基于AVR的底片自動定位系統的設計

摘要：為了實現底片張數定位以及自動統計、自動片尾檢測、底片張數存儲的功能，設計了一種基于AVR單片機控制的底片自動定位系統的方案與軟硬件實現，分析了該系統的硬件組成和軟件程序流程，由鍵盤／顯示模塊、光電傳感器、電機驅動和電源供電模塊組成。測試結果表明，該系統具有結構簡單、操作簡便、性價比高、體積小，自動化程度高等特點。
關鍵詞：AVR；單片機；直流電機；自動定位

O 引言
在底片判讀過程中，經常會要求對底片張數的統計及對不同位置的底片進行自動定位，以方便查找和放大等工作。該底片自動查找系統就是為了實現這些功能而設計的一種全自動間隔檢索設備；本設計主要是為了解決底片查找時，人工方式所產生效率低的問題，而設計的一種實用系統，從而能有效地提高生產效益。其實現功能如下：若按下自動鍵，此時進行剛上電的數照片動作，會自動數出一共有多少張底片；在這個過程中按下停止鍵時電機停止，再按一次自動鍵，恢復正常數照片動作；若按下存儲鍵會存儲當前的張數；當底片到片尾時電機自動停轉，同時會顯示總的張數。此時按下模式鍵可進入設置所要的照片張數和所需速度；共三級速度，可用增鍵與減鍵調整；通過增鍵與減鍵調到想看的張數后，按下確認鍵，自動調整到所設張數。在停止時按下存儲鍵會進入所存儲張數狀態，通過存儲增鍵與存儲減鍵調到已存儲的地址單元對應的張數；有30個存儲的地址單元可供存儲不同的張數；按下存儲翻看鍵將會自動調整到所存儲張數。系統能方便找到
所想要的底片，從而對底片進行放大等處理。

1 控制系統的組成及工作原理
本控制系統采用了Atmega 16L控制，Atmel公司生產的Atmega 16L是一款比較理想的芯片，它的內部集成了較大容量的存儲器和豐富強大的硬件接口電路，具備了AVR高檔單片機的MEGE系列的全部性能和特點：具有豐富的片內資源，使系統簡潔可靠；運算速度快，能達到1MI PS的處理速度，有利于實現智能控制算法；AVR單片機中的mega系列具有超強的抗干擾能力，增強了產品的安全可靠性；具有高效、廉價的高級語言開發環境，便于功能的擴展與變更，極大地縮短了開發周期。內部有16 KB的FLASH存儲器，1 KB的SRAM，可方便地反復擦寫、修改程序，由于外部不用擴展程序存儲器，可以簡化電路設計，并且包含PWM信號輸出，非常適合本系統的開發。由于利用了芯片的在系統編程(IS P)功能，因此不需要移動芯片。在軟件設計時設計成：一旦代碼文件被重新編過，即自動下載到芯片，并自動復位運行，是真正的“所編即所得”。
整個系統包括：單片機供電電源模塊，數碼管顯示模塊，正反向控制模塊，按鍵模塊，控制信號轉化模塊，檢測板模塊。其工作原理如圖1所示。

系統采用光電傳感器來對底片間隔的信號進行采集，光電傳感器是以光電效應為基礎，將光信號轉換為電信號的傳感器。當傳感器檢測到滿足條件的被測底片間隔的信號時，立即停止產生PWM波，讓底片停在滿足條件的位置，接著可以對滿足條件的底片進行處理，AVR單片機可以產生PWM波，經過功率組件LMD18200實現對電機的全數字化驅動，能量利用率接近100 ％。為了實現對直流電機精確的控制，必須實時采集底片的位置和電機的速度。對直流電機進行的控制是通過單片機對光電器件輸出脈沖的計數，準確獲知位置信息而實現的。