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1、摘要防盗标签机控制系统的设计与实现摘要本文设计实现的是防盗磁条标签机控制系统，其中包括了单片机，PLC和人机界面等方面的知识。本文首先介绍的是防盗磁条标签机的工艺要求和发展前景，对于单片机、PLC和人机界面的基本原理做了一个简要的说明，设计了防盗标签机控制系统的框架图和系统的总体结构设计，对PLC的控制电路、89C51单片机系统和触摸屏进行的初步的设计制作。后面对步进电机、PLC控制电路和C51单片机系统进行了硬件设计，设计了触摸屏的原理图，最后编写了单片机和PLC具体控制程序。关键词： PLC；单片机；触摸屏；防盗磁条；标签机常州工学院计算机信息工程学院毕业设计说明书THE DESIGN A
2、ND IMPLEMENTATION OF THE ANTI-THEFT MAGNETIC LABELING MACHINE CONTROL SYSTEMAbstractThis article is designed to achieve an anti-theft magnetic labeling machine control system, including the knowledge of microcontroller, PLC and HMI. This paper describes the process requirements and the development p
3、rospects of the anti-theft magnetic automatic labeling machine, makes a brief description of the basic principles of SCM, PLC and HMI,we designed the systems framework map and the structural design of security tags, then we du an preliminary design of the PLC control circuit, 89C51 microcontroller s
4、ystem and touch screen production. After all we finish the stepper motor, PLC control circuits and C51 microcontroller systems hardware design and the design of the touch screen, finally we prepared the control program of microcontroller and PLC .Key words: PLC；microcomputer ; touch screen ;Anti-the
5、ft magnetic；labeling machine毕业设计说明书目录第1章 绪论11.1 研究背景11.2 研究的目的及意义31.3 研究的主要内容4第2章 PLC和单片机的简介52.1 PLC的简介52.1.1 可编程控制器结构52.1.2 可编程控制器的硬件系统。52.1.3 可编程控制器的软件系统82.1.4 可编程控制器的工作过程和工作原理92.2 89C51单片机的简介122.2.1 89C51单片机的总体结构12第3章 系统设计143.1 系统的总体结构143.2 PLC控制电路设计153.3 89C51单片机系统的设计163.4 触摸屏的设计16第4章 系统硬件设计184.
6、1 送料、切料步进电机的接线设计184.1.1 送料步进电机的接线设计184.1.2 切料步进电机的接线设计194.2 PLC的控制电路设计204.3 89C51单片机控制系统的设计214.4 单片机控制原理图设计22第5章 系统软件设计245.1 89C51单片机的软件设计245.1.1 主程序流程图245.1.2 定时器中断流程图245.1.3 外部中断流程图255.2 PLC的软件设计265.2.1 开机设置初值275.2.2 动作段梯形图设计285.2.3 ERROR段梯形图设计315.2.4 参数设置段梯形图设计315.2.5 错误处理子程序段梯形图设计33结论34致谢35参考文献3
7、6I前言随着科技水平的不断发展，非晶态材料以其自身的优越性能逐渐取代晶态材料而在工业制造中逐渐占据主导地位。在本次的设计中，我们系统的磁条就是由非晶态材料制成的。非晶合金是由超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长序结构。这种非晶合金具有许多独特的优秀性能，如导磁率高、机械应力产生的影响小、隐藏性高、难以仿制等，因此从80年代以来国内外材料科学界的研发重点就是非晶材料。全文共分五章：第一章 绪论，简要介绍一下关于课题的背景及发展状况。第二章主要是有关 PLC和单片机的基础介绍，这些单片机和PLC类型的知识数据可以帮助我们设计系统。第三章 系统方案设计，介绍了系统整个运行
8、过程，每一步的工作内容和原理。第四章 系统硬件设计，介绍的是硬件的设计方案和工作原理，包括一些经常用到的元器件。第五章 系统软件设计，讲述了系统的主流程和各个模块的流程。由于本人的能力和时间问题，无法将所有功能都一一实现，因此本文中不可避免的会出现不足和疏漏，请各位老师指正。III第1章 绪论1.1 研究背景 现代开放式零售模式的普及，实现了商品与顾客的“零距离”接触，为顾客营造了轻松愉悦的购物体验，直接带动了商场人流量与商品销售量大幅度增长。但是接二连三的失窃与内盗已经成为现代零售的一块“心病”。为了降低失窃率，最好的方法就是采用标签-报警系统，防盗标签用于商品在经过探测门时识别商品，防盗标
9、签几乎适用于所有商品。防盗标签既为卖家节省了大量用于防盗的人力成本，又为顾客提供了更为舒适的购物环境。用作磁性标签的磁芯，如果被励磁线圈、饱和交流磁化，就会产生非线形调制，使次级接受线圈中出现高次谐波，利用这一现象，可以构成磁性防盗系统。在此系统中，激励电源为发射线圈提供一个高频电流，使之产生足够强度的激励磁场。接收线圈和发射线圈在空间相距一定的距离，形成一个适当宽度检查通道。当人们携带被检测的物品经过检查通道时，藏在物品中的磁性标签被发射线圈产生的激励磁场饱和磁化。由于磁性标签饱和交流磁化时的非线形调制作用，便会在接收线圈的输出电压中形成高次谐波。一般检测特定谐波存在与否主要是依靠防盗仪来判
10、断是否发生失窃。这种磁性防盗方法，经济、安全，可以广泛用于图书馆、超市等地方。其实际效果与磁性标签的性能关系极大。几年前的磁性标签主要材料是矩磁材料，缺点是隐藏性差、励磁功率大和误报率高，这些缺点对于这种技术的发展和推广是非常不利的。而磁性防盗技术的迅猛发展所依靠的就是非晶态材料的发明。磁性标签如果用非晶态合金材料制做的话不止可以克服传统磁性标签的不足之处，且更具不少长处，如可擦除、难仿制等。因此，由非晶态材料制作而成的磁性标签使得磁性防盗的应用范围从原来的公共图书馆增加到了艺术品陈列馆、百货公司和超级市场等地方。非晶态合金磁性标签的特性：1） 标签材料特殊，仿制极为困难；2） 机械尺寸小，标
11、签的隐藏性大大提高；3） 磁导率高，饱和磁感应强度低，大大降低了励磁功率；4） 磁致伸缩系数小，降低了机械应力对磁性标签性能产生的影响。以上优点可以表明，非晶态合金材料几乎是为磁性标签量身定做的。图书的书脊或者此类类似的地方都可以用来粘贴这种磁性标签且能保持相当好的隐蔽性。磁场一般由发射线圈产生的交变激励磁场和包括地磁场在内的恒定杂散磁场两部分构成的，如果通道中有磁性标签（有另一种磁场进入了检测系统磁场的范围），磁性标签会干扰了原本稳定的磁场导致磁场不稳定，电压的变化被检测器的接收线圈感应到并提示，我们就可以知道未经消磁的磁性标签出现在通道中。典型磁性防盗系统的主要组成部分是励磁线圈、振荡器、
12、接收线圈、电流放大器、接收线圈、选频放大器和报警器。在这个系统中，振荡器产生交流信号转化成交变电流需要经过电流放大器，通过电容传送到励磁线圈上，这样就形成了一个交变磁场用来覆盖整个需要监测的区域。一旦检测信号（由接收线圈产生）发现检查区域中有出现干扰磁场时，经过选频、放大和比较鉴别等步骤转换成适当的控制信号和报警信号，表示监测区域里出现了未经消磁的物品，这样就防止了物品被带出去。以书本举例，书中放入磁性标签后，标签用不干胶纸贴住固定，通过固定对磁性标签产生的束缚力，当未被消磁的磁条进入防盗通道时，磁条被磁化，防盗接收系统将产生的多次谐波处理放大，使报警器开始工作。防盗仪的灵敏度还受到磁性标签的
13、宽度、厚度的影响。 我们最终设计完成的防盗磁条的样品如图11所示：下面是设置的钢带长、段长和段数，设置完后才能进行生产操作。图11 图书防盗磁条示意图如下图12所示，负责传送非晶带的是12、10、9三个光带导向机构，4是负责传送胶带的涨力机构，而8、11是负责拉出钢带的钢扣机构，当开动机器的时候，负责传送钢带的7送钢带机构，当6切钢带机构收到被传送过来的钢带的时候，切钢带机构使被涨力机构传送过来的胶带与钢带压制复合，并切断将满足长度要求的钢带，而与此同时，非晶带正在被12、10、9导向机构传送，在5处与之复合，接下来复合的非晶带、钢带继续被传送，已复合的非晶带、钢带在在3复合机构处被完全复合形
14、成了初步的磁条，非晶磁条被2送料机构把压紧复合传送给1切料机构将磁条切断。在传送磁条的同时传送钢带，因为钢带长比我们所设置的磁带长度短一些，但是送磁条和传送钢带是同步进行的，此时我们给传输钢带的步进电机的脉冲需要比送钢带的短的时候才可以保2个传送可以同时进行，每切完一次钢带继续送钢带，依次循环，当切割四次钢带结束的时候， 1切料机构就切出了一条完成的磁条，此时15落料导板上的就是完整的磁条了。图12 非晶磁条自动标签机的机械总图1.2 研究的目的及意义防盗系统最重要的部分就是非晶磁条，随着信息技术的快速发展，非晶磁条也不断发展。由于非晶磁条未被机械化地大批量生产，导致从全国来看非晶磁条还处于起
15、步阶段，普及率不高，由于缺少成熟的制作工艺，大多数的公司的生产效率非常低，市场上不断加大的需求也无法对这样的生产效率满意。非晶磁条标签机就为了解决非晶磁条生产效率极低的问题而被制造出来。二十一世纪以来，社会安全意识随着经济与社会的迅猛发展而不断增强。非晶标签制作公司能节省大部分的人力和财力就是因为非晶磁条自动标签机控制系统的设计与实现，非晶磁条自动标签机不止为公司提高了生产效率，增加效益，而且带动了工业的更快发展，大力推动了社会的发展。市场需求的膨胀也被大量生产的非晶磁条赶上，使非晶磁条的使用者大大喘了一口气并且提高了收益和信誉度。一切都说明了设计具有接线简单、功能强、抗干扰能力强、通用性好、可靠性高、使用调整（速度参数修改）方便、重量轻、体积小、功耗低等显著优点的“防盗磁条自动标签机”控制系统是具有的重大意义。1.3 研究的主要内容PLC技术是防盗磁条自动标签机控制系统的绝对核心，但是因为PLC有一个不足之处，它只可以控制两个步进电机的正常运行，而完成防盗标签机的设计需要至少四个步进电机，只有两个步进电机远远无法满足设计的需求，需再加两个步进电机，因此只能依靠单片机来控制另外两个步进电机。因为并不是所有人都精通计算
