剪板機的單片機控制畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 1S10尺寸和數量消零S22S11多個加工尺寸輸入S33S12單一尺寸自動加工S44S13循環變尺寸自動加工S55S14手動/自動轉換S66S15零位微調控制S77S16手動復位S88S17急停 開關量輸入電路為了檢測自動剪板機各個執行機構的工作狀態，設計了八路數字信號采集通道，圖示為其中一路，利用74LS244芯片讀入工作狀態信號，片選地址27FFH，右側ST為行程開關等。各開關的功用是ST1壓料器(壓塊)壓緊狀態檢測開關、ST2定長狀態檢測開關、ST3零位狀態檢測開關、ST4小車工作位置狀態檢測開關、ST5小車載荷情況檢測開關、ST6擋料器極限位置檢測開關、ST7小車下一位置檢測開關、ST8卸料情況檢測開關。 一路開關量輸入電路 串行通訊電路電路中設計了采用芯片MAX232E為核心進行串行通訊的電路，目的是完成單片機與上位機的通訊，為以后系統擴展留有余地。本系統實際電路焊接這部分元件和芯片并未焊接安裝。 輸出電路設計輸出電路分為三部分： 交流電機驅動控制電路在單片機控制系統中，我們使用了中間繼電器作為控制輸出的第一級執行機構，通過繼電器控制大功率接觸器的通斷，從而完成從直流低壓到交流高壓、從小功率到大功率的轉換。，做在另一塊板上，其控制電路如圖。 繼電器控制電路 電磁離合器與電磁制動器驅動控制電路電磁離合器與電磁制動器采用安徽廣德電器廠DDL1系列電磁離合器DDZ1系列單片電磁制動器。電源采用直流24V電壓。電磁離合器與電磁制動器驅動控制電路相同，下圖所示是控制剪切傳動的電磁離合器控制電路。卸料機構也是通過離合器控制的去掉腳踏開關部分其它電路相同。 電磁離合器控制電路 步進電機驅動控制電路，這樣可以簡化編程，提高控制的實時性。由于步進電機采用高低壓驅動電源為12V和120V，且各相繞組通電電流是安培級的大電流，屬于強電回路，因此與單片機相連時，需經過光電隔離和大功率驅動。光電耦合器將單片機的弱電系統的地和強電系統的電源線、地線隔離開來，NMOS場效應功率管IRF640將光耦輸出的電壓信號轉換為安培級電流信號以驅動步進電機。與電機繞組串聯的大功率的精密小電阻用于限流，而與繞組并聯的二極管是續流二極管，它利用自身鉗位作用保護IRF640。如果不接續流二極管，當IRF640斷開時，線圈因為是感性負載，斷電瞬間會產生很高的反向電動勢，把功率管的源極電壓提得很高，一旦超過管子耐壓值，管子將被擊穿損壞。 抗干擾電路設計單片機系統的可靠性由多種因素決定，其中系統抗干擾性能是可靠性的重要指標。工業環境中的干擾一般是以脈沖形式進入單片機系統，渠道主要有三條：電磁信號通過空間輻射進入系統；干擾通過與系統相連的前向通道、后向通道及與其它系統的相互通道進入；電磁信號通過供電線路進入系統。本系統中重點防止過程通道與供電系統的干擾。具體措施：光電隔離在輸入和輸出通道上采用光電隔離器來進行信息傳輸，它將單片機系統與開關、執行機構從電氣上隔離開來，很大一部分干擾將被阻擋。本系統中步進電機驅動電路、交流電機驅動電路、電磁離合器驅動電路、電磁制動器驅動電路都采用了光電隔離器。抗干擾電源單片機系統供電線路是干擾的主要來源，電源采用隔離變壓器接入電網，可以防止電網的干擾侵入單片機系統。隔離變壓器與普通變壓器的不同之處在于它在初級和次級之間加了一層屏敞層，并將它和鐵芯一起接地。購買時要注意購買抗干擾電源。配置去耦電容，可以消除大部分高頻干擾。良好接地本系統既有模擬電路又有數字電路，因此數字地與模擬地要分開，最后只在一點相連，如果兩者不分，則會互相干擾。其它抗干擾措施在印刷電路板設計中，不要把強、弱電路設計在一塊印刷電路板上：電源線的走向應盡量與數據傳遞方向一致；接地線應盡量加粗；在印刷電路板的各個關鍵部位應配置去耦電容。對系統中用到的元件要進行篩選。電路設計時要注意電平匹配。 其它電路設計為了使智能控制器操作方便，設計了工作狀態指示電路，利用發光二極管顯示開機和各功能鍵操作狀態。此外還設計了聲光報警電路。說明：控制系統所有直流電源直接購買不自行設計。第五章 軟件設計 匯編語言及編程環境簡介 匯編語言簡介計算機普及被喻為人類文化的第三次革命，它以機體的硬件結構，去執行可以隨設計要求而改變的軟件。這就使得機器有了靈活應用的彈性，只要有合適的軟件，它就會嚴格按照指令處理各種繁瑣的任務。 設計軟件的工具稱為編程語言，它的種類很多，最早的是機器語言，后來為了程序設計師使用方便，在機器語言與編程語言之間建立了一個界面，此界面所用詞匯及語法便是匯編語言(又稱組合語言)。之后，一些編程者覺得匯編語言不容易掌握，難學難用，又發展出一些比較容易應用的高級語言。但是用高級語言編制的程序執行慢，又極占空間，使得計算機的存儲器得不到合理應用。匯編語言則不存在這個問題，在嚴謹制作方式下，占用空間小，且執行效率高。朱邦復在《匯編語言藝術》一文中，對匯編語言及其它高級語言的性能進行了比較，他通過多次實驗證實：匯編語言的執行速度與其它高級語言相比至少快6倍，其占用存儲器空間與其它高級語言相比至少可節約2倍。在軟件設計中采用了模塊化結構后，我感覺做起來也很輕松。如鍵盤模塊、EEPROM讀寫模塊、參數設置模塊、功能執行模塊等，只要在前人的基礎上進行一些改造，即可拿來使用。有了這些應用模塊，后期工作只是去建造主程序的框架；而且當任務改變時，只要修改主程序，應用程序模塊可直接使用。所以在本次設計中，我采用MCS51匯編語言編程。程序容量3K，采用AT89C51芯片不需要另外擴展程序存儲器，即節約了成本，又簡化了硬件結構。 集成開發環境介紹本系統的調試選用萬利(Manley)公司的MICE51仿真設備，該仿真系統即可以在計算機內自成一體，獨立運行。MICE51仿真系統主要特點如下；1)軟件支持匯編語言編程。2)接口豐富：系統中包含8031CPU、EPROM(監控)、仿真程序區、8258158253等微機常用接口電路；AD080DAC0832等A/D、D/A轉換電路；鍵盤、數碼管顯示、發光二極管等；且系統具有EPROM寫入功能。3)提供兩種工作方式：第一種是經RS232口與微機相連，在計算機上輸入源程序，進行編輯、編譯、鏈接、調試。第二種方式為單板方式，程序編譯后裝入仿真器，利用仿真系統鍵盤進行鏈接、調試，支持現場調試。 系統程序設計 功能(1)、系統初始化。(2)、數字鍵、功能鍵的鍵值處理與顯示。(3)、系統控制信號檢測處理。(4)、鍵功能實現。(5)、實現自動控制過程。(6)、斷電急停的保護設計。 主要程序模塊。 主程序流程圖主程序的作用主要是完成系統初始化，等待功能命令輸入及功能鍵散轉處理。利用X25045的功能設計實現的對斷電或異常情況進行判斷和現場恢復(X25045第一次使用前要把EEPROM清零)。 主程序流程圖第 15 頁 共 74 頁第 0 頁 共 74 頁 說明：因本系統是順序控制系統，屬于分時控制，實時性不高，故采用程序查詢式控制方式。這種控制方式硬件電路少，接口簡單，軟件的開發及調試都比較方便。啟動關斷剪切壓料傳動機構和啟動關斷卸料機構都是通過控制電磁離合器的脫離結合實現的。按自動加工鍵控制系統自動工作，后擋板(擋料器)回零位，送料小車返回，后擋板由零位到第一位置：送板料定位，觸動定位行程開關，松開制動器，壓緊剪切主電機通過電磁離合器帶動壓塊和刀具向下運動，撞到壓緊行程開關后：后擋板讓刀后撤，壓緊剪切主電機帶動刀具剪切，電磁離合器斷開，延時，刀具夾具返回制動器制動；卸料機構啟動卸料，完成后后擋板自動運動到下一位置，送板料定位，觸動定位行程開關，類推…完成一次循環，循環計數減1，再進行下一輪循環：加工過程數據實時顯示。當小車滿載送料到下一工位，卸除后返回。為了減少加工廢料合理利用板材，一般加工一塊板料設置一次循環，而一次循環只出現一次邊廢料，這一循環加工次數已知，可作為廢料計算數。為了消除累積誤差，設定了三次循環回零返回一次。在自動加工過程中，為了防止程序受環境干擾跑飛和在斷電后恢復供電的時候，恢復系統現場工作狀態的需要，在程序中多處設有系統狀態實時記錄、狀態檢測程序和看門狗喂狗程序，流程圖中簡略了。 手動加工程序手動加工程序設計是在自動控制程序的基礎上解除了進料機構、小車送料機構和主電機傳動機構上的電磁離合器的控制，其它部分的設計與自動控制相同。剪切操作由腳踏開關控制，這里不再進一步說明。 加工參數輸入程序單一尺寸輸入程序說明：開機狀態，“__ __ .__”提示輸入加工板料數量和板料尺寸。多個加工尺寸輸入程序功能：輸入加工數量，多段尺寸段個數，每一段尺寸、小車滿載數、廢料計算數。直接按多位置尺寸輸入鍵，提示“__ __ .__ ”要求輸入循環次數、小車滿載數、多個加工尺寸段數和廢料計算數。如果不是開機狀態，有回零動作。按數字鍵輸入數值。再按多位置尺寸鍵，提示“NO1___. ___ ”按數子鍵輸入第一位置尺寸；再按多位置尺寸鍵?提示“NO2___. __ ”按數子鍵輸入第二位置尺寸；類推…，某次輸錯可清零重輸。最后一段的尺寸的存儲放在尺寸計算中完成。為了合理利用128字節的片內RAM，節省空間，在輸入尺寸時，存儲采用壓縮BCD碼，尺寸存儲地址：57H、58H、59H——絕對位置尺寸；5AH、5BH、5CH——相對位置尺寸和多段位置尺寸第一位置尺寸；5DH～7BH——連續空間存儲第二至第九位置尺寸。 多次定長尺寸輸入程序流程圖 步