孔德平

摘 要：此智能图书分拣装置由AVR单片机控制，分为分书部分、主传送部分、检测部分、托举部分、副传送部分、矩阵键盘部分和液晶显示部分。各部分通过相互协调运行来实现图书分拣任务。操作简单，结构简单，同时此装置的体积和质量都不大，成本低。有效地提高图书分拣的质量和速度，将会在未来市场赢得先机，因此分拣机的应用前景十分广阔。

关键词：AVR单片机；分拣；检测；图书

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.243

1 总体设计方案

本装置由AVR单片机控制，分为分书部分、主传送部分、检测部分、托举部分、副传送部分、矩阵键盘部分和液晶显示部分。系统结构框为主控制器、水平传送带、垂直传送带、键盘输入、光电开关，系统各部分功能如下：

分书部分：将要分拣的书籍放到传送带上，挡书板可以根据分拣书籍的厚度调节，使图书只能一次传出一本。

主传送部分：主传送带的功能是传送图书。

检测部分：检测部分采用光电传感器，当有书籍在传送带的作用下传送过来，光电传感器检测到之后，将采集的信号传送到单片机中。

托举部分：托举装置由电机来制动，电机正转带动连杆将副传送部分升起，电机反转将副传送装置放下，当检测部分将采集信号传到单片机中后单片机迅速做出处理控制托举部分的电机制动。

副传送部分：副传送部分由电机和转轴连接制成，电机转动带动转轴转动，当书籍传送到指定部位时托举装置升起，带动副传送部分将书托起，再通过转轴的转动将书滑出。

液晶显示部分：液晶显示部分采用5110，书籍分拣数量和种类等信息通过液晶显示部分显示出来。

矩阵键盘部分：通过按键向单片机输入书籍的编号，单片机再做出处理，实现相应的功能。

2 系统的工作原理

系统主要以AVR单片机为核心，各部分相互协调工作共同完成图书分拣工作。分拣机操作简单，将所需分拣图书放到分书装置上，通过矩阵键盘输入每个班所需图书量，分拣机会自动开始进行分拣处理。首先调节好挡书板的高度，然后分书部分将需要分拣的图书一本一本的分出，书本通过主传送带传动，当书本经过检测部分的光电传感器后，传感器将检测信号传入单片机中，然后单片机控制托举部分的电机，电机正转，使托举部分带动副传送部分升起，副传送部分的转轴将书本滑出，书滑出后会在液晶显示器上显示书的种类、已分拣图书数量和还需分拣图书数量，托举部分的电机反转，带动副传送部分落下，完成一次分书任务。

3 软件设计

（1）系统的主程序设计。在对系统参数初始化完之后，用键盘输入图书编号和所需数量，信息传到单片机中进行匹配数据库，垂直传送带工作，通过检测装置，副传送部分开始工作，將图书传出，当图书分拣工作到所设定的数量时，LED闪烁并且蜂鸣器发出报警声。

（2）系统图书分拣子程序设计。系统上电之后进行复位操作，程序进行初始化处理，当检测装置检测到书籍之后，将检测的信息传给单片机，然后单片机进行相关识别，根据采集信号控制对应的托举电机，使其做出相关操作，实现分书任务。系统副传送部分和托举部分程序设计如图1所示。

4 系统的机械结构设计

作品外部框架由金属材料焊接而成，框架上方分为左、中、右三部分，固定有控制单元的为中间部分。各部分主要功能如下：

（1）框架左边部分。框架左边部分的上方为分书部分，主要由一个小的传送带和一个挡书板组成。传送带由四个相同型号的TT电机构成，单片机通过控制电机转动带动传送带转动将书滑出，挡书板高度可调节，根据分拣图书的厚度来调节挡书板的高度使图书一次滑出一本。

（2）框架中间部分。液晶显示部分：检测部分在检测到信息之后再将监测信息反馈到单片机中，单片机然后会把得到的数据信息通过液晶显示器来显示出来，使用者通过液晶显示器能够直白的看出书籍的种类和已经分拣的书籍的数量。

（3）框架右边部分之托举部分。托举装置由电机来带动，电机转轴上连接连杆，连杆采用三段式结构设计，电机正转带动连杆将副传送部分升起，电机反转将副传送装置放下。当检测部分将采集信号传到单片机中后单片机迅速做出处理控制托举部分的电机制动。

框架右边部分之副传送部分： 副传送部分由电机和转轴连接制成，一个副传送装置有两个转轴，电机转动带动转轴转动，当书籍传送到指定部位时托举装置升起，带动副传送部分将书托起，再通过转轴的转动将书滑出。

检测部分：检测部分采用光电传感器，当有书籍在传送带的作用下传送过来，光电传感器检测到之后，将采集的信号传送到单片机中。

5 结论

本文虽然在分拣装置的设计上做了大量的工作，并取得了一定的成果。但是鉴于时间的限制，并没有将最初设想的所有情况都考虑进去，所以，在许多方面还存在着不足和需要改善的地方，有待进一步探究。本系统存在的问题与拓展有如下几个方面：光电开关供电稳定性不够好，可能在实际的工作中造成失误；显示内容过少。在某些特殊场合，各个时间段的实时信息都需要被显示出来，以便于管理；硬件电路的调试过程中，有很多需要重新烧入程序的情况，比如修正程序或程序增添了新功用，因此，芯片的反复插入和拔出会给芯片带来一些损害。