【正文】 ........................................ 46 第二章 系統(tǒng)方案分析 ...................................................................................................... 48 總體方案分析 ................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 第 四 章 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè) 計(jì) ......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。因此，受到世界各國(guó)的廣泛重視和越來(lái)越多的應(yīng)用。而大力發(fā)展低成本自動(dòng)化技術(shù)，卻是潛力大，前景廣，投資省，見(jiàn)效快，可以收到事半功倍的經(jīng)濟(jì)效果，適合我國(guó)現(xiàn)階段的發(fā)展需要和國(guó)情。對(duì)于日益復(fù)雜的控制功能，傳統(tǒng)控制柜顯得無(wú)能為力，而單片機(jī)具有可編程序的特點(diǎn)，運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)要求， 自動(dòng)選擇控制算法，適應(yīng)性強(qiáng)；單片機(jī)采用以軟件代替硬件的方法，可以簡(jiǎn)化線路，使儀器的性能價(jià)格比不斷提高。采用新的低成本自動(dòng)化技術(shù)改造老設(shè)備，是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的好辦法。它以高效、實(shí)用和可靠為目標(biāo)，不需要處處追求最新的技術(shù)成就，應(yīng)該做到“少花錢，多辦事，辦好事”。即在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)問(wèn)內(nèi)無(wú)故障地完成某種功能的能力。在滿足經(jīng)濟(jì)性能前提下，盡可能采用新的技術(shù)與方法，充分利用社會(huì)已取得的成果，如己發(fā)展成熟的新技術(shù)、新工藝及新的元器件等，使原有設(shè)備結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、功能更強(qiáng)、可靠性更高，體積重量更小更輕，操作與維修更加簡(jiǎn)便。 智 能控制理論的發(fā)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀 自從 1932年奈魁斯特 (Hnyquist)發(fā)表了有關(guān)反饋放大器的穩(wěn)定性論文以來(lái)，控制 第 45 頁(yè) 共 74 頁(yè) 理論的發(fā)展已走過(guò)了 60多年的歷程，其中前 30年是經(jīng)典控制理論的成熟和發(fā)展階段，后 30年是現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展階段。 1966年， 能用于飛船控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。它實(shí)際上是一個(gè)多層的智能控制系統(tǒng)。 智能控制作為一門新興學(xué)科，還沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的完整的理論體系。在信息科學(xué)中，信息技術(shù)發(fā)展分為信息化，自動(dòng)化、最優(yōu)化和智能化四個(gè)層次。在電路設(shè)計(jì)中注意抗干擾設(shè)計(jì)。 第 48 頁(yè) 共 74 頁(yè) 第二章 系統(tǒng)方案分析 目前，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制方法常用的有兩種：一是采用可編程序邏輯控制器 (PLC)系統(tǒng)；二是采用單片機(jī)控制系統(tǒng)。鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專門的硬件實(shí)現(xiàn)的稱為編碼鍵盤：靠軟件識(shí)別的稱為未編碼鍵盤。圖 220V強(qiáng)電直接控制的。與電機(jī)繞組串聯(lián)的大功率的精密小電阻用于限流，而與繞組并聯(lián)的二極管是續(xù)流二極管，它利用自身鉗位作用保護(hù) IRF640。 抗干擾電源 單片機(jī)系統(tǒng)供電線路是干擾的主要來(lái)源，電源采用隔離變壓器接入電網(wǎng)，可以防止電網(wǎng)的干擾侵入單片機(jī)系統(tǒng)。 其它電路設(shè)計(jì) 為了使智能控制器操作方便，設(shè)計(jì)了工作狀態(tài)指示電路，利用發(fā)光二極管顯示開(kāi)機(jī)和各功能鍵操作狀態(tài)。匯編語(yǔ)言則不存在這個(gè)問(wèn)題，在嚴(yán)謹(jǐn)制作方式下，占用空間小，且執(zhí)行效率高。MICE51仿真系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下； 1)軟件支持匯編語(yǔ)言編程。 (5)、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制過(guò)程。流程圖閱讀參照?qǐng)D 。 加工參數(shù)輸入程序 單一尺寸輸入程序 說(shuō)明： 開(kāi)機(jī)狀態(tài)，“ __ __ .__”提示輸入加工板料數(shù)量和板料尺寸。圖 。 看門狗功能的實(shí)現(xiàn) 首先設(shè)置定時(shí)時(shí)間，程序如下： MOV R0， 10H ；將定時(shí)時(shí)間設(shè)定為 600ms若將定時(shí)時(shí)間設(shè)定為 200ms應(yīng)送 00H或 20H LCALL WRSR ；調(diào)寫狀態(tài)子程序 其次在程序運(yùn)行過(guò)程中，耍定時(shí)給看門狗復(fù)位即喂狗，程序如下： SETB CS CLR CS SETB CS ；給看門狗的片選端加一負(fù)脈沖 當(dāng)程序跑飛，看門狗得不到復(fù)位，定時(shí)時(shí)間到， 7腳復(fù)位端輸出高電平，將系統(tǒng)復(fù)位。 1)設(shè)置“令牌” 設(shè)置令牌的目的是使每個(gè)模塊的進(jìn)、出口處都有把關(guān)。掉電信號(hào)由硬件電路檢測(cè)到復(fù)位端。因此，應(yīng)多采用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵的地方人為地插入一些單字節(jié)指令 (NOP)，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重復(fù)書(shū)寫，這便是指令冗余。 4)軟件陷阱 第 61 頁(yè) 共 74 頁(yè) 指令冗余使彈飛的程序安定下來(lái)是有條件的，首先彈飛的程序必須落到程序區(qū)，其次必須執(zhí)行到冗余指令。對(duì)于剩余的大片未編程的 ROM空間，一般均維持原狀(OFFH)， OFFH對(duì)于指令系統(tǒng)，是一條單字節(jié)指令 (MOV R7,A)，程序彈飛到這一區(qū)域后將順流而下，不再跳躍 (除非受到新的干擾 )，只要每隔一段設(shè)置一個(gè)陷阱，就一定能捕捉到彈飛的程序。 (4)程序區(qū)。說(shuō)明書(shū)完成的主要工作有： 分析控制系統(tǒng)確定實(shí)現(xiàn)方法 1)方案選擇 考慮中小企業(yè)的實(shí)際要求、用戶提出的一些特殊條件、產(chǎn)品的制造成本等原因，本課題沒(méi)有使用常規(guī)的 PLC控制，而是選擇了單片機(jī)為主 體的控制系統(tǒng)。 6)控制器軟件總體設(shè)想 整個(gè)控制系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)，按鍵功能設(shè)置模塊。 3)輸入信號(hào)采集電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)制作了數(shù)字量采集電路。 第 64 頁(yè) 共 74 頁(yè) 參考文獻(xiàn) 【 1】張建民 .機(jī)電一體 化系統(tǒng)設(shè)計(jì)【 M】 .北京： 高等教育出版社 ， . 【 2】高建國(guó) .高云 .高安邦 8031單片機(jī)在自動(dòng)剪板機(jī)上的應(yīng)用【 J】 .電腦學(xué)習(xí) 【 3】吳金戍 .沈慶陽(yáng)郭庭吉 .8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用【 M】 . 北京：清華大學(xué)出版社 【 4】孫增忻等 .智能控制理論與技術(shù)【 M】 . 北京：清華大學(xué)出版社 .2020 【 5】何立民編 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù) .【 M】 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2020 【 6】孫育才 .。 第 63 頁(yè) 共 74 頁(yè) 2)鍵盤顯示電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)制作了鍵盤、顯示器與 8279芯片的連接電路。 5)控制器的總體布置設(shè)想 考慮智能控制器的可靠性及安裝的方便性，控制器的硬件設(shè)計(jì)分為三部分：主板部分、輸入顯示部分、輸出部分。 第 62 頁(yè) 共 74 頁(yè) 第六章 結(jié)論 本課題是結(jié)合工程技術(shù)改造實(shí)際進(jìn)行研究，對(duì)板材的全自動(dòng)剪切生產(chǎn)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)試。另一類是散轉(zhuǎn)表格，供 JMPA+DPTR指令使用，其內(nèi)容為一系列的三字節(jié)指令 LJMP或兩字節(jié)指令 AJMP。如果在這些地方布上陷阱，就能及時(shí)捕捉到錯(cuò)誤中斷。在某些對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)至關(guān)重要的指令 (如 SETBEA之類 )前也插入兩條 NOP指令，以保證被正確執(zhí)行。當(dāng)程序彈飛到某一條單字節(jié)指令上時(shí)，便自動(dòng)納入正軌。 2)掉電保護(hù) 電網(wǎng)瞬間斷電或電壓突然下降將使微機(jī)系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，電網(wǎng)電壓 恢復(fù)正常后，微機(jī)系統(tǒng)難以恢復(fù)正常。如何發(fā)現(xiàn)單片機(jī)受到干擾，如何攔截失去控制的程序流向，如何使系統(tǒng)的損失減小，如何恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這些就是 CPU抗 第 60 頁(yè) 共 74 頁(yè) 干擾需要解決的問(wèn)題。 X25045 程序模塊設(shè)計(jì) 在本系統(tǒng)中，有一些數(shù)據(jù)在斷電后需要保護(hù)，如用戶設(shè)置的加工參數(shù)、加工狀態(tài)、計(jì)數(shù)次數(shù)等等，該功能由芯片 X25045完成。 最后一段的尺寸的存儲(chǔ)放在尺寸計(jì)算中完成。 手動(dòng)加工程序 手動(dòng)加工程序設(shè)計(jì)是在自動(dòng)控制程序的基礎(chǔ)上解除了進(jìn)料機(jī)構(gòu)、小車送料機(jī)構(gòu)和主電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的電磁 離合器的控制，其它部分的設(shè)計(jì)與自動(dòng)控制相同。這種控制方式硬件電路少，接口簡(jiǎn)單，軟件的開(kāi)發(fā)及調(diào)試都比較方便。 (3)、系統(tǒng)控制信號(hào)檢測(cè)處理。程序容量 3K，采用 AT89C51芯片不需要另外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，即節(jié)約了成本，又簡(jiǎn)化了 硬件結(jié)構(gòu)。之后，一些編程者覺(jué)得匯編語(yǔ)言不容易掌握，難學(xué)難用，又發(fā)展出一些比較容易應(yīng)用的高級(jí)語(yǔ)言。對(duì)系統(tǒng)中用到的元件要進(jìn)行篩選。具體措施： 第 53 頁(yè) 共 74 頁(yè) 光電隔離 在輸入和輸出通道上采用光電隔離器來(lái)進(jìn)行信息傳輸，它將單片機(jī)系統(tǒng)與開(kāi)關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)從電氣上隔離開(kāi)來(lái)，很大一部分干擾將被阻擋。 由于步進(jìn)電機(jī)采用高低壓驅(qū)動(dòng)電源為 12V和 120V，且各相繞組通電電流是安培級(jí)的大電流，屬于強(qiáng)電回路，因此與單片機(jī)相連時(shí)，需經(jīng)過(guò)光電隔離和大功率驅(qū)動(dòng)。 輸出電路設(shè)計(jì)輸出電路分為三部分： 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，我們使用了中間繼電器作為控制輸出的第一級(jí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)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(zhuǎn)換。位選線由掃描線 SL0～ SL2 經(jīng) 第 49 頁(yè) 共 74 頁(yè) 8 位譯碼器、驅(qū)動(dòng)器提供；段選線由 B0～ B3， A0～ A3 通過(guò)驅(qū)動(dòng)器提供。結(jié)合操作要求，介紹控制器的軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)功能需要選擇控制精度高、靈活性適應(yīng)性好、成本低的控制器。 就廣義來(lái)說(shuō)，智能控制是指能隨外界環(huán)境變化自主選擇正確行動(dòng)的能力。提交大會(huì)報(bào)告和分組宣讀的 60多篇論文以及專題討論顯示出智能控制的長(zhǎng)足發(fā)展；同時(shí)也說(shuō)明了由于許多新技術(shù)問(wèn)題的出現(xiàn)以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，需要重新考慮控制領(lǐng)域和相近學(xué)科。 3)無(wú)人參與的自主控制系統(tǒng)。智能控制是一門新興的學(xué)科，它的發(fā)展得益于許多學(xué)科，其中包括人工智能、認(rèn)知科學(xué)、現(xiàn)代自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、學(xué)習(xí)理論、生物控制和激勵(lì)學(xué)習(xí)等 。 上述設(shè)備在我國(guó)的機(jī)械行業(yè)恰恰是大量存在著的，用新的全套設(shè)備來(lái)取代，經(jīng)濟(jì)上不許可，企業(yè)中的技術(shù)力量也難于勝任。以求降低研制成本，縮短開(kāi)發(fā)周期，增強(qiáng)抗干擾能力和 改善維修條件等。即在考慮滿足要求的前提下，用最簡(jiǎn)單的硬件、軟件，最經(jīng)濟(jì)的方法構(gòu)成系統(tǒng)，使系統(tǒng)的硬件及軟件冗余功能最小。投資回收期短，一般在 12年內(nèi)即可全部回收投入的資金； 2)不要求對(duì)已有生產(chǎn)制造工藝過(guò)程做出重大改變，投資風(fēng)險(xiǎn)小 。設(shè)各自動(dòng)化是提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力的保證。不斷采用最新的電子信息技術(shù)來(lái)裝備和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，是我國(guó)進(jìn)行現(xiàn)代化建設(shè)的必由之路。當(dāng)前，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)中自動(dòng)化裝備少、水準(zhǔn)低，不僅在數(shù)量上同世界先進(jìn)國(guó)家有較大差距，而且在品種上、質(zhì)量上、應(yīng)用上，同世界先進(jìn)水準(zhǔn)也存在階段性差距。 輸入電路設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 48 輸出電路設(shè)計(jì)輸出電路分為三部分 ： .................................................................... 50 抗干擾電路設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 52 其它電路設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 53 第 五 章 軟件設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 54 匯編語(yǔ)言及編程環(huán)境簡(jiǎn)介 ....................................................................................... 54 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 55 X25045程序模塊設(shè)計(jì) ............................................................................................... 58 軟件抗干擾設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 59 第 六 章 結(jié)論 ......................................................................................................................... 62 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................ 64 致謝 ...................................................................................