【正文】 fg8dpdpD S 3D P Y _ 7 S E G _ D PG N D 圖 鍵盤和顯示電路 說明： 8279 芯片與鍵盤、顯示器連接電路原理圈。 表 42 各鍵定義見表 按鍵號 功能定義 按鍵號 功能定義 S0 0 S9 9 S1 1 S10 尺寸和數(shù)量消零 S2 2 S11 多個加工尺寸輸入 S3 3 S12 單一尺寸自動加工 S4 4 S13 循環(huán) 變尺寸自動加工 S5 5 S14 手動 /自動轉(zhuǎn)換 S6 6 S15 零位微調(diào)控制 S7 7 S16 手動復(fù)位 S8 8 S17 急停 開關(guān)量輸入電路 為了檢測自動剪板機(jī)各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)，設(shè)計了八路數(shù)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(tài)信號，片選地址 27FFH，右側(cè) ST為行程開關(guān)等。電源采用直流 24V電壓。其一相驅(qū)動電源電路見 。購買時要注意購買抗干擾電源。說明：控制系統(tǒng)所有直流電源直接購買不自行設(shè)計。在軟件設(shè)計中采用了模塊化結(jié)構(gòu)后，我感覺做起來也很輕松。 第 55 頁 共 74 頁 3)提供兩種工作方式：第一種是經(jīng) RS232口與微機(jī)相連，在計算機(jī)上輸入源程序，進(jìn)行編輯、編譯、鏈接、調(diào)試。 主要程序模塊 見圖 。當(dāng)小車滿載送料到下一工位，卸除后返回。 直接按多位置尺寸輸入鍵，提示“ __ __ .__ ”要求輸入循環(huán)次數(shù)、小車滿載數(shù)、多個加工尺寸段數(shù)和廢料計算數(shù)。如果按第一次按鍵時間較長 (超過 10s)，單片機(jī)系統(tǒng)會對 X25045芯片清零；三分鐘后第二次按鍵 .程序跳轉(zhuǎn)到主程序開始地址。讀數(shù)方法與寫數(shù)方法相似，只要將 X25045定義為讀方式，循環(huán)中寫操作改為 讀操作即可。這樣只有當(dāng)程序在正常入口 處進(jìn)入模塊時，才能得到通行證一“令牌”并驗證通過；當(dāng)程序從模塊的其他位置非法進(jìn)入時，肯定得不到“令牌”，這樣就能在核對“令牌”處發(fā)覺并把程序引入出錯處理或進(jìn)入陷阱處理程序，重新調(diào)整各處數(shù)據(jù)、標(biāo)志、輸出口，再轉(zhuǎn)入正常入口。在掉電服務(wù)程序中，首先進(jìn)行現(xiàn)場保護(hù)，保存當(dāng)時重要的狀態(tài)參數(shù)，并置特征量，當(dāng)電源恢復(fù)正常時， CPU重新復(fù)位，恢復(fù)現(xiàn)場，繼續(xù)未完成的工作?；蛘哒f，某指令前如果插入兩條 NOP指令，則這條指令就不會被前面沖下來的失控程序拆散，并將被完整執(zhí)行，從而使程序走上正軌。對付前一種情況采取的措施就是設(shè)立軟件陷阱，對于后一種情況采取的措施是建立程序運行監(jiān)視系統(tǒng) (WATCHDOG)。我們將 ERR字排在 0030H開始的地方，程序不管怎 樣修改，編譯后 ERR的地址總是固定的 (因為它前面的中斷向量區(qū)是固定的 )。這時 PC的值應(yīng)發(fā)生正常跳變。初步設(shè)計全自動剪板控制系統(tǒng)，擬采用繼電器、電磁離合器為控制元件，控制進(jìn)料機(jī)構(gòu)、剪切機(jī)構(gòu)、托架卸料機(jī)構(gòu)、送料小車；采用步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行元件控制擋料定長機(jī)構(gòu)。 根據(jù)功能需要完成控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計制造 1)主板電路設(shè)計 完成單片機(jī)最小控制系統(tǒng)設(shè)計制作。 4)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計 設(shè)計制作了一種新穎的具有檢測反饋控制環(huán)節(jié)的高低壓驅(qū)動電路。 采用模塊化結(jié)構(gòu)完成控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 編制調(diào)試了控制系統(tǒng)完整的匯編語言控制程序，此文說明了主程序模塊構(gòu)成和主要模塊程序的流程，繪制了詳細(xì)的流程圖。使之完成系統(tǒng)復(fù)位 、斷電數(shù)據(jù)保護(hù)和系統(tǒng)檢測。 4)步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制 考慮經(jīng)濟(jì)性，系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)控制板料定長。當(dāng)然，彈飛來的程序剛好落到斷裂點的操作數(shù)上或落到前面指令的操作數(shù)上 (又沒有在這條指令之前使用冗余指令 ).則程序就會越過斷裂點，繼續(xù)往前沖。 (3)表格。如果我們把這段程序的入口標(biāo)號稱為 ERR的話，軟件陷阱即為一條 LJMP ERR指令；為加強(qiáng)其捕捉效果，一般還在它前面加兩條 NOP指令，因此，真正的軟件陷阱由三條指令構(gòu)成： NOP NOP LJIMP ERR 軟件陷阱安排 在下列四種地方： (1)未使用的中斷向量區(qū)。因此，在一些對程序流向起決定作用的指令之前插入兩條 NOP指令，保證彈 飛的程序迅速納入正確的控制軌道。這時要盡快將程序納入正軌 (執(zhí)行真正的指令系列 )。出口處清除令牌寄存器。 軟件抗干擾設(shè)計 硬件措施如果得當(dāng)，可將絕大部分干擾拒之門外，但仍然會有少數(shù)干擾進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng)，故軟件措施作為第二道防線必不可少。程序設(shè)計為點退，按一鍵退一步，如果定 長檢測開關(guān)和零位檢測開關(guān)同時接收到信號，即為零位。 按數(shù)字鍵輸入數(shù)值。為了消除累積誤差，設(shè)定了三次循環(huán)回零返回一次。利用 X25045的功能設(shè)計實現(xiàn)的對斷電或異常情況進(jìn)行判斷和現(xiàn)場恢復(fù) (X25045第一次使用前要把 EEPROM清零 )。 系統(tǒng)程序設(shè)計 功能 (1)、系統(tǒng)初始化。有了這些應(yīng)用模塊，后期工作只是去建造主程序的框架；而且當(dāng)任務(wù)改變時，只要修改主程序，應(yīng)用程序模塊可直接使用。這就使得機(jī)器有了靈活應(yīng)用的彈性，只要有合適的軟件，它就會嚴(yán)格按照指令處理各種繁瑣的任 務(wù)。 良好接地 本系統(tǒng)既有模擬電路又有數(shù)字電路，因此數(shù)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。工業(yè)環(huán)境中的干擾一般是以脈沖形式進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)，渠道主要有三條：電磁信號通過空間輻射進(jìn) 入系統(tǒng)；干擾通過與系統(tǒng)相連的前向通道、后向通道及與其它系統(tǒng)的相互通道進(jìn)入；電磁信號通過供電線路進(jìn)入系統(tǒng)。卸 料機(jī)構(gòu)也是通過離合器控制的去掉腳踏開關(guān)部分其它電路相同。 第 50 頁 共 74 頁 1 A 121 A 241 A 361 A 482 A 1112 A 2132 A 3152 A 4171 Y 1181 Y 2161 Y 3141 Y 4122 Y 192 Y 272 Y 352 Y 431G12G19U77 4 L S 2 4 4123U 6 A7 4 L S 3 2U?O P T O I S O 1R?5 0 0R?2 5 0S?V C C V C CD0D1D2D3D4D5D6D7I N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7 圖 一路開關(guān)量輸入電路 串行通訊電路 電路中設(shè)計了采用芯片 MAX232E為核心進(jìn)行串行通訊的電路，目的是完成單片機(jī)與上位機(jī)的通訊，為以后系統(tǒng)擴(kuò)展留有余地。8279 鍵盤配置為 4?4，掃描線由 SL0～ SL2 通過 74LSI38 譯碼提供，查詢線由反饋輸入線 RL0～ RL7 提供。 完成課題說明書 第 47 頁 共 74 頁 根據(jù)自動剪板機(jī)的工作原理及控制器的功能要求，論證自動剪板機(jī)控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。 本課題的研究任務(wù)和工作 本說明書的任務(wù)是結(jié)合鈑金機(jī)械加工廠家的技術(shù)改造需要，在現(xiàn)有普通剪板機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)全自動剪板機(jī)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)加工過程自動化，提高現(xiàn)代化水平。 智能在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，意味著大量使用智能儀器 (Intelligent Instrument)，通常是指含有各種形態(tài)的計算機(jī)并可以通過編程的方法實現(xiàn)其功能的儀器。這次會議后不久，在 IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會 內(nèi)成立了 IEEE智能控制專業(yè)委員會。 2)人機(jī)結(jié)合作為控制器的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)分析的數(shù)學(xué)模型主要是狀態(tài)空間描述法。但是，對引進(jìn)設(shè) 備的消化吸收工作仍然做得不夠，受財力因素的制約，只能不斷引進(jìn)必要的關(guān)鍵性設(shè)備，不可能全部依賴引進(jìn)。對系統(tǒng)的元器件選擇應(yīng)盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化產(chǎn)品或己使用過的較成熟的組件或子系統(tǒng)。即把滿足用戶對產(chǎn)品功能及自動化水平等要求作為設(shè)計的中心任務(wù)。 低成本自動化 (LCA)主要特點 1)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。對于這樣的控制要求，傳統(tǒng)控制柜很難實現(xiàn)，采用 PLC控制器價格又高，一些中小企業(yè)就采用人工控制，這不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量，而且加工車 間噪聲大、粉塵多，操作人員的勞動條件十分惡劣。 課題研究目的與意義 以計算機(jī)為核心的自動化技術(shù)是我國工業(yè)重點發(fā)展的高科技領(lǐng)域之一。因此，發(fā)展我國的機(jī)械制造業(yè)自動化技術(shù)，符合我國社會主義的基本原則，符合我國現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展規(guī)律。 控制系統(tǒng)擴(kuò)展接口設(shè)計 ................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 步進(jìn)電機(jī)的選用 ............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 然后分析了單片機(jī)在自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，對硬件電路中的主要環(huán)節(jié)：如輸入輸出接口的擴(kuò)展、鍵盤和顯示器電路、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動控制、繼電器及 CPU監(jiān)控器 X25045電路等給出設(shè)計思路和具體實現(xiàn)方法。 在設(shè)計自動控制系統(tǒng)的時侯，同時考慮今后技術(shù)改進(jìn)和推廣的需要，為系統(tǒng)的擴(kuò)展留下了余地。 步進(jìn)電機(jī)加減速控制查表法設(shè)計 ................................................. 錯誤 !未定義書簽。現(xiàn)代自動化技術(shù)是一種完全新型的生產(chǎn)力，是直接創(chuàng)造社會財富的重要手段，對人類的生產(chǎn)活動和物質(zhì)文明起著巨大的推動作用。在這種國情下，要把龐大的勞動力大軍從機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)崗位上撤下來，投入巨額資金改造現(xiàn)有的大量落后設(shè)備和研制大量的現(xiàn)代自動化裝備及控制裝置，在科學(xué)技術(shù)水準(zhǔn)和 人員素質(zhì)不太高的情況下采用先進(jìn)的技術(shù)裝備，都是不現(xiàn)實的。 上世紀(jì) 80年代后期，隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的控制柜逐漸被新一 第 43 頁 共 74 頁 代的智能化儀表所代替。更新和改造傳統(tǒng)設(shè)備是設(shè)備實現(xiàn)現(xiàn)代化的兩個重要途徑。 3)實行 LCA在企業(yè)中構(gòu)成了弱聯(lián)系的自動化獨立島，需要充分發(fā)揮職工的主觀能動性； 4)能夠采用“短，平，快”的高新技術(shù)實現(xiàn) LCA。 3)可靠性原則。 6)先進(jìn)性原則。發(fā)展低成本自動化是促進(jìn)技術(shù)改造的有利手段，具有很好的前景。上述各學(xué)科均以不同側(cè)面反映了智能控制的要求、理論利方法。最典型的例子是自主機(jī)器人，這時的自主式控制器需要完成問題求解和規(guī)劃、環(huán)境建模、傳感信息分析和底層的反饋控制等任務(wù)。這次會議是個里程碑，它表明智能控制作為一門獨立學(xué)科，正式在國際上形成。人工智能的創(chuàng)始者之一，獲得諾貝爾獎的西蒙指出：人工智能的研究目的是在于學(xué)會編制計算機(jī)程序來完成機(jī)智的行動，這包括解決問題、學(xué)習(xí)、推理和做出決定。通過各種控制電路的優(yōu)劣對比、分析計算確定合理的控制電路，選用適當(dāng)?shù)募呻娐沸酒碗娮釉?件完成組裝測試。并針對控制器的運行環(huán)境，就現(xiàn)場抗干擾的對策進(jìn)行具體分析，說明利用軟件和硬件措施確保系統(tǒng)可靠運行。鍵盤是由若干個按鍵組成的開關(guān)矩陣，是最簡單的單片機(jī)輸入設(shè)備，操作員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)和命令，實現(xiàn)人機(jī)通訊?？刂迫嘟涣麟妱訖C(jī)接觸器選用三接點形式的 .考慮到接觸器的吸合及斷開產(chǎn)生的電弧可能造成電路設(shè)計是將輸出電路部分單獨分出來，做在另一塊板上，其控制電路 如圖。光電耦合器將單片機(jī)的弱電系統(tǒng)的地和強(qiáng)電系統(tǒng)的電源線、地線隔離開來， NMOS場效應(yīng)功率管 IRF640將光耦輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為安培級電 流信號以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。本系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路、交流電機(jī)驅(qū)動電路、電磁離合器驅(qū)動電路、電磁制動器驅(qū)動電路都采用了光電隔離器。電路設(shè)計時要注意電平匹配。但是用高級語言編制的程序執(zhí)行慢，又極占空間，使得計算機(jī)的存儲器得不到合理應(yīng)用。 集成開發(fā)環(huán)境介紹 本系統(tǒng)的調(diào)試選用萬利 (Manley)公司的 MICE51仿真設(shè)備，該仿真系統(tǒng)即可以在計算機(jī)內(nèi)自成一體，獨立運行，又可以對 。 (4)、鍵功能實現(xiàn)。啟動關(guān)斷剪切壓料傳動機(jī)構(gòu)和啟動關(guān)斷卸料機(jī)構(gòu) 都是通過控制電磁離合器的脫離結(jié)合實現(xiàn)的。剪切操作由腳踏開關(guān)控制，這里不再進(jìn)一步說明。 為了合理利用 128字節(jié)的片內(nèi) RAM，節(jié)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 第 55 頁 共 74 頁 尺寸和多段位置尺寸第一位置尺寸； 5DH～ 7BH—— 連續(xù)空間存儲第二至第九位置尺寸。 X25045芯片與 89C51的接線見圖 ，其看門狗功能在前面已經(jīng)作了介紹，這里主要介紹看門狗功能的實現(xiàn)及其內(nèi)部 512字節(jié)程序存儲器的硬件數(shù)據(jù)保護(hù)功能。設(shè)計中采用了以下幾種方法。對付這一類事故的有效方法就是掉電保護(hù)。當(dāng)彈飛到某一雙字節(jié)或三字書指令上時，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯。上述關(guān)鍵指令中 RET和 RETI本身即為單字書指令，可以直接用其本身來代替 NOP指令，但有可能增加潛在危險，不如 NOP指令安全。 (2)未使用的大片 ROM空間。由于表格內(nèi)容和檢索值有一一對應(yīng)關(guān)系，在表格中間安 排陷阱將會破壞其連續(xù)性和對應(yīng)關(guān)系，只能在表格的最后安排五字節(jié)陷 (NOP NOP LJMP ERR)。通過對控制系統(tǒng)和控制理論的國內(nèi)外發(fā)展概況、我國制造業(yè)的現(xiàn)狀及在我國發(fā)展低成本自動化的重要性等方面的介紹，論述了本課題的設(shè)計價值和任務(wù)。給出具體實現(xiàn)方案。該電路是單片機(jī)常用的信號輸入輸出配置，實現(xiàn)操作人員與單片機(jī)之間的通訊即控制信號輸入和加工參數(shù)加工狀態(tài)