基于單片機的智能茶葉物料搬運控制系統設計

朱名強

(廣西理工職業技術學院,廣西崇左 532200)

對物料搬運的控制系統進行改良是本文討論的重點。智能控制系統的特點是自動化程度高、系統更加安全可靠、信號的傳輸快捷等,這可以應用在茶葉物料的搬運方面,發揮出控制搬運流程、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,改良后的系統工作更加穩定、安全、可靠,并且提高茶葉物料搬運效率。雖然我國電子技術發展以趨于成熟,但是對單片機的利用并不十分突出。因此,單片機應用在茶葉物料搬運系統中,突破了我國茶葉物料搬運智能技術瓶頸,是一次技術上的創新嘗試。

1 單片機控制與技術

1.1 單片機技術

單片機技術在我國的起步較晚,約為上個世紀八十年代末期。現如今,單片機技術的發展經歷了四個重要階段。雖然起步晚,但是我國單片機技術的發展速度很快。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口,隨后我國科學家集中精力、花費了大量心血自主研發了主體單片機、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增長,運行過程中的可靠性高。因此,在此基礎上單片機獲得了超大規模的應用。單片機技術還可以應用在控制系統中,采用指令數據存儲與讀取的方式,實現指令對于整個控制系統的控制。目前,市面上所使用的單片機大多為三核結構,此種單片機系統將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

單片機的控制系統是單片機的主導系統,依照結構形式對此系統進行分類,可以分為兩種不同的控制系統。即,哈佛控制系統與普林斯頓控制系統。這兩種不同的系統主要區別：程序指令儲存器與單片機控制系統中的數據存儲是否在統一的結構里。第一類,控制系統為哈佛控制系統,該控制系統是將程序指令與單片機的數據存儲,可以放置于分別的存儲系統中。因此,這種方式有利于保護數據的安全性,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,控制系統為普林斯頓控制系統,該控制系統與哈佛控制系統恰恰相反,是將指令存儲器與數據存儲器相結合,將二者所存儲的內容放置在統一位置中。所以這種方式可以使得中央處理器,對指令迅速做出反應,從而完成下一步動作,所占空間也比哈佛控制系統更小。

1.3 茶葉自動化生產

茶葉出口量的不斷增大,使得茶葉需求量也不斷增加,這就使得茶葉生產廠家在茶葉生產中,要格外注重提高生產效率,從而滿足生產要求。目前來說,茶葉生產的前期采茶、炒制等工藝相對完善,所以只能在茶葉包裝、茶葉運輸等過程中,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線,多為茶葉自動化包裝生產線。主要通過裝配帶式輸送機以及風力輸送系統,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,配置風選除雜機,可以利用風力篩選出茶葉中的雜質。另外,還可以配備潤葉增溫殺菌機,對篩選出的茶葉進行滅菌處理。不僅如此,利用定量管與計量帶對茶葉進行定量分裝,完成整個茶葉自動化生產的過程。

2 智能茶葉物料搬運控制設計分析

智能茶葉物料搬運控制設計原理,主要是將茶葉物料搬運與智能控制系統相結合,利用智能系統對茶葉物料搬運的過程進行控制,以此來減少人力資源的輸出,以期控制企業成本,大幅度提高生產效率。

2.1 智能茶葉物料搬運控制設計要求

對茶葉出口企業進行問卷調查。研究表明,茶葉企業對茶葉物料搬運控制設計的兩個主要要求：首先,企業要求控制系統避免復雜的操作,由于相關茶葉出口企業的流水線作業工人受教育程度不算太高,若操作系統過于復雜,將會提高企業的人力資源成本支出,企業需要雇傭專業的人員通過培訓后方可操作；若操作系統簡潔明了,容易上手操作,則企業可以節約此項支出；其次,企業要求茶葉物料搬運控制系統需要安全可靠,可靠性是系統設計過程中,最需要被重視的要點。可靠的系統不僅可以降低易發生事故的頻率,還可以提高工作的效率。所以說,可靠的系統能夠給企業安全生產增添更多保障。

2.2 智能茶葉物料搬運控制設計

2.2.1 硬件設計

硬件是茶葉物料搬運控制設計的基礎。將單片機配置在茶葉物料搬運控制系統中,需要依據各功能模塊配備相應的硬件。主要需要配置高配的八位數碼管顯示器,通過顯示器提示茶葉自動化物料搬運系統的工作狀態；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控制指令。除此之外,還需要給茶葉物料搬運控制系統配備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,在對電路設計的過程中需要采用標準化電路,從而可以保障系統安全、穩定的工作,避免因電路短路、斷路而引發事故。

2.2.2 軟件設計

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

3 智能茶葉物料搬運控制設計的策略

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,本節將從以下三個模塊對智能控制系統做出設計策略。

3.1 繼電器模塊

以單片機為基礎的智能茶葉物料搬運控制系統的繼電器,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,兩個重要節點是用來控制系統開關,以及系統與傳感器的連接。智能茶葉物料搬運系統,所使用的多為常開觸點,主要是利用繼電器的常開觸點,來接收控制系統的傳感器信號,從而實現對于控制系統機械手的控制,操控機械手完成各種復雜動作。

3.2 仿真器模塊

目前,仿真設計是很多公司的研發熱點,也是學術科研關注的重要課題。仿真模塊是單片機的程序語言的編譯完成后構建的模塊。仿真器模塊利用的是程序設計的循環語言,在語言編譯完成后,對語言編譯進行檢驗,若達到目標需求,則對下一步程序進行編譯,并執行該程序；若達不到目標需求,則重復循環過程,直至符合程序要求為止。每個仿真器模塊的程序設計均為此特點,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。

3.3 電源模塊

電源模塊作為整個智能系統的基礎模塊,其主要功能是為控制系統提供電源支持。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不同所造成的。

4 結論

茶葉作為我國農貿業出口體系中的特殊商品,在生產、搬運過程中總會遇到耗時、耗力、重復工作、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相結合。此外,單片機的智能性與茶葉物料搬運相結合,既是技術的突破,又是思維的創新。

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