基于單片機的圖書分揀裝置的設計

孔德平

摘 要：此智能圖書分揀裝置由AVR單片機控制，分為分書部分、主傳送部分、檢測部分、托舉部分、副傳送部分、矩陣鍵盤部分和液晶顯示部分。各部分通過相互協調運行來實現圖書分揀任務。操作簡單，結構簡單，同時此裝置的體積和質量都不大，成本低。有效地提高圖書分揀的質量和速度，將會在未來市場贏得先機，因此分揀機的應用前景十分廣闊。

關鍵詞：AVR單片機；分揀；檢測；圖書

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.243

1 總體設計方案

本裝置由AVR單片機控制，分為分書部分、主傳送部分、檢測部分、托舉部分、副傳送部分、矩陣鍵盤部分和液晶顯示部分。系統結構框為主控制器、水平傳送帶、垂直傳送帶、鍵盤輸入、光電開關，系統各部分功能如下：

分書部分：將要分揀的書籍放到傳送帶上，擋書板可以根據分揀書籍的厚度調節，使圖書只能一次傳出一本。

主傳送部分：主傳送帶的功能是傳送圖書。

檢測部分：檢測部分采用光電傳感器，當有書籍在傳送帶的作用下傳送過來，光電傳感器檢測到之后，將采集的信號傳送到單片機中。

托舉部分：托舉裝置由電機來制動，電機正轉帶動連桿將副傳送部分升起，電機反轉將副傳送裝置放下，當檢測部分將采集信號傳到單片機中后單片機迅速做出處理控制托舉部分的電機制動。

副傳送部分：副傳送部分由電機和轉軸連接制成，電機轉動帶動轉軸轉動，當書籍傳送到指定部位時托舉裝置升起，帶動副傳送部分將書托起，再通過轉軸的轉動將書滑出。

液晶顯示部分：液晶顯示部分采用5110，書籍分揀數量和種類等信息通過液晶顯示部分顯示出來。

矩陣鍵盤部分：通過按鍵向單片機輸入書籍的編號，單片機再做出處理，實現相應的功能。

2 系統的工作原理

系統主要以AVR單片機為核心，各部分相互協調工作共同完成圖書分揀工作。分揀機操作簡單，將所需分揀圖書放到分書裝置上，通過矩陣鍵盤輸入每個班所需圖書量，分揀機會自動開始進行分揀處理。首先調節好擋書板的高度，然后分書部分將需要分揀的圖書一本一本的分出，書本通過主傳送帶傳動，當書本經過檢測部分的光電傳感器后，傳感器將檢測信號傳入單片機中，然后單片機控制托舉部分的電機，電機正轉，使托舉部分帶動副傳送部分升起，副傳送部分的轉軸將書本滑出，書滑出后會在液晶顯示器上顯示書的種類、已分揀圖書數量和還需分揀圖書數量，托舉部分的電機反轉，帶動副傳送部分落下，完成一次分書任務。

3 軟件設計

（1）系統的主程序設計。在對系統參數初始化完之后，用鍵盤輸入圖書編號和所需數量，信息傳到單片機中進行匹配數據庫，垂直傳送帶工作，通過檢測裝置，副傳送部分開始工作，將圖書傳出，當圖書分揀工作到所設定的數量時，LED閃爍并且蜂鳴器發出報警聲。

（2）系統圖書分揀子程序設計。系統上電之后進行復位操作，程序進行初始化處理，當檢測裝置檢測到書籍之后，將檢測的信息傳給單片機，然后單片機進行相關識別，根據采集信號控制對應的托舉電機，使其做出相關操作，實現分書任務。系統副傳送部分和托舉部分程序設計如圖1所示。

4 系統的機械結構設計

作品外部框架由金屬材料焊接而成，框架上方分為左、中、右三部分，固定有控制單元的為中間部分。各部分主要功能如下：

（1）框架左邊部分。框架左邊部分的上方為分書部分，主要由一個小的傳送帶和一個擋書板組成。傳送帶由四個相同型號的TT電機構成，單片機通過控制電機轉動帶動傳送帶轉動將書滑出，擋書板高度可調節，根據分揀圖書的厚度來調節擋書板的高度使圖書一次滑出一本。

（2）框架中間部分。液晶顯示部分：檢測部分在檢測到信息之后再將監測信息反饋到單片機中，單片機然后會把得到的數據信息通過液晶顯示器來顯示出來，使用者通過液晶顯示器能夠直白的看出書籍的種類和已經分揀的書籍的數量。

（3）框架右邊部分之托舉部分。托舉裝置由電機來帶動，電機轉軸上連接連桿，連桿采用三段式結構設計，電機正轉帶動連桿將副傳送部分升起，電機反轉將副傳送裝置放下。當檢測部分將采集信號傳到單片機中后單片機迅速做出處理控制托舉部分的電機制動。

框架右邊部分之副傳送部分： 副傳送部分由電機和轉軸連接制成，一個副傳送裝置有兩個轉軸，電機轉動帶動轉軸轉動，當書籍傳送到指定部位時托舉裝置升起，帶動副傳送部分將書托起，再通過轉軸的轉動將書滑出。

檢測部分：檢測部分采用光電傳感器，當有書籍在傳送帶的作用下傳送過來，光電傳感器檢測到之后，將采集的信號傳送到單片機中。

5 結論

本文雖然在分揀裝置的設計上做了大量的工作，并取得了一定的成果。但是鑒于時間的限制，并沒有將最初設想的所有情況都考慮進去，所以，在許多方面還存在著不足和需要改善的地方，有待進一步探究。本系統存在的問題與拓展有如下幾個方面：光電開關供電穩定性不夠好，可能在實際的工作中造成失誤；顯示內容過少。在某些特殊場合，各個時間段的實時信息都需要被顯示出來，以便于管理；硬件電路的調試過程中，有很多需要重新燒入程序的情況，比如修正程序或程序增添了新功用，因此，芯片的反復插入和拔出會給芯片帶來一些損害。