CN110674913A - 一种手摇式绕线机自动计数装置 - Google Patents

Abstract

一种手摇式绕线机自动计数装置，包括：硬件系统、软件系统和绕制夹具。硬件系统以单片机为控制核心，利用磁性开关来感应手摇式绕线机的绕制状态。绕线机每转动一圈，磁性开关完成一次通断操作，并向单片机发送一次中断信号，单片机内部中断每触发一次，计数数值便相应的改变一次，并通过显示模块显示出来。硬件系统具备调整按键，手动调节计数数值。软件系统完成对中断的判断，根据判断结果完成计数数值的相应调整。绕制夹具确保磁性开关在手摇绕线机上牢固安装。本发明实现了手摇式绕线机自动计数功能，而且满足线圈在各种绕制速度时的计数要求，并且计数精度高、工作稳定，重量轻，体积小，便于保管和运输。

Description

一种手摇式绕线机自动计数装置

技术领域

本发明涉及一种自动计数装置。

背景技术

近年来，随着生产任务的不断增长，电子线圈类产品的用量越来越大，因此，也更需要进行完整、细致的生产，从而确保产品质量的可靠。而目前电子线圈类产品在进行线圈绕制过程中，大量产品仍然采用手摇式绕线机进行绕制。手摇式绕线机在线圈绕制过程中采用计数齿轮组计数，这种计数方式在工业产品中被广泛应用。绕制时，通过转动轴齿轮与计数齿轮轮齿相互扣住来传递转动轴的转动情况，然后通过人工读取各个计数齿轮上指针所指示的刻度来控制线圈的绕制匝数。这种计数方式在实际生产过程中会存在一定的偏差，而且齿轮的制造水平也会直接影响到计数精度，因此，很容易引起多绕或少绕的现象，尤其是在生产过程出现停顿的情况下，常常会出现绕制误差。落后的计数方式已不能及时的体现线圈的绕制状态，同时在绕制过程中反复观察计数齿轮的指针刻度很容易干扰操作者的专注度。鉴于这种情况，研制出一种手摇式绕线机自动计数装置可以大大提高电子线圈类产品的绕制精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种手摇式绕线机自动计数装置，计数准确，按键操作精确，不仅提高了劳动效率，减少了线圈绕制的繁琐过程，避免了人为操作错误，而且操作简单，计数准确，重量轻，体积小，便于保管和运输。

本发明所采用的技术方案是：一种手摇式绕线机自动计数装置，包括硬件系统、软件系统、绕制夹具；

硬件系统包括单片机、磁性开关、LCD显示模块、调整按键和电源；

单片机接收通过调整按键和磁性开关控制的高、低电平输入；当绕线机每转动一圈，磁性开关完成一次通断操作，并以中断的方式向单片机发送信号，单片机内部中断每触发一次，计数数值便自动加1，单片机通过调整按键实现计数数值的“+1”、“-1”和“清零”功能，计数数值通过LCD显示模块显示，电源分别为单片机、磁性开关、LCD显示模块、调整按键供电；

软件系统搭载在单片机中；软件系统包括系统初始设置模块、按键动作判断模块、显示模块；在系统初始设置模块中完成单片机相关端口定义、函数初始值设置、显示模块写操作时序控制、显示模块写地址设置；在按键动作判断模块中，根据磁性开关和不同调整按键的动作来判断应完成“+1”、“-1”或“清零”的动作，并对计数数值进行相应的修改；显示模块将计数数值按照设置的格式显示；

绕制夹具通过中心的通孔固定于绕线机主转动轴末端，在绕制夹具的平面上设置安装槽，在安装槽中安装磁性开关的感应磁铁。

硬件系统包括单片机U1，磁性开关K1，LCD显示模块LCD1，调整按键K2～K4，电容C1～C3，晶振X1，电阻R1、R2和电源；单片机U1的INT0端通过磁性开关K1与电源的地连接；单片机U1的INT1端通过调整按键K2与电源的地连接；单片机U1的P1.4端通过调整按键K3与电源的正输出连接；单片机U1的XTAL2端、XTAL1端分别接晶振X1的两端，然后再分别通过电容C2、C3与电源的地连接；单片机U1的RESET端分别接调整按键K4、电容C1、电阻R1，调整按键K4、电容C1与电源的正输出连接，电阻R1与电源的地连接；单片机U1的P2.0～P2.7端分别与LCD显示模块LCD1的D0～D7端连接；单片机U1的P1.1端、P1.2端、P1.3端分别与LCD显示模块LCD1的RS、RW、E端连接；LCD显示模块LCD1的VSS端与电源的地连接；LCD显示模块LCD1的VDD端与电源的正输出连接；LCD显示模块LCD1的V0端与电位计RW的活动端连接，电位计RW的两个固定端分别与电源的正输出和地连接；LCD显示模块LCD1的A端通过电阻R2与电源的正输出连接；LCD显示模块LCD1的K端与电源的地连接。

当磁性开关K1导通时，低电平接至单片机的中断接口，单片机触发一次中断，内部的计数数值进行一次+1的操作。

调整按键K2、调整按键K3与单片机的I/O口连接，调整按键每按动一次，单片机上相应的I/O口便触发电平一次，再通过软件系统实现相应的“+1”或者“-1”功能，实现一次计数的调整。

调整按键K4为手动复位按键，按动调整按键K4，单片机复位输入端RST上加入高电平，实现一次复位操作，计数数值恢复原始状态，计数数值为零，实现计数数值“清零”功能。

所述磁性开关采用干簧管。绕制夹具为圆形平板结构。所述单片机采用宏晶STC89C52RC或采用支持MCS-51产品指令的单片机。电源采用+5V直流电源。所述LCD显示模块采用1602LCD显示模块。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明通过磁性开关并结合单片机的强大功能，实现手摇式绕线机在绕制过程中的自动计数功能；

(2)本发明利用LCD显示模块将所记录的绕制匝数显示出来，显示模块体积小、功耗低、显示容量大、接口简单、操作方便，并且数值显示清晰、简洁，便于操作者观察；

(3)本发明根据手摇式绕线机的结构特点研制出专用的绕制夹具，不仅能够将感应磁铁牢固的固定在手摇式绕线机上，而且不影响手摇式绕线机的正常操作；

(4)本发明磁性开关选用干簧管，干簧管为无源式接近开关，不仅在灵敏度上满足感应手摇式绕线机绕制状态的需要，而且无需外部电源供电，连接快捷。

(5)本发明使用宏晶STC89C52RC或支持MCS-51产品指令的单片机作为核心控制部件，不仅价格低廉、性能可靠，而且便于烧写程序；

(6)本发明设置三个调整按键，分别实现计数数值的“+1”、“-1”和“清零”功能，使装置在实现计数功能的同时还具备一定的调整功能；在软件部分采用C语言编程，模块化设计，不仅便于功能的实现，而且对于以后功能的进一步扩展奠定了一定的基础；

(7)本发明由于单片机的计数频率和LCD显示模块的显示频率都较快，可以很好的满足手摇式绕线机在快速转动时的计数要求，并且计数精度稳定可靠；

(8)本发明采用+5V标准直流电压供电，在供电设备上可以采用电池组、稳压电源、移动电源等多种方式。因为使用的均为低功耗元器件，所以可以保证长时间稳定、可靠的运行；

(9)本发明使用轻触按键作为调整按键。轻触开关行程短、接触电阻小、操作准确，可以有效的避免在操作过程中的抖动，从而提高数值调整时的计数精度；

(10)本发明对老旧设备进行自动化，信息化，智能化的改造是生产单位的广泛需求，通过本发明的研发和使用，符合现代化生产发展的规律。

附图说明

图1为手摇式绕线机自动计数装置硬件系统框图；

图2为电路原理图；

图3为程序流程图；

图4为绕制夹具结构图；

图5为绕制夹具安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

如图1所示，一种用于手摇式绕线机的自动计数装置，由硬件系统、软件系统和绕制夹具三部分组成。其中硬件系统主要包括单片机、磁性开关、LCD显示模块、调整按键和+5V电源；软件系统采用C语言编程，根据电路原理进行了程序模块化设计，包括系统初始设置模块、按键动作判断模块、显示模块；绕制夹具是根据手摇式绕线机的结构特点制作的专门用于固定磁性开关的夹具。

硬件系统包括单片机、磁性开关、LCD显示模块、调整按键和+5V电源。硬件系统在工作过程中，单片机接收外部通过调整按键和磁性开关控制的高、低电平输入。当绕线机每转动一圈，磁性开关完成一次通断操作，并以中断的方式向单片机发送信号，单片机内部中断每触发一次，计数数值便自动加1，同时，在工作过程中还可以通过调整按键分别实现计数数值的“+1”、“-1”和“清零”功能，最后计数数值通过LCD显示模块显示出来。

单片机U1的12引脚(INT0)通过磁性开关K1与+5V电源的地连接；单片机U1的13引脚(INT1)通过调整按键K2与+5V电源的地连接；单片机U1的5引脚(P1.4)通过调整按键K3与+5V电源的+5V输出连接；单片机U1的18引脚(XTAL2)、19引脚(XTAL1)分别接晶振X1的两端，然后再分别通过电容C2、C3与+5V电源的地连接；单片机U1的9引脚(RESET)分别接调整按键K4、电容C1、电阻R1，然后调整按键K4、电容C1与+5V电源的+5V输出连接，电阻R1与+5V电源的地连接；单片机U1的21引脚～28引脚(P2.0～P2.7)分别与LCD显示模块LCD1的7引脚～14引脚(D0～D7)连接；单片机U1的2引脚(P1.1)、3引脚(P1.2)、4引脚(P1.3)分别与LCD显示模块LCD1的4引脚(RS)、5引脚(RW)、6引脚(E)连接；LCD显示模块LCD1的1引脚(VSS)与+5V电源的地连接；LCD显示模块LCD1的2引脚(VDD)与+5V电源的+5V输出连接；LCD显示模块LCD1的3引脚(V0)与电位计RW的活动端连接，电位计RW的两个固定端分别与+5V电源的+5V输出和地连接；LCD显示模块LCD1的15引脚(A)通过电阻R2与+5V电源的+5V输出连接；LCD显示模块LCD1的16引脚(K)与+5V电源的地连接。

软件系统包括系统初始设置模块、按键动作判断模块、显示模块。软件系统工作时，首先在系统初始设置模块中，完成单片机相关端口定义、函数初始值设置、显示模块写操作时序控制、显示模块写地址设置等工作；然后在按键动作判断模块中，根据不同调整按键的动作来判断系统应完成“+1”、“-1”还是“清零”，并将计数数值进行相应的修改；最后在显示模块中，将计数数值按照设置好的格式显示出来。

绕制夹具外观为圆形，通过中心的通孔固定于手摇式绕线机主转动轴的后方，在圆形平面上设置一个圆形的安装槽，可放置磁性开关中的感应磁铁。

磁性开关采用干簧管。单片机采用宏晶STC89C52RC或支持MCS-51产品指令的单片机。LCD显示模块采用1602LCD显示模块。

如图2所示，在硬件系统中使用干簧管作为装置的磁性开关K1。在与安装在手摇式绕线机主转动轴的绕制夹具上放置一个感应磁铁。手摇式绕线机每转动一圈，磁铁便感应一次磁性开关K1，磁性开关K1也相应的完成一次通断。当磁性开关K1导通时，低电平接至单片机STC89C52RC的中断接口，单片机STC89C52RC便触发一次中断，内部的计数数值进行一次+1的操作。同时，在硬件系统中调整按键K2、调整按键K3，与单片机的I/O口连接，按键每按动一次，单片机上相应的I/O口便触发电平一次，再通过软件实现相应的“+1”或者“-1”功能，从而实现一次计数的调整。调整按键K4为手动复位按键。按动调整按键K4，单片机复位输入端RST上加入高电平，实现一次复位操作，计数数值恢复原始状态，计数数值为零，从而实现计数数值“清零”功能。以上“+1”、“-1”和“清零”功能实现后计数数值都通过1602LCD显示模块显示出来。

如图3所示，软件系统采用C语言编程，模块化设计。根据单片机STC89C52RC和显示模块LCD1602的特点，分为系统初始设置模块、按键动作判断模块、显示模块；。

软件系统在开始运行时首先运行系统初始设置模块。在系统初始设置模块中，系统根据硬件系统的连接完成单片机各个相关端口的定义，并对系统中的各个函数的初始值进行设置，然后根据1602显示模块的特点对该模块的写操作时序和写地址进行相关设置。系统初始设置模块完成后，系统进入按键动作判断模块，单片机STC89C52RC开始判断磁性开关或者调整按键是否被触发。当磁性开关触发一次即手摇式绕线机转动一圈、调整按键K2按动一次时，系统中记录计数数值的变量便完成一次自动“+1”的运算；当调整按键K3按动一次时，系统中记录计数数值的变量便完成一次自动“-1”的运算；当调整按键K4被按动时，系统重新运行系统初始设置模块，记录数值的变量被清零。按键动作判断模块每完成一次磁性开关触发或按键按动后，显示模块便将单片机STC89C52RC中记录的计数数值传送至1602液晶显示模块中，将当前的计数数值即线圈匝数值显示出来。

如图4所示，根据手摇式绕线机的结构特点、线圈的安装方式，绕制夹具具有如下特点：

(1)绕制夹具能够紧固的安装在手摇式绕线机的主转动轴上，同时又不会影响手摇式绕线机的正常绕制；

(2)绕制夹具能够准确反映手摇式绕线机的转动情况，手摇式绕线机转动一圈，绕制夹具也转动一圈；

(3)磁性开关的感应磁铁能够牢固的固定在绕制夹具上，转动过程中感应磁铁不会出现松动、移动的情况；

(4)便于磁性开关与感应磁铁之间的相互作用。

如图5所示，接近开关如图所示安装在手摇式绕线机上，即能保证正常感应手摇式绕线机的绕制状态，又能确保不影响电子线圈类产品的正常绕制。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.一种手摇式绕线机自动计数装置，其特征在于，包括硬件系统、软件系统、绕制夹具；

硬件系统包括单片机、磁性开关、LCD显示模块、调整按键和电源；

单片机接收通过调整按键和磁性开关控制的高、低电平输入；当绕线机每转动一圈，磁性开关完成一次通断操作，并以中断的方式向单片机发送信号，单片机内部中断每触发一次，计数数值便自动加1，单片机通过调整按键实现计数数值的“+1”、“-1”和“清零”功能，计数数值通过LCD显示模块显示，电源分别为单片机、磁性开关、LCD显示模块、调整按键供电；

软件系统搭载在单片机中；软件系统包括系统初始设置模块、按键动作判断模块、显示模块；在系统初始设置模块中完成单片机相关端口定义、函数初始值设置、显示模块写操作时序控制、显示模块写地址设置；在按键动作判断模块中，根据磁性开关和不同调整按键的动作来判断应完成“+1”、“-1”或“清零”的动作，并对计数数值进行相应的修改；显示模块将计数数值按照设置的格式显示；

绕制夹具通过中心的通孔固定于绕线机主转动轴末端，在绕制夹具的平面上设置安装槽，在安装槽中安装磁性开关的感应磁铁。

2.根据权利要求1所述的一种手摇式绕线机自动计数装置，其特征在于，硬件系统包括单片机U1，磁性开关K1，LCD显示模块LCD1，调整按键K2～K4，电容C1～C3，晶振X1，电阻R1、R2和电源；单片机U1的INT0端通过磁性开关K1与电源的地连接；单片机U1的INT1端通过调整按键K2与电源的地连接；单片机U1的P1.4端通过调整按键K3与电源的正输出连接；单片机U1的XTAL2端、XTAL1端分别接晶振X1的两端，然后再分别通过电容C2、C3与电源的地连接；单片机U1的RESET端分别接调整按键K4、电容C1、电阻R1，调整按键K4、电容C1与电源的正输出连接，电阻R1与电源的地连接；单片机U1的P2.0～P2.7端分别与LCD显示模块LCD1的D0～D7端连接；单片机U1的P1.1端、P1.2端、P1.3端分别与LCD显示模块LCD1的RS、RW、E端连接；LCD显示模块LCD1的VSS端与电源的地连接；LCD显示模块LCD1的VDD端与电源的正输出连接；LCD显示模块LCD1的V0端与电位计RW的活动端连接，电位计RW的两个固定端分别与电源的正输出和地连接；LCD显示模块LCD1的A端通过电阻R2与电源的正输出连接；LCD显示模块LCD1的K端与电源的地连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种手摇式绕线机自动计数装置，其特征在于，当磁性开关K1导通时，低电平接至单片机的中断接口，单片机触发一次中断，内部的计数数值进行一次+1的操作。

4.根据权利要求3所述的一种手摇式绕线机自动计数装置，其特征在于，调整按键K2、调整按键K3与单片机的I/O口连接，调整按键每按动一次，单片机上相应的I/O口便触发电平一次，再通过软件系统实现相应的“+1”或者“-1”功能，实现一次计数的调整。

5.根据权利要求4所述的一种手摇式绕线机自动计数装置，其特征在于，调整按键K4为手动复位按键，按动调整按键K4，单片机复位输入端RST上加入高电平，实现一次复位操作，计数数值恢复原始状态，计数数值为零，实现计数数值“清零”功能。

6.根据权利要求1所述的一种手摇式绕线机自动计数装置，其特征在于，所述磁性开关采用干簧管。

7.根据权利要求1所述的一种手摇式绕线机自动计数装置，其特征在于，绕制夹具为圆形平板结构。

8.根据权利要求1所述的一种手摇式绕线机自动计数装置，其特征在于，所述单片机采用宏晶STC89C52RC或采用支持MCS-51产品指令的单片机。

9.根据权利要求1所述的一种手摇式绕线机自动计数装置，其特征在于，电源采用+5V直流电源。

10.根据权利要求1所述的一种手摇式绕线机自动计数装置，其特征在于，所述LCD显示模块采用1602LCD显示模块。

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