基于51单片机的传送带控制系统分析

王鹤霖 李怀亮

（1.长安大学信息工程学院 陕西西安 710021；2.绥化学院电气工程学院 黑龙江绥化 152061）

基于51单片机的传送带控制系统分析

王鹤霖1李怀亮2

（1.长安大学信息工程学院 陕西西安 710021；2.绥化学院电气工程学院 黑龙江绥化 152061）

传送带可以很方便的实现物料搬运，给人们提供了极大的方便，但是普通的传送带并不能实现自动控制，只能通过专人控制运行与否。文章针对超市收银台或快递分拣这种即需要搬运物品又需要停下来记录一些信息的场合，设计了一套基于51单片机和超声波测距的传送带控制系统。

51单片机；超声波测距；传送带控制

本系统是对超声波测距方面的应用。超声波测距属于一种常规且已被广泛使用的非接触式测距，超声波碰到障碍后会被反射，测出发射和反射的时间差，即可算出与物体间的距离，经过合理的设计，精度可高达3毫米，测距范围为2厘米到400厘米。在日常生活中，很多场合全用到,如倒车雷达，智能车避障，工业测井等都需要非接触式测距。超声波测距与其他非接触式测距相比有很多独特的优点，例如，抗干扰能力强、体积小和易于集成。此外，超声波测距模块结构简单，实现容易，而且可以买到现成的模块，性价比高，与激光测距等非接触式测距相比可以极大地降低成本。传送带控制的主要思路是，当与障碍物的距离过近时控制传送带停止运行，而在与障碍物距离较远时则控制传送带运行。

一、系统方案

本系统采用深圳宏晶公司的STC89C52RC芯片为主控芯片，驱动超声波测距电路进行测距。单片机将测得距离与预设的阈值相比较，并采用继电器来控制传送带的运行。系统包括测距模继电器模块、主控芯片和外围电路。

二、系统硬件组成

晶振电路，本系统的晶振电路采用51单片机最常使用的12MHz晶振，保证定时器计时的准确性；电源电路，本系统采用USB接口的+5V来供电，无需专用的电路模块，简单方便。使用时只需占用一个USB接口，也可使用移动电源供电，在PC机关机时，系统自动关闭，也可以使用带开关的USB线，方便操作人员控制系统运行；复位电路，复位电路采用的是上电自动复位。在单片机的RST端和Vss端之间接一个约8200欧姆的下拉电阻，在单片机的RST端和单片机Vcc引脚之间连接一个约10uF的电容，通过电容两端电压不能突变和电容充电的原理来维持10ms以上的复位电压，以保证可靠的复位；主控芯片，STC89C52芯片为51系列单片机的一种，通常采用40引脚的双列直插封装形式，内设十分丰富，麻雀虽小，五脏俱全。51系列单片机起源于Intel公司的8004单片机，目前经历了30余年的发展，具有技术成熟，性能稳定，易于开发，价格低廉、易于维护和应用广泛等优势，在各个领域均有应用。ATMEL(艾德梅尔)、Philips(飞利浦)、华邦、Dallas(达拉斯)、Siemens(西门子)等知名公司都在生产51内核的单片机，并且在51单片机内加入了自己的优势特性。

超声波测距，本系统的测距电路直接采用HC-SR04模块。HC-SR04模块为目前用的比较广泛的一种超声波测距模块，有性能稳定、测度距离精确、价格便宜等优点。HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm。HC-SR04模块包括超声波发射器、超声波接收器与控制电路等部分。模块有四个IO口，其中TRIG（控制带）接51单片机的P20口，ECHD（接收端）接单片机的P21口。HC-SR04模块采用IO口TRIG来触发测距，使用时给HC-SR04模块10us以上的高电平信号，模块就会自动发送8个40kHz的方波，并自动检测是否有信号返回。当有信号返回时，模块就通会过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测得距离即为（高电平时间*声速(340M/S))/2（见图1）。

图1 超声波

传送带控制，控制电路由单片机来控制NPN型三极管的基级电压使三极管工作在饱和区或截止区，进而控制继电器的通断。单片机在收到测距信号之后，将测得的距离与设定的阈值进行对比，当距离很近时就控制三极截止，进而使传送带停止运行，货物，此时就可以记录货物的信息了。当货物被拿走，单片机测得距离比预设的阈值大，传送带就会运行，把下一个货物送到工作人员面前。而且考虑到继电器在断电时电磁铁会产生很大的反向电流，可能击穿三极管并对单片机产生不良的影响，我们就在继电器线圈两端接上一个二极管分流反向电流，以达到保护三极管和单片机的作用。

三、系统软件系统

本系统采用模块化设计，面向过程，以应用最广的Keil5为集成开发环境进行开发。代码主要包括主程序、测距子程序、定时中断程序和传送带控制子程序(见图2）。

图2 程序流程图

四、总结

本系统采用深圳宏晶公司生产的STC89C52RC单片机为主控芯片，采用的HC-SR04超声波测距模块作为测距输入电路，配合一些外围电路可以实现对传送带的控制。HC-SR04超声波测距模块测距范围为2厘米到400厘米，精度可高达3毫米，完全可满足收银台或快递分拣等场合的要求。系统价格低，精度高，大量生产可进一步减少成本。

[1]朱定华，戴汝平.单片微机原理与应用[M].北京:北方交通大学出版社，2003．

[2]徐仁贵，廖哲智.单片机微型计算机应用技术[M].北京:机械工业出版社，2001．

[3]时德刚,刘哗.超声波测距的研究[J].计算机测量与控制,2002.

[责任编辑 郑丽娟]

TP273

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2095-0438（2017）08-0156-02

2017-04-29

王鹤霖（1995-）,男，黑龙江绥化人，长安大学信息工程学院电子信息工程专业2014级学生，研究方向：嵌入式系统；李怀亮（1982-），男，黑龙江绥化人,绥化学院电气工程学院实验师，研究方向：嵌入式领域研究与应用、自动化控制研究与应用。