【摘 要】在礦石的粉料、顆粒料生產(chǎn)流程中需要隨機(jī)地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行取樣，則需要一臺(tái)隨機(jī)時(shí)間發(fā)生器。使用單片機(jī)的兩個(gè)定時(shí)器，一個(gè)固定時(shí)間，另一個(gè)任意運(yùn)行，從而獲得隨機(jī)時(shí)間。因而對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢查。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 定時(shí)器 隨機(jī)數(shù)

一、事因

某單位生產(chǎn)的顆粒狀產(chǎn)品經(jīng)過皮帶傳送，在皮帶的某一位置，有一取樣裝置，原系統(tǒng)采用PLC控制，時(shí)間設(shè)置為固定的15分鐘。該單位現(xiàn)要求改為隨機(jī)時(shí)間，每4～15分鐘對(duì)產(chǎn)品取樣一次，隨機(jī)時(shí)間一到，輸出3.6秒的開關(guān)閉合信號(hào)。

隨機(jī)數(shù)也稱為隨機(jī)碼，分有真隨機(jī)數(shù)和偽隨機(jī)數(shù)兩種。真隨機(jī)數(shù)只有使用硬件電路實(shí)現(xiàn)，但是無論采用什么電路所生成的隨機(jī)數(shù)都有“牽強(qiáng)”之嫌；好在該單位沒有很高的技術(shù)要求，只需要產(chǎn)生的隨機(jī)時(shí)間不小于4分鐘，不大于15分鐘即可，且沒有人工控制的“嫌疑”。

二、分析

根據(jù)上述要求，我們采用MCS51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，MCS51單片機(jī)內(nèi)部具有兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（52增強(qiáng)型有3個(gè)定時(shí)器），將一個(gè)定時(shí)器T0定時(shí)3.6秒；另一個(gè)定時(shí)器T1上電后就自由運(yùn)行，用于生成隨機(jī)碼。

一次取樣完畢，單片機(jī)讀取T1產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)，存放于R5中，每隔3.6秒將R5中數(shù)值減1，直到R5=0為止，為取樣時(shí)間。

MCS51是8位單片機(jī)，8位二進(jìn)制數(shù)最大值為255，滿足上述要求。

三、電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的電路見圖1所示，單片機(jī)采用AT89S52，電路中有一個(gè)四位LED數(shù)碼管顯示器，采用共陽(yáng)極數(shù)碼管，用于顯示倒計(jì)時(shí)，不過它顯示的是3.6秒的倍數(shù)；電路中的繼電器RL的常開接觸點(diǎn)輸出給取樣機(jī)，驅(qū)動(dòng)取樣。

圖2為電路實(shí)物照片，為制作方便，電路板采用網(wǎng)購(gòu)的實(shí)驗(yàn)板。電路可靠性強(qiáng)，采取了許多措施使其很抗干擾能力強(qiáng)，目前在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行了近一段時(shí)期。

四、程序設(shè)計(jì)

MCS51單片機(jī)采用12MHz石英晶體振蕩器，提供時(shí)鐘信號(hào)，它的定時(shí)器最長(zhǎng)只能定時(shí)65536×1μs=65.536ms，我們?nèi)?0ms，再使用R6=72作計(jì)數(shù)器，達(dá)到3.6秒。下面是程序流程圖：

（一） T0中斷程序

T0定時(shí)為50毫秒，使用R7=72作計(jì)數(shù)器，R7每隔50ms減1，直到R7=0表示3.6秒時(shí)間到。

R5裝入隨機(jī)數(shù)，每3.6秒減1一次，直到R5=0，表示隨機(jī)時(shí)間到。這時(shí)系統(tǒng)要完成兩件事

1.啟動(dòng)取樣機(jī)

2.從T1中取出未受到任何控制的隨機(jī)數(shù)，作為下次隨機(jī)時(shí)間，這個(gè)隨機(jī)數(shù)還要求大于67，保證最小隨機(jī)時(shí)間不小于4分鐘。

下一次3.6秒到達(dá)時(shí)，關(guān)閉取樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了取樣機(jī)開啟控制在3.6秒中。

（二）主程序

系統(tǒng)初始化完成T0的50ms設(shè)置，堆棧設(shè)置，3.6秒設(shè)置，第一次取樣為4分鐘設(shè)置，定時(shí)器工作方式設(shè)置等。

轉(zhuǎn)換子程序是將R5中的隨機(jī)數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼，以便顯示子程序查表。

五、效果

本系統(tǒng)安裝時(shí)，采用的是國(guó)產(chǎn)STC單片機(jī)（89C51RC+），該機(jī)種內(nèi)含上電復(fù)位電路，上電啟動(dòng)極為可靠，避免了AT89S52單片機(jī)有時(shí)上電死機(jī)現(xiàn)象；該單片機(jī)具有內(nèi)部看門狗，一旦系統(tǒng)程序跑飛，看門狗就主動(dòng)地重新啟動(dòng)單片機(jī)；該系統(tǒng)安裝在鐵制控制柜內(nèi)，避免了現(xiàn)場(chǎng)干擾，經(jīng)3個(gè)多月運(yùn)行檢驗(yàn)，證明了該系統(tǒng)非?？煽俊?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]單片機(jī)原理及應(yīng)用 唐德禮 曹慶生 華中科技大學(xué)出版社 ISBN ： 756093501X.

[2]單片機(jī)原理及接口技術(shù) 張毅剛 人民郵電出版社 ISBN ： 978-7-115-25665-2.

[3]如何生成不重復(fù)的隨機(jī)數(shù) 網(wǎng)絡(luò)文章.