[发明专利]基于单片机的钢球计数器

权利要求书

1.基于单片机的钢球计数器，其特征在于：该计数器包括机械装置和计数控制系统；所述的机械装置由支架(3)、箱体(9)、导槽(2)、架杆(12)、托杆(8)、横杆(1)组成；所述的计数控制系统由核心控制模块(7)、钢球检测装置、钢球阻隔装置、速度控制装置组成；

箱体(9)固定在支架(3)上，支架(3)用以支撑箱体(9)，所述支架(3)的上部采用能够与箱体(9)配合的直角结构；箱体(9)用于盛放钢球，箱体(9)的底部设有一个斜面(6)，钢球能够顺着斜面(6)向下滚动，在箱体(9)的侧面下方设有一个小口(5)，小口(5)与导槽(2)连接，钢球由此小口(5)进入导槽(2)；导槽(2)的另一端设有横杆(1)，导槽(2)上设有多条流动槽，流动槽为V型结构，在导槽(2)内的各流动槽，钢球被分散，并沿一定轨迹流动，导槽(2)上端尺寸较小，便于与小口(5)完全相连，使钢球均匀地进入各个流动槽，导槽(2)下端尺寸较大，便于在导槽(2)下部安装红外对射传感器(29)，也有助于对尺寸较大的钢球进行计数；架杆(12)焊接在导槽(2)的底部与支架(3)上，架杆(12)用以支撑导槽(2)，架杆(12)上设有减震结构，钢球的高速流动对导槽(2)产生频繁冲击，架杆(12)上的减震结构能够有效减轻这种冲击，延长导槽(2)的使用寿命；托杆(8)设置在箱体(9)的上部，托杆(8)与核心控制模块(7)连接，并起到支撑核心控制模块(7)的作用；

核心控制模块(7)由单片机A(19)、单片机B(20)、液晶显示屏(13)、输入面板(14)组成；单片机A(19)和单片机B(20)固定在核心控制模块(7)内部，单片机A(19)是整个钢球计数器的核心，采用增强型51单片机，单片机B(20)起到控制步进电机(10)的作用；液晶显示屏(13)安装在核心控制模块(7)前面的上部，液晶显示屏(13)与单片机A(19)相连，用于显示每袋粒数值、当前粒数值、总粒数值、袋数值；输入面板(14)位于核心控制模块(7)前面液晶显示屏(13)的正下方，输入面板(14)由四个按键和一个旋钮(30)组成，四个按键分别是启动键(15)、设定键(16)、加号键(17)、减号键(18)，旋钮(30)位于中间位置，与单片机B(20)相连，用以调节步进电机(10)的转速，速度快则计数效率高、精度略低，速度慢则计数精度高、效率略低，因此应根据实际需求调节旋钮(30)；钢球检测装置由八路红外对射传感器(29)组成，固定在导槽(2)下面；每过一个钢球，红外对射传感器(29)产生一个计数脉冲传到单片机A(19)，八路红外对射传感器(29)独立工作，互不影响；红外对射传感器(29)位于阀门正下方，这使得红外对射传感器(29)检测到最后一个钢球通过与阀门D(25)关闭同时进行，减少了多余计数的可能；钢球阻隔装置由电磁阀A(21)、电磁阀B(22)、电磁阀C(23)、电磁阀D(24)、阀门A(28)、阀门B(27)、阀门C(26)、阀门D(25)组成，电磁阀安装在横杆(1)上，各阀门焊接在对应的电磁阀上，单片机A(19)通过电磁继电器控制电磁阀，实现阀门的打开与关闭；速度控制装置由毛刷(4)、步进电机(10)及其伺服控制器(11)组成，用以控制钢球的流动速度，毛刷(4)位于导槽(2)端部与小口(5)的连接处，步进电机(10)安装在箱体(9)上，用以带动毛刷(4)转动，毛刷(4)的转动速度决定钢球的流动速度。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的钢球计数器，其特征在于：钢球计数器运行时，当前粒数值不断增大，若当前粒数值与设定粒数值之差小于30，电磁阀A(21)动作，带动阀门A(28)关闭，关闭四路通道；若当前粒数值与设定粒数值之差小于15，电磁阀B(22)动作，带动阀门B(27)关闭，关闭两路通道；若当前粒数值与设定粒数值之差小于5，电磁阀C(23)动作，带动阀门C(26)关闭，关闭一路通道；若当前粒数值与设定粒数值之差为0，电磁阀D(24)动作，带动阀门D(25)关闭，关闭最后一路通道。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的钢球计数器，其特征在于：在输入面板(14)上按下“设定”(16)按键，每袋粒数值最右一位数字有光标闪烁，通过调节加号键(17)、减号键(18)按键，用以选择0～9内的任意数字作为光标闪烁位的值，再次按下设定键(16)，光标左移一位，从而设定下一位的值，由此实现对每袋粒数值得设定。

4.根据权利要求1所述的基于单片机的钢球计数器，其特征在于：将部分4mm的钢球分袋封装，每袋100粒钢球，可按如下步骤进行操作；按下电源开关，进入初始化状态，液晶显示屏(13)显示“每袋粒数000000”、“当前粒数000000”、“总粒数0000000000”、“袋数000000”；通过调节输入面板(14)上的“设定”(16)、“加”(17)、“减”(18)三个按键，设定每袋粒数为“000100”；按下输入面板(14)上的“启动”(15)按键，电磁阀A(21)、电磁阀B(22)、电磁阀C(23)、电磁阀D(24)动作，控制阀门A(28)、阀门B(27)、阀门C(26)、阀门D(25)打开，同时单片机A(19)向单片机B(20)发送高电平信号，单片机B(20)产生一个PWM信号输送到步进电机伺服控制器(11)，步进电机(10)开始运行，毛刷(4)开始转动，钢球开始向下滚动，流经导槽(2)，每过一个钢球，红外对射传感器(29)都会检测到，并产生计数脉冲，计数脉冲传到单片机A(19)的信号输入接口，单片机A(19)的内部计数器计数，并将计数数值存储在单片机A(19)内部的寄存器中，同时将计数数值在液晶屏(13)上当前粒数位置和总粒数位置显示；随着当前粒数值与设定粒数值的不断接近，当当前粒数值为70时，电磁阀A(21)动作，带动阀门A(28)关闭，关闭4路通道；当当前粒数值为85时，电磁阀B(22)动作，带动阀门B(27)关闭，关闭2路通道；当当前粒数值为95时，电磁阀C(23)动作，带动阀门C(26)关闭，关闭1路通道；当当前粒数值为100时，电磁阀D(24)动作，带动阀门D(25)关闭，关闭最后1路通道；阀门D(25)关闭的同时，袋数加1，单片机A(19)向单片机B(20)发送低电平信号，单片机B(20)将步进电机伺服控制器(11)使能位置零，步进电机(10)停止运行，此时，导槽(2)下方收集到的钢球数量就是之前设定好的每袋粒数值；再次按下启动按键，当前粒数清零，总粒数不清零，步进电机(10)再次运行，电磁阀A(21)、电磁阀B(22)、电磁阀C(23)、电磁阀D(24)动作，控制阀门A(28)、阀门B(27)、阀门C(26)、阀门D(25)打开，重复上述步骤。