防盗标签机控制系统设计与实现

毕业设计说明书防 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AbstractTHE DESIGN AND 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 prospects 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 system 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-theft magnetic； labeling machine毕业设计说明书I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 .184.1 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 .22II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 .36III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 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 。1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 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 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 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 。2典 型 磁 性 防 盗 系 统 的 主 要 组 成 部 分 是 励 磁 线 圈 、 振 荡 器 、 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 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 1-1 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 。如 下 图 1-2 所 示 ， 负 责 传 送 非