基于单片机控制的椰子上料机设计分析

　　0引言
　　椰子的再生产时间和椰子的利用率是很重要的，所以椰子产品的后期加工过程与椰子壳去除过程以及效率有着密切的联系，从而最终影响其经济效益和市场价格。以低成本获得高质量的产品是椰子各种产品生产环节中必须重视和考虑的问题。现在，海南许多椰子产品的加工都是采用传统的手工或者半手工的方式，存在劳动强度大、安全性差、效率低的问题，容易导致综合成本的升高。为方便椰子的再加工，笔者设计了一套全自动的椰子上料机，为椰子再加工生产效率及安全性的提高奠定了基础。
　　1送料机构设计
　　上料机主要由步进电机系统、进料系统、转移系统组成。通过转移装置与步进电机的配合，使得椰子的上料过程实现了全自动:步进电机控制椰子运送到规定的地点;转移装置将步进电机送来的椰子转移到规定的生产台上，并且通过传感器发来的信号，机械手自动恢复到初始的位置，以便进行下一个循环。
　　自动椰子上料机的原理结构图其工作流程如下:①人工操作向储椰箱装入原料。②打开总电源，机械工作部分回到最初状态。③进料。传感器检测料斗无料，储椰箱起动向料斗送料。④运料。料斗向传送带上送入椰子，步进电机启动，传送带前进送料。⑤转移。当原料送到指定位置时，步进电机停转，机械手转移原料到工作台上。⑥自动停止。当料斗中长时间无料进入时，设备也就长时间处于停止工作状态，即停止工作。上述过程在人工装料的配合下，重复自动地进行。
　　1.1转移系统
　　转移装置主要由电机与液压部分组成。当步进电机停转时，液压缸下降到指定的位置。此时机械手开始工作，当将原料夹住后，转移装置自动地完成液压上升、电机转向过程;待工作台上检测到压力时，转移装置断电，机械手松开，转移装置自动恢复初始状态;待工作台无压力后，转移装置通电，即开始工作，并且转移装置重复上述过程，直至送料带上无原料送入。
　　1.2程序流程图
　　全自动椰子上料机在人工装入大量的原料后，系统经过分析与执行，将原料送至工作台，此过程不需要人工看管，通过人机界面直接监视与控制装置的运作。
　　本系统由3部分组成，在送料系统完成送料以后，步进电机系统才能检测到信号，否则就无法工作;当步进电机系统将原料送到指定位置时，电机系统才会有信号得以工作。
　　2控制方法及其实现
　　2.1步进电机系统
　　步进电机是将得到的电信号脉冲转换为角位移信号，即得到1个脉冲、前进1个角度。电机停止的位置、转动的速度取决于脉冲信号的脉冲数和频率，负载对其不产生影响。当有脉冲信号传来的时候，步进电机转子便前进一个角度，称为步距角，因此控制步进电机的转动就是控制脉冲的数量;同时，配合频率的改变来控制步进电机的转动方向和转速。
　　在本自动系统中，单片机发出控制脉冲以控制芯片ULA2803，启动步进电机完成送料过程;单片机接收传感器发来的信号，不断地向步进电机发出脉冲;步进电机接收脉冲并运转，运送椰子到达指定位置后，步进电机停止转动;同时，机械手将指定位置上的原料转移，单片机再次发出信号，步进电机重复以上工作。
　　2.2单片机控制系统
　　单片机系统是以单片机芯片为中心而组建的计算机应用系统，而单片机本身由CPU、数据存储器RAM、特殊功能寄存器、程序存储器ROM、定时器/计数器及中断系统等功能部件组成。也就是说，单片机组成的系统具有分析计算的功能，能够对接收的信息进行处理并且能控制下一个动作的执行。
　　基于单片机的自动系统由芯片STC89 C51、芯片ULA2803调控，合理地调试步进电机、送料机、转移装置的先后运行。
　　2.3控制输入I/O接线
　　本系统的启动和运作大多都是通过传感器发出信号，由单片机分析并执行信号，所以信号与操作之间是一一对应的。控制送料装置的送料后，其自动完成整个的送料过程，不受其它条件的影响;步进电机接收信号来确定它是否转动，而步进电机的转动与否又与转移装置的工作有关;当转移装置开始工作后，期间接收信号并完成相应的工作，主要由工作台发出的信号决定装置是否通电，在此前提下转移装置才能完成其它的工作。
　　3控制要求及效果
　　自动椰子上料机的控制部分是基于单片机和ULA2803芯片的功能而设计的，所以步进电机以及整个上料机构中其它的电机都是按照设计的程序进行的。步进电机的控制主要运用中断方式，使上料机在运行时可以随时改变步进电机的运行方式。步进电机从启动到停止这一过程是一个先加速、后减速的过程，并且加速度越小冲击越小、动作运行越小，且越平稳。因此，步进电机的工作一般要经历以下的运动过程:加速-恒速(高速)-减速-恒速(低速)-停止。对于系统的信号传递与控制，都是按照送料机构运行的先后顺序进行的，电源开关打开即自动过程开始进行，只有当料斗里面有原料向传送带传输的时候，步进电机才能够不停地运转。当剥椰台没有压力的时候，才能由传感器传递信号控制机械手运作。在传送带上指定位置，若没有原料时，步进电机才能运动，此信号优先于挡板处传感器传递的信号。只有满足上述要求，才能保证上料机构安全、自动地运行。
　　4结语
　　基于海南椰子产业发展的需求，设计了一种新型全自动椰子上料机，以及上料机的控制系统、主要结构和步进电机系统。从椰子投料到椰子送上工作台，实现了全自动的控制，不仅节省劳动力、缩短劳动时间，而且解决了人工操作存在的问题，进一步提高了生产效率，从而为提高椰子利用率、扩大经济效益和促进椰子产业的发展奠定良好基础。