基于單片機的藥丸自動計數(shù)系統(tǒng)設計

范昭君

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西西安 710300）

0 引言

隨著社會的進步和發(fā)展，人民日益注重個人的健康問題，藥品的種類和數(shù)量需求急劇加大，接踵而至的是藥品的包裝問題。據(jù)統(tǒng)計，社會上藥品中瓶裝藥品的占比大概在40%。瓶裝藥丸的個數(shù)是衡量藥品質(zhì)量的一個重要的指標，目前在藥品生產(chǎn)線中常采用人工計數(shù)法和電子計數(shù)法完成藥丸的計數(shù)，若只采用人工計數(shù)不能滿足國家藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范，采用人工計數(shù)準確率、工作效率低。如果可以對傳統(tǒng)的藥物生產(chǎn)線進行改造升級，選取能夠滿足條件的檢測裝置，就能提高藥廠的工作效率和藥品質(zhì)量，從而提升工廠的效益?？焖倬_地對自動生產(chǎn)線上的藥品進行個數(shù)檢測技術成為一個亟待解決的問題。

伴隨科技的進步，越來越多的基于單片機的計數(shù)系統(tǒng)用其直觀、精確的特點，被越來越多的應用于自動生產(chǎn)線中[1，2]。設計的計數(shù)器以STC89C51為核心控制單元，用于測量藥丸流水線上的生產(chǎn)的數(shù)量，采用紅外對射式方式，紅外發(fā)射管發(fā)出紅外光線，當有藥丸擋住紅外光線時，接收管沒有接收到紅外光信號，放大器將輸出低電平，同時將這個電平信號作為外部中斷0的觸發(fā)信號，送入單片機進行計數(shù)控制，當計數(shù)滿30，則驅動數(shù)碼顯示電路更新數(shù)值。

1 系統(tǒng)設計

1.1 任務要求

藥丸生產(chǎn)線的結構如圖1所示，其主要功能模塊包括4個部分，分別是：閥門控制電路、履帶電機控制電路、藥丸檢測電路以及顯示電路。在藥丸生產(chǎn)線中的重要組成部分是藥丸檢測電路，其主要的檢測元件是紅外傳感器，當有藥丸通過漏斗頸時，就會觸發(fā)紅外光電傳感器，從而完成計數(shù)；當計數(shù)的值為30時，控制閥門閉合，藥丸瓶數(shù)計數(shù)值加1，已裝好藥丸的瓶數(shù)顯示數(shù)值更新，再來控制履帶動作，目的是運送空瓶到漏斗下，當生產(chǎn)完100瓶之后，顯示數(shù)值回零，從而進入下一個生產(chǎn)周期。

圖1 藥丸生產(chǎn)線

1.2 單片機的選擇

藥丸瓶裝生產(chǎn)線檢測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理上速度要求不是很高，所以可以選擇使用較為普遍的8位機，即美國ATMEL公司開發(fā)的AT89C51單片機，它與由Intel公司開發(fā)80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容，是一種低功耗、高性能的單片機。

（1）主要性能。①與由Intel公司開發(fā)80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容；②有4 kB可在線重復編程的片內(nèi)flash EPROM；③數(shù)據(jù)可以保存10年；④單片機的供電電壓選擇范圍為2.7～6 V；⑤內(nèi)部RAM是128×8位；⑥3級加密保護的ROM；⑦4組可編程的I/O接口；⑧兩個16位的加法定時器/計數(shù)器（T0/T1）；⑨有5個中斷源和2個優(yōu)先級。

（2）AT89C51引腳定義。AT89C51有40個引腳，如圖2所示。設計中的主要使用的引腳說明如下：VCC：40號引腳，為單片機電源的+5 V的高電平接口；P0：P0口32～39引腳是單片機的一組I/O端口；P2：P2口21～28引腳是單片機的一組具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口；P1：P1口1～8引腳是單片機的一組具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口；P3：P3口10～17引腳是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/0端口（準雙向并行I/O口），它還提供復選功能，主要有串行口通信、外部中斷0（INT0）控制、外部中斷1（INT1）控制、定時和計數(shù)器（T0/T1），計時和計數(shù)控制及外部隨機存儲器內(nèi)容的讀取或寫入控制等功能；XTAL1（19）/XTAL2（18）：接外部晶振的引腳，系統(tǒng)中采用的晶振頻率為12 MHz；GND：20號引腳，為單片機電源的0 V的低電平接口。

圖2 AT89C51引腳圖

藥丸計數(shù)系統(tǒng)中用到單片機的計數(shù)功能，計數(shù)器為遞增計數(shù)器，采用的是外部中斷0（INT0）觸發(fā)計數(shù)器，當紅外光電傳感器檢測到信號時（下降沿），計數(shù)器數(shù)值自動加1，當計數(shù)寄存器溢出時，計數(shù)完成，一瓶藥品裝滿，進入下一個周期。

1.3 電路設計

藥丸生產(chǎn)線計數(shù)硬件電路如圖3所示，包括單片機，復位電路，時鐘電路，電源電路、數(shù)碼顯示電路和檢測電路。采用P0口控制1個7段共陽極LED數(shù)碼管的段選控制端，采用P2口控制1個7段共陽極LED數(shù)碼管的段選控制端，紅外光電傳感器用于檢測藥丸的個數(shù)，連接到P3.2端口（外部中斷請求0，INT0）引腳上。檢測到藥丸的個數(shù)為30，觸發(fā)中斷，顯示的數(shù)字加1，在本例中采用晶振頻率是12 MHz。

圖3 藥丸計數(shù)電路

單片機控制藥丸生產(chǎn)線的器件清單見表1。

表1 實物清單

1.4 軟件設計

主要包括3個函數(shù)，主函數(shù)、藥丸瓶數(shù)顯示函數(shù)、計數(shù)函數(shù)。

（1）主函數(shù)。

（2）藥丸瓶數(shù)顯示函數(shù)。采用P0口控制1個7段共陽極LED數(shù)碼管的段選控制端，用于顯示藥丸瓶數(shù)的高位。采用P2口控制1個7段共陽極LED數(shù)碼管的段選控制端，用于顯示藥丸瓶數(shù)的低位。采用二維數(shù)組來存放LED要顯示的數(shù)字“0～9”的字形編碼，計數(shù)值整除10是瓶數(shù)的十位，對10取余是瓶數(shù)的個位。

（3）計數(shù)函數(shù)。紅外光電傳感器用于檢測藥丸的個數(shù)，連接到P3.2端口（外部中斷請求0，）引腳上，當有藥丸落下，P3.2端口檢測到下降沿，觸發(fā)中斷，藥丸計數(shù)個數(shù)加1，檢測到藥丸的個數(shù)為30，瓶數(shù)count顯示的數(shù)字加1。

2 結束語

設計出一種基于AT89C51單片機的藥丸自動檢測系統(tǒng)，采用一對紅外接收管和紅外發(fā)射管作為藥丸的檢測裝置，利用外部中斷實時計數(shù)并顯示在LED屏幕。經(jīng)仿真測試該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、藥丸的實時顯示和計數(shù)等功能，效果良好，具有很高的應用價值和現(xiàn)實意義。