大张钞票离线检测解析装置的研制与开发

论文摘要

大张钞票离线检测解析装置是离线检测控制过程中进行生产工艺和质量检测控制的关键设备之一,不仅为实现生产过程自动化、质量监测的数字化、信息管理的现代化打下了坚实的基础,同时也大大减轻了岗位工人的劳动强度,提高了生产效率和产品的成品率。因此,研制一套稳定可靠,技术先进的大张钞票离线检测解析装置实为必要。 本文所述大张钞票离线检测解析装置是在从德国进口的大张钞票离线检测无损喷码标废系统的基础上,采用了高速、可靠的单片机为核心模块组成的检测解析控制装置。对原系统进行了实时仿真、对喷码机实时控制、对多通道重要的运行参数进行了实时检测,对原系统通讯协议进行了解析以及各种故障报警仿真。 本文在深入分析原大张钞票离线检测无损喷码标废系统的结构、信号、工艺过程的基础上,设计了大张钞票离线检测解析装置,对该装置的总体结构、方案、软硬件、实验与调试以及抗干扰措施等几个方面进行了论述。 本文重点叙述了装置在硬件设计中采用模拟电路技术、数字电路技术进行了对各种通道电器结构的计算与设计;软件设计中在对原系统的时序分析基础上,建立相应的算法进行软件设计,解决了对繁多信号高速的实时性、准确性,并且对软硬件抗干扰进行了研究与设计。为了提高该装置的适用性、可靠性、对现场所需的各种信号进行了时序分析以及硬件、软件的实验仿真。使研制开发的大张钞票离线检测解析装置达到了用户生产要求。 该装置由七台高速单片机为核心模块组成,通过与原系统隔离保护、串口

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 课题背景及其意义
• 1.2 检测技术在国内外的发展状况
• 1.3 课题的来源和研究内容
• 2 大张钞票离线检测解析装置的总体方案设计
• 2.1 原大张钞票离线检测控制系统结构框图
• 2.2 原大张钞票离线检测控制系统工艺过程
• 2.3 大张钞票离线检测解析装置方案设计
• 2.3.1 方案设计比较
• 2.3.1.1 工控机组合的检测解析装置
• 2.3.1.2 普通单片机组合的检测解析装置
• 2.3.1.3 高速专用计算机组合的检测解析装置
• 2.3.2 大张钞票离线检测解析装置的设计
• 2.3.2.1 大张钞票离线检测解析装置的设计要求
• 2.3.2.2 张离线检测解析装置的设计内容
• 2.3.2.3 大张钞票离线检测解析装置设计的技术指标
• 3 大张钞票离线检测解析装置的硬件设计
• 3.1 高速单片机在设计中的确定
• 3.2 主控芯片的选择
• 3.2.1 C8051F020高速单片机主要资源
• 3.2.2 C8051F020高速单片机主要特性
• 3.3 复位和外振荡器电路设计
• 3.3.1 复位电路设计
• 3.3.2 外振荡器电路设计
• 3.4 检测起始信号电路设计
• 3.4.1 光纤传感器的应用
• 3.4.1 旋转编码器的应用
• 3.5 驱动信号和校验信号电路设计
• 3.5.1 驱动信号电路设计
• 3.5.2 校验信号电路设计
• 3.6 通讯接口电路设计
• 3.6.1 RS232机械特性
• 3.6.2 RS232电气特性
• 3.6.3 RS232信号连接
• 3.6.4 接口电路设计
• 3.7 数据存储电路设计
• 3.8 电源模块电路设计
• 3.9 3.3V和 SV逻辑接口设计
• 3.9.1 SV TTL输出驱动3.3V TTL输入
• 3.9.2 3.3V输入驱动 5V TTL输入
• 3.9.3 5V CMOS输出驱动3.3V TTL输入
• 3.9.4 3.3V输出驱动 5V CMOS输入
• 3.10 故障报警电路设计
• 3.10.1 单稳态触发器原理
• 3.10.2 集成单稳态触发器74LS121
• 3.10.3 集成单稳态触发器在故障报警电路设计中的应用
• 3.10.4 系统故障报警的电气控制电路设计
• 4 大张钞票离线检测解析装置的软件设计
• 4.1 单片机编程语言的选择
• 4.2 软件设计模块分类
• 4.3 检测起始信号模块软件设计
• 4.3.1 高速单片机初始化配置问题
• 4.3.2 系统时钟的配置和初始化
• 4.3.3 产品与数据信息时序分析
• 4.3.4 检测起始信号时序的分析
• 4.3.5 检测起始信号软件设计
• 4.4 驱动信号与检验信号处理软件设计
• 4.4.1 驱动信号与校验信号的实时时序分析
• 4.4.2 驱动信号处理的软件设计
• 4.4.3 校验信号处理的软件设计
• 4.4.4 数据外部存储处理
• 4.5 示教检测模块软件设计
• 4.6 故障报警模块软件设计
• 4.6.1 定时器的初始化
• 4.6.2 定时器中断处理实现故障报警
• 4.7 通讯协议解析模块软件设计
• 4.7.1 串口通讯相关硬件协议
• 4.7.2 串口通讯相关软件协议
• 4.7.3 原系统通讯协议解析要求
• 4.7.4 原系统通讯协议
• 4.7.5 高速单片机 C8051F020的串口通讯方式
• 4.7.6 C8051F020芯片 UARTO波特率发生器的配置
• 4.7.7 串口通讯的软件实现
• 4.7.8 通讯协议解析的软件实现
• 4.8 软件设计中的技巧
• 5 大张钞票离线检测解析装置的实验与调试
• 5.1 软件调试
• 5.1.1 开发工具的使用
• 5.1.2 软件调试步骤及方法
• 5.2 通讯协议解析实验
• 5.3 模拟现场检测实验的硬件电路设计
• 5.4 模拟现场实验的软件设计
• 5.4.1 模拟现场检测实验的时序分析
• 5.4.2 模拟现场检测实验的软件设计
• 5.5 实验与调试中遇到一些问题的解决
• 5.5.1 串行适配器 EC2使用注意事项
• 5.5.2 如何安装动态链接库问题
• 5.5.3 定时器的计时时钟的最大频率问题
• 5.5.4 片内/外振荡器稳定性问题
• 5.5.5 端口I/O应用的注意问题
• 5.5.6 串行口应用问题
• 5.5.7 电源管理应用问题
• 6 设计中抗干扰问题的研究
• 6.1 抗干扰的重要性
• 6.2 抗干扰分类
• 6.3 抗干扰的几大原则
• 6.4 硬件抗干扰设计
• 6.4.1 C8051F020芯片配置与抗干扰设计
• 6.4.2 印制电路板抗干扰设计
• 6.5 软件抗干扰设计
• 7 结论
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间主研和参与的主要科研项目
• 附录2 攻读硕士学位期间发表的论文
• 声明
• 致谢