù)存儲器相結(jié)合,將二者所存儲的內(nèi)容放置在統(tǒng)一位置中。所以這種方式可以使得中央處理器,對指令迅速做出反應(yīng),從而完成下一步動作,所占空間也比哈佛控制系統(tǒng)更小。

1.3 茶葉自動化生產(chǎn)

茶葉出口量的不斷增大,使得茶葉需求量也不斷增加,這就使得茶葉生產(chǎn)廠家在茶葉生產(chǎn)中,要格外注重提高生產(chǎn)效率,從而滿足生產(chǎn)要求。目前來說,茶葉生產(chǎn)的前期采茶、炒制等工藝相對完善,所以只能在茶葉包裝、茶葉運輸?shù)冗^程中,盡可能提高工作效率,降低工作時長。市面上常見的茶葉自動化生產(chǎn)線,多為茶葉自動化包裝生產(chǎn)線。主要通過裝配帶式輸送機以及風(fēng)力輸送系統(tǒng),在茶葉包裝前,完成茶葉的輸送、烘干；并在茶葉裝配及自動包裝的過程中,配置風(fēng)選除雜機,可以利用風(fēng)力篩選出茶葉中的雜質(zhì)。另外,還可以配備潤葉增溫殺菌機,對篩選出的茶葉進(jìn)行滅菌處理。不僅如此,利用定量管與計量帶對茶葉進(jìn)行定量分裝,完成整個茶葉自動化生產(chǎn)的過程。

2 智能茶葉物料搬運控制設(shè)計分析

智能茶葉物料搬運控制設(shè)計原理,主要是將茶葉物料搬運與智能控制系統(tǒng)相結(jié)合,利用智能系統(tǒng)對茶葉物料搬運的過程進(jìn)行控制,以此來減少人力資源的輸出,以期控制企業(yè)成本,大幅度提高生產(chǎn)效率。

2.1 智能茶葉物料搬運控制設(shè)計要求

對茶葉出口企業(yè)進(jìn)行問卷調(diào)查。研究表明,茶葉企業(yè)對茶葉物料搬運控制設(shè)計的兩個主要要求：首先,企業(yè)要求控制系統(tǒng)避免復(fù)雜的操作,由于相關(guān)茶葉出口企業(yè)的流水線作業(yè)工人受教育程度不算太高,若操作系統(tǒng)過于復(fù)雜,將會提高企業(yè)的人力資源成本支出,企業(yè)需要雇傭?qū)I(yè)的人員通過培訓(xùn)后方可操作；若操作系統(tǒng)簡潔明了,容易上手操作,則企業(yè)可以節(jié)約此項支出；其次,企業(yè)要求茶葉物料搬運控制系統(tǒng)需要安全可靠,可靠性是系統(tǒng)設(shè)計過程中,最需要被重視的要點。可靠的系統(tǒng)不僅可以降低易發(fā)生事故的頻率,還可以提高工作的效率。所以說,可靠的系統(tǒng)能夠給企業(yè)安全生產(chǎn)增添更多保障。

2.2 智能茶葉物料搬運控制設(shè)計

2.2.1 硬件設(shè)計

硬件是茶葉物料搬運控制設(shè)計的基礎(chǔ)。將單片機配置在茶葉物料搬運控制系統(tǒng)中,需要依據(jù)各功能模塊配備相應(yīng)的硬件。主要需要配置高配的八位數(shù)碼管顯示器,通過顯示器提示茶葉自動化物料搬運系統(tǒng)的工作狀態(tài)；還需要配備4*4的鍵盤,用來輸入對于茶葉搬運自動化系統(tǒng)控制指令。除此之外,還需要給茶葉物料搬運控制系統(tǒng)配備YL-G001裝置,此裝置是硬件配置的核心部分,主要用來完成信號的監(jiān)測與反饋工作。最后,需要將整個硬件配置與合理的電路連接相配合,在對電路設(shè)計的過程中需要采用標(biāo)準(zhǔn)化電路,從而可以保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的工作,避免因電路短路、斷路而引發(fā)事故。

2.2.2 軟件設(shè)計

控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計,主要是與硬件設(shè)計相結(jié)合的程序語言設(shè)計。目前,所投入使用的單片機的控制系統(tǒng)軟件語言一般為匯編語言,并結(jié)合系統(tǒng)的硬件設(shè)計的要求,來編制相應(yīng)的控制體系。軟件設(shè)計與硬件設(shè)計是一一對應(yīng)的,對于4*4的鍵盤設(shè)計程序,主要包括控制數(shù)量的加減、程序的運行以及程序的啟動、暫停等；針對于八位數(shù)碼顯示管,主要安裝的是控制系統(tǒng)的核心程序,目的是檢測系統(tǒng)是否正常運行。另外,YLG001裝置的程序語言匯編主要是對整個系統(tǒng)進(jìn)行全面把控。

3 智能茶葉物料搬運控制設(shè)計的策略

智能茶葉的搬運控制體系可以分為多個模塊,但最為主要的三個模塊分別是：繼電器模塊、仿真器模塊與電源模塊。基于此,本節(jié)將從以下三個模塊對智能控制系統(tǒng)做出設(shè)計策略。

3.1 繼電器模塊

以單片機為基礎(chǔ)的智能茶葉物料搬運控制系統(tǒng)的繼電器,可以分為六個不同模塊的繼電器,每一個繼電器模塊均會配備兩個重要節(jié)點,一個為模塊的常閉觸點,另一個則為常開觸點,兩個重要節(jié)點是用來控制系統(tǒng)開關(guān),以及系統(tǒng)與傳感器的連接。智能茶葉物料搬運系統(tǒng),所使用的多為常開觸點,主要是利用繼電器的常開觸點,來接收控制系統(tǒng)的傳感器信號,從而實現(xiàn)對于控制系統(tǒng)機械手的控制,操控機械手完成各種復(fù)雜動作。

3.2 仿真器模塊

目前,仿真設(shè)計是很多公司的研發(fā)熱點,也是學(xué)術(shù)科研關(guān)注的重要課題。仿真模塊是單片機的程序語言的編譯完成后構(gòu)建的模塊。仿真器模塊利用的是程序設(shè)計的循環(huán)語言,在語言編譯完成后,對語言編譯進(jìn)行檢驗,若達(dá)到目標(biāo)需求,則對下一步程序進(jìn)行編譯,并執(zhí)行該程序；若達(dá)不到目標(biāo)需求,則重復(fù)循環(huán)過程,直至符合程序要求為止。每個仿真器模塊的程序設(shè)計均為此特點,這一模式有助于逐一排查仿真器模塊的程序,避免程序漏洞的出現(xiàn)。

3.3 電源模塊

電源模塊作為整個智能系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊,其主要功能是為控制系統(tǒng)提供電源支持。目前,市面上最為常見的是采用交流式220V電流。但是智能控制系統(tǒng)的模塊并不單一,不同模塊所采用的電流不同。例如,繼電器模塊主要使用直流電,電壓主要分為5V與12V兩種類型,而仿真器模塊同繼電器模塊相同,也是主要采用直流電,但是電壓模式不同,仿真器模塊主要分為5V與24V,這是由于模塊的功能不同、模塊間的位置差異以及支撐硬件的系統(tǒng)不同所造成的。

4 結(jié)論

茶葉作為我國農(nóng)貿(mào)業(yè)出口體系中的特殊商品,在生產(chǎn)、搬運過程中總會遇到耗時、耗力、重復(fù)工作、工作效率低等問題。為了解決這些問題,可以將茶葉物料搬運與單片機智能技術(shù)相結(jié)合。此外,單片機的智能性與茶葉物料搬運相結(jié)合,既是技術(shù)的突破,又是思維的創(chuàng)新。

[1]梁君,張照楠.大數(shù)據(jù)環(huán)境下的茶葉企業(yè)的成本節(jié)約與控制[J].福建茶葉,2017,39(07):22-23.

[2]李舟軻.基于WebGIS的茶葉全程質(zhì)量安全管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].福建茶葉,2016,38(02):22-23.

[3]李小卓.基于C語言的單片機物料搬運控制系統(tǒng)設(shè)計[J].機電工程技術(shù),2012,41(06):27-29.

[4]汪建,杜世平.基于顏色和形狀的茶葉計算機識別研究[J].茶葉科學(xué),2008(06):420-424.