【文章內容簡介】 磁鐵8155 AT89S51控制系統(tǒng)圖PB口接LED反映當前運行的8個狀態(tài)：X+禁止、X禁止、Y+禁止、Y禁止、手動X+運行、手動X運行、手動Y+運行、手動Y運行。PA口低四位反映觸發(fā)中斷1的4個行程開關的狀態(tài)。PC口低6位反映了觸發(fā)中斷2的手動X+運行、手動X運行、手動Y+運行、手動Y運行、復位（RST）、圓弧插補6個開關的狀態(tài)。PA/PC口與非門INT0/INT1中斷源0中斷源1 多中斷源中斷觸發(fā)圖 通訊模塊 單片機與PLC的通信控制板上的高速單片機(AT89S51) 負責整個系統(tǒng)的協(xié)調運作, 包括接收鍵盤輸入、顯示輸出、檢測各個控制環(huán)節(jié)、控制各支路動作、報警提示、人機對話、接收PLC反饋信息等。 PLC部分負責監(jiān)測機床的安全開關、缺絲開關、急停、自動/ 手動、停止/ 啟動、剎車按鈕等各個部位電磁閥、開關的狀態(tài)并作出相應的處理, 同時將機床的各部分信息反饋給單片機。 單片機與PLC之間采用并行口通信, 相互協(xié)調,共同完成牙刷植毛動作。在本系統(tǒng)中, PLC既要與單片機進行通信, 又要對機床上各傳感器的信號作出響應。PLC與單片機的通信可以通過串行接口或并行接口來實現(xiàn)。串行通信所需PLC點數(shù)少, 但速度慢, 且需專門編寫通信協(xié)議程序。鑒于本數(shù)控系統(tǒng)的單片機控制模塊有足夠的I/O接口( 片外擴展兩片8155芯片) , 我們采用并行接口的方式來實現(xiàn)PLC與單片機的通信, 將8155芯片的PA、PB口作為PLC與單片機的輸入輸出通道,PA、PB口各八位( 可表示機床的28= 256種狀態(tài)) 。機床上的傳感器主要包括X、Y軸導軌限位開關及換毛機構傳感器等。單片機控制板PA8155PBXPLCYXYX軸導軌限位開關Y軸導軌限位開關主電機A色毛B色毛 換毛機構C色毛機床 單片機與PLC的接口 鍵盤與單片機的通信本電路的鍵盤輸入設計為44的鍵盤矩陣，又稱為行列式鍵盤，： 鍵盤輸入電路，4個10K的電阻為上拉電阻。鍵盤矩陣通過P1口與單片機連接，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個交叉點上，設置一個按鍵，形成44個按鍵。這種行列式鍵盤結構能有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率。單片機工作時，首先，先從P1口的高四位輸出低電平，低四位輸出高電平，從P1口的低四位讀取鍵盤狀態(tài)。再從P1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從P1口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。將兩次讀取結果組合起來就可以得到當前按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個鍵的特征編碼。然后，將得到的16個按鍵的特征編碼按圖中按鍵排列排成一張?zhí)卣骶幋a與順序編碼的對應關系表，然后用當前讀得的特征編碼來查表，當表中有該特征編碼時，它的所在位置就是對應的順序編碼。判斷是否有鍵按下的方法分下面幾步：(1)向所有的列線I/O口輸出低電平后，將行線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。若無鍵按下，行線任保持高電平狀態(tài)，若有鍵按下，行線至少應有一條為低電平。 (2)確定有鍵按下后，求鍵碼。求鍵碼的方法是：依次從一條列線上輸出低電平，然后檢查各行線的狀態(tài)，若全為高電平，說明該閉合鍵不在該列，若不全為1，則說明閉合鍵在該列，且在變?yōu)榈碗娖降男械慕稽c上。值得注意的是，在鍵盤處理程序中，每個鍵都被賦予了一個鍵號，由從列線I/O口輸出的數(shù)據(jù)和從行線I/O讀入的數(shù)據(jù)可以求出閉合鍵的鍵號。 液晶顯示屏與單片機的通信液晶顯示器(LCD)比起數(shù)碼管來說具有顯示信息多、體積小、功耗低等特點。本數(shù)控系統(tǒng)選用深圳研安佳電子有限公司的可視化編程LCD液晶顯示模塊作為顯示終端，以簡化系統(tǒng)操作，改善人機對話環(huán)境，使顯示內容豐富，圖文并茂，提高可視化程度。為提高LCD的響應速度，可先把控制系統(tǒng)要用到的圖標和字庫預裝入LCD自帶的存貯系統(tǒng)中，然后系統(tǒng)單片機控制模塊通過串口給LCD顯示屏發(fā)送相應命令控制需要生成的界面和信息。VCCRXDTXDVSSPIN４ PIN2PIN７PIN８PIN３320240模塊（LCD背光）AT89S51PIN1（SIO）+5V+5V 單片機AT89S51與320240模塊的接口 在編寫單片機AT89S51的顯示控制軟件時需注意以下事項:串行口模式設為模式1 (1個起始位, 8個數(shù)據(jù)位, 1個停止位) 。波特率設為9600bps(TH1= TL1= 0FDH, SMOD= 0。 TH1= TL1= 0FAH,SMOD= 1) 。 在發(fā)送命令之前需檢測模塊為閑態(tài)(PIN7=1) , 否則所發(fā)的命令可能失效。 188。串口發(fā)送的必須是完整命令的ASCII碼( 漢字為其機內碼,ASCII字符為其ASCII碼) 。 189。在每條命令末尾還要加上命令結束碼/ 0D0, 以表明命令結束。 190。模塊SIO接口中PIN6的作用是當模塊內MCU由于干擾死機時, 用戶控制電路可強行復位, 使模塊脫離死機狀態(tài), 判斷模塊是否死機可通過向其發(fā)送正確的控制命令后, PIN7電平是否有變化來得知, 實際上模塊在完成每條內部命令操作后立刻進入睡眠狀態(tài), 死機的機率是極低的, 所以系統(tǒng)未使用。傳動驅動部分包括步進電機的驅動和電磁鐵的驅動，步進電機須滿足快速急停、定位和退刀時能快速運行、工作時能帶動工作臺并克服外力（如切削力、摩擦力）并以指令的速度運行。在定位和退刀時電磁鐵吸合使繪筆抬起，繪圖時能及時釋放磁力使植針壓下。步進電機的速度控制比較容易實現(xiàn)，而且不需要反饋電路。，步進電機每走一步。步進電機驅動電路中采用了光電偶合器，它具有較強的抗干擾性，而且具有保護CPU的作用，當功放電路出現(xiàn)故障時，不會將大的電壓加在CPU上使其燒壞。 步進電機驅動電路圖該電路中的功放電路是一個單電壓功率放大電路，當A相得電時，電動機轉動一步。電路中與繞組并聯(lián)的二極管D起到續(xù)流作用，即在功放管截止是，使儲存在繞組中的能量通過二極管形成續(xù)流回路泄放，從而保護功放管。與繞組W串聯(lián)的電阻為限流電阻，限制通過繞組的電流不至超過額定值，以免電動機發(fā)熱厲害被燒壞。由于步進電機采用的是三相六拍的工作方式（三個線圈A、B、C），其正轉的通電順序為：AABBBCCCAA，其反轉的通電順序為：AACCCBBBAA。步進時鐘A相波形B相波形C相波形 三相六拍工作方式時相電壓波形（正轉）該驅動電路也采用了光電偶合器，但其功放電路相對簡單。其光電偶合部分采用的是達林頓管，因為驅動電磁鐵的電流比較大。 電磁鐵驅動電路系統(tǒng)要求植毛機的植毛速度為300—500孔／min，在這種高速運轉的情況下，步進電機很容易產(chǎn)生失步現(xiàn)象，造成植毛精度不準，影響加工效率和產(chǎn)品質量，因此有必要采取措施解決步進電機的失步問題。我們采用高精度增量式光電編碼器來作為其位置檢測元件，以提高系統(tǒng)加工精度和可靠性。進給脈沖指令位置誤差計數(shù)器交流伺服電機編碼器工作臺絲杠位置反饋信號+— 步進電機伺服系統(tǒng)框圖進給脈沖指令由單片機控制系統(tǒng)發(fā)出，步進電機上的光電編碼器檢測其位置信號，并將其反饋給位置誤差計數(shù)器，當位置誤差為零，即步進電機已走到指定位置時，停止發(fā)送運動脈沖，因而能夠準確控制步進電機的走步距離，徹底消除失步現(xiàn)象。 由于步進電機不需要反饋電路，但是要注意工作臺不能超過最大行程。因此，必須在X、Y軸的方向各加上兩個行程開關。這里行程開關作用有兩個：（1）防止工作臺超過最大行程，使電機損壞（2）可以用與定位。所以這4個行程開關就充當了傳感器。人機界面設計的準則就是要有良好的人機交互能力，一般要求操作簡便，界面簡潔明了。此系統(tǒng)中共有9個LED，LED1燈亮表示X軸負方向禁止通行，LED2燈亮表示X軸正方向禁止