【導(dǎo)讀】目前能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)堆焊的設(shè)備很少，使用效果差，堆焊勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣，效。因此，設(shè)計(jì)一種自動(dòng)堆焊設(shè)備有非常重要的意義。本文論述了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)過程，包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等方面。電路部分主要包括以AT89S52單片機(jī)為控制中心的焊接時(shí)序電路和晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)。軟件程序用C語言寫成。利用軟硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)焊接的時(shí)序控制以及滿焊和定位焊兩種焊。高；操作方便，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度低；原材料供應(yīng)方便，綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)具有良好的實(shí)用價(jià)值。

　　

【正文】 電。 2） 123V的交流電壓經(jīng)半控橋整流后 ,輸出直流電壓給電機(jī)電樞供電，輸出電壓可調(diào)以達(dá)到調(diào)速的目的。電壓的調(diào)節(jié)由調(diào)速板控制晶閘管的導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)，并具有電壓負(fù)反饋功能。 3） 電機(jī)的手動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)通過手動(dòng)按鈕實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)通過繼電器實(shí)現(xiàn)，繼電器的吸合和釋放由單片機(jī)控制。 4） 電機(jī)的手動(dòng)正反轉(zhuǎn)通過手動(dòng)撥鈕實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)正反轉(zhuǎn)通過繼電器實(shí)現(xiàn)，繼電器的吸合和釋放由單片機(jī)控制。 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理圖如 47 所示，由 Q Q D D2 組成半控橋整流電路。 Q Q2的導(dǎo)通角由圖 45 輸出的晶閘管觸發(fā)脈沖控制， D8 為續(xù)流二極管，因?yàn)殡姍C(jī)為感性負(fù)載，所以接入 D3 保證晶閘管能夠及時(shí)關(guān)斷； S4 為手動(dòng)按鈕，用于手動(dòng)調(diào)節(jié)左右方向拖板的位置； JD3 位觸發(fā)器，自動(dòng)關(guān)閉； JD5 為觸發(fā)器控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 S1 為手動(dòng)撥鈕，手動(dòng)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)； R5 為減速電阻，保證電機(jī)快速制動(dòng)。 xx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 Q1 Q2 F1 D1 D2 D3 R2 R1 R3 R4 C1 S4 R5 S1 S2 A+M G 1電機(jī)電樞L1電機(jī)勵(lì)磁1234D4 1 2 3 V1 2 3 VG N D晶閘管 1 反饋 圖 47 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖 Motor driver circuit diagram 單片機(jī)控制的焊接時(shí)序控制電路 焊接時(shí)序控制電 路具體方案 根據(jù) 80C51 系列單片機(jī)的特點(diǎn)，可以利用單片機(jī)的 I/O 功能和 T0、 T1 的計(jì)數(shù)功能來達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。 按啟動(dòng)鍵后，單片機(jī)通過程序自動(dòng)載入焊車 X 方向的最大行程，然后按照焊接程序控制順序送出供電供氣 Q送絲 Q左右走行電機(jī)運(yùn)行 Q前后走行電機(jī)運(yùn)行 Q左右走行電機(jī)正反轉(zhuǎn)信號(hào) Q5，并根據(jù)需要提供必要的延時(shí)，這些信號(hào)通過開關(guān)元件輸送給繼電器。開關(guān)元件可選擇達(dá)林頓管，因?yàn)檫_(dá)林頓管提供大的放大倍數(shù)，基極只需 mA 級(jí)（有的甚至是微安級(jí)）的電流就可導(dǎo)通，它的導(dǎo)通電流在單片機(jī)的引腳驅(qū)動(dòng)能力范圍之內(nèi)；集射極可通過 安培級(jí)的電流，保證繼電器可靠吸合。 要實(shí)現(xiàn)圖滿焊、定位焊的焊車行走方式，可通過單片機(jī)的 T0、 T1 的計(jì)數(shù)功能來實(shí)現(xiàn)。 滿焊：由程序賦給 X 方向的行程值，當(dāng)焊車從 X 方向的一端行走到另一端需停左右走行電機(jī)時(shí)， T0 溢出并將信號(hào)通過單片機(jī)的輸出管腳送給左右走行電機(jī)和上拖電機(jī)的控制繼電器，使左右走行電機(jī)停機(jī)，前后走行電機(jī)運(yùn)行。前后走行電機(jī)的停機(jī)信號(hào)通過 T1 溢出標(biāo)志提供， BCD 撥碼提供前后電機(jī)的位移值，位移值可調(diào)，此位移值通過單片機(jī)處理后賦給 T1，當(dāng)前后走行電機(jī)行走了相應(yīng)的位移需停機(jī)時(shí)， TI 溢出并將信號(hào)通過單片機(jī)的輸出管腳 送給前后走行電機(jī)和左右走行電機(jī)的控制繼電器，使前后電機(jī)停機(jī)，左右電機(jī)反轉(zhuǎn)并運(yùn)行。這樣就實(shí)現(xiàn)了滿焊的焊車行走方式。 定位焊：當(dāng)焊車在偏磨段 X 方向的一端行走到另一端需停下拖電機(jī)時(shí)，按定位鍵，通JD3 JD5 xx：耐磨鋼板堆焊機(jī)單片機(jī)控制器設(shè)計(jì) 24 過程序的處理， T0 自動(dòng)溢出，同時(shí)改寫 X 方向的行程值并將信號(hào)通過單片機(jī)的輸出管腳送給左右走行電機(jī)和前后走行電機(jī)的控制繼電器，使左右走行電機(jī)停機(jī)，前后走行電機(jī)運(yùn)行。 Y 方向的行走控制同滿焊。 預(yù)停功能是為了方便工人操作而設(shè)置的，當(dāng)焊車焊到最后一道焊道的任何位置時(shí)，工人按以下預(yù)停鍵，焊車都會(huì)在此焊道的終點(diǎn)停車，焊接結(jié)束。此功能由單 片機(jī)的程序?qū)崿F(xiàn)。 電機(jī)的位移信號(hào)可通過光禍傳感器，經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后直接輸送到單片機(jī)的 T0和 T1 引腳。因?yàn)橐笥?jì)數(shù)準(zhǔn)確，所以使用施密特觸發(fā)器整形。 單片機(jī)控制的焊接時(shí)序控制電路 單 片 機(jī)定位按鈕繼電器2繼電器1前后限位檢測左右限位檢測時(shí)鐘電路復(fù)位電路繼電器3繼電器4繼電器5繼電器6啟動(dòng)/預(yù)停按鈕繼電器7 圖 48 焊接時(shí)序控制框圖 The block diagram of welding sequential control 單片機(jī)控制的焊接時(shí)序電路主要包括時(shí)鐘電路，急停（復(fù)位）電路，外部信號(hào)輸入電路，時(shí)序控制信號(hào)輸出電路，如圖 48。單片機(jī)主要接收控制面板上啟動(dòng) /預(yù)停按鈕、急停（ 復(fù)位 ） 按鈕、定位 按鈕的信號(hào)以及左右走行電機(jī)、前后走行電機(jī)的位移信號(hào)，并及時(shí)輸出信號(hào)給達(dá)林頓管使相應(yīng)的繼電器吸合或釋放，實(shí)現(xiàn)焊接時(shí)序控制。 焊接時(shí)序控制主要利用單片機(jī)的 I/O 口功能和單片機(jī)程序的延時(shí)來實(shí)現(xiàn)，如圖 49。Q1 為送氣送電的信號(hào)，對(duì)應(yīng)管腳 ； Q2 為送絲電機(jī)信號(hào)，對(duì)應(yīng)引腳 ； Q3 左右電機(jī)信號(hào)，對(duì)應(yīng)管腳 ； Q4 為前后電機(jī)信號(hào)，對(duì)應(yīng)管腳 ； Q5 為左右電機(jī)正反轉(zhuǎn)信號(hào)，xx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 對(duì)應(yīng)引腳 ； Q6 為前后電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制信號(hào)，對(duì)應(yīng)管腳 ； Q7 為擺動(dòng)電機(jī)擺動(dòng)信號(hào)，對(duì)應(yīng)管腳 。這些信號(hào)通過達(dá)林頓管輸送給 繼電器，使繼電器吸合和釋放，達(dá)到控制要求。當(dāng) 、 、 、 、 、 、 管腳輸出高電平時(shí)，達(dá)林頓管導(dǎo)通，繼電器吸合，反之，繼電器釋放。 焊接程序的控制過程為： 1） 輸出高電平，開始送電送氣。 2） 延時(shí) 2s 后， 輸出高電平，開始送絲。 2） 延時(shí) 1s 后，焊接開始。通過 、 、 、 電平的高低轉(zhuǎn)換，完成焊接過程。 3） 焊接完畢后， 、 、 、 輸出低電平，焊車停止運(yùn)行； 輸出低電平，前后電機(jī)反轉(zhuǎn)回到初始位置。 4） 延時(shí) 1S 后， 輸出高電平，送絲電機(jī)反轉(zhuǎn)回到原始位置； 輸出低電平，停止送絲， 2 秒后停氣停電 [7]。 Q1N P N D A RQ2N P N D A RQ4N P N D A RQ3N P N D A RR8R9R 1 0R 1 3R 1 4D1D2D3D5Q5N P N D A RD6+ 1 2Q6N P N D A RQ7N P N D A RD7D I O D ED8D I O D ER 1 5R 1 71T 2 / P 1 . 02T 2 E X / P 1 . 13P 1 . 24P 1 . 35P 1 . 46M O S I / P 1 . 57M I S O / P 1 . 68S C K / P 1 . 79R S T10R X D / P 3 . 011T X D / P 3 . 112P 3 . 213P 3 . 314T 0 / P 3 . 415T 1 / P 3 . 516P 3 . 617P 3 . 718X T A L 219X T A L 120G N D21P 2 . 0 / A 822P 2 . 1 / A 923P 2 . 2 / A 1 024P 2 . 3 / A 1 125P 2 . 4 / A 1 226P 2 . 5 / A 1 327P 2 . 6 / A 1 428P 2 . 7 / A 1 529P S S E N30A L E / P R O G31EA32P 0 . 7 / A D 733P 0 . 6 / A D 634P 0 . 5 / A D 535P 0 . 4 / A D 436P 0 . 3 / A D 337P 0 . 2 / A D 238P 0 . 1 / A D 139P 0 . 0 / A D 040V C CU1A T 8 9 S 5 2+5 圖 49 焊接時(shí)序控制電路 Welding sequential control circuit xx：耐磨鋼板堆焊機(jī)單片機(jī)控制器設(shè)計(jì) 26 電機(jī)位移信號(hào)提取電路 電機(jī)的位移信號(hào)通過光電耦合傳感器，輸入單片機(jī)的 T0 和 T1 計(jì)數(shù)器引腳，如圖 410： 單片機(jī)計(jì)數(shù)器 T0 引腳U 1 3 R41kR21 0 0 kR11k A R 1O P A M PR32kR55 0 kR61 0 k+5 圖 410 位移信號(hào)提取電路 Displacement signal extraction circuit 顯示電路 由鍵盤輸入的行程 值與定位值等都可由顯示電路部分顯示出來。本設(shè)計(jì)選擇 LED 數(shù)碼管顯示電路。 1） LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu) LED 數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示：數(shù)字 0~字符 A~F、 H、 L、 P、 R、 U、 Y、符號(hào)“ — ”及小數(shù)點(diǎn)“ .”。數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如圖 411 所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖 412 所示。 1e2d3Vcc4c5dp6b7a8Vcc9f10g 圖 411 數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)圖 Appearance structure of digital tube 共陽極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽極連接在 一起，通常，公共陽極接高電平（一般xx 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 接電源），其他引腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，并根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字和符號(hào)。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段到通電流，還需要根據(jù)外接電源及段導(dǎo)通額定電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 共陰極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常，公共陰極接低電平（一般接地），其他引腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，并根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字和符號(hào)。此時(shí) ，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段到通電流，也需要根據(jù)外接電源及段導(dǎo)通額定電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 D +5 D 圖 412 數(shù)碼管共陽共陰兩種接法 Two connections of digital tube of total of Yin Yang 2）數(shù)碼管字形編碼 要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。對(duì)照圖411，字形碼位定義如下：數(shù)據(jù)線 D0 與 a 字段對(duì)應(yīng)， D1 與 b 字段對(duì)應(yīng) ?????? 以此類推。若使用共陽極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對(duì)應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為 1 表示對(duì)應(yīng)字段暗；若使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對(duì)應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為 1 表示對(duì)應(yīng)字段亮。若要顯示“ 0”，共陽極數(shù)碼管的字形編碼應(yīng)為 11000000B（即 C0H）；共陰極數(shù)碼管的字形編碼應(yīng)為 00111111B（即3FH）。七段式 LED顯示器有動(dòng)態(tài)掃描與靜態(tài)顯示 2 種方式，動(dòng)態(tài)掃描需要耗費(fèi)大量的 MCU時(shí)間，且亮度不夠；而靜態(tài)顯示亮度高， MCU 負(fù)擔(dān)小，但所需硬件驅(qū)動(dòng)芯片較多。二者各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的具體情況而定。 xx：耐磨鋼板堆焊機(jī)單片機(jī)控制器設(shè)計(jì) 28 鍵盤 輸入電路 在焊接之前，焊接要設(shè)置相應(yīng)的行程；而這些數(shù)值的鍵入，都通過鍵盤來完成，本設(shè)計(jì)選擇矩陣式鍵盤輸入方式。 矩陣式鍵盤連接方式利用 (N+M)個(gè) I/O口 ，可以輸入 (N? M)個(gè)按鍵開關(guān)。它是通過輸出和輸入電平信號(hào)來識(shí)別鍵盤的輸入過程。雖然這種方法可以利用較少的 I/O口連接較多的按鍵開關(guān)，但隨著鍵盤矩陣規(guī)模的擴(kuò)大仍要占用較多的 I/O口。如 1個(gè) 4 4鍵盤矩陣，連接 16個(gè)按鍵開關(guān)，共需占用 4+4— 8個(gè) I/O口，這樣就使得在單片機(jī) I/O口較少時(shí)不可能接入較多的按鍵開關(guān)。其鍵盤輸入電路如圖 413所示。 1T 2/ P 1. 02T 2E X / P 1. 13P 1. 24P 1. 35P 1. 46M O S I / P 1. 57M I S O / P 1. 68S C K / P 1. 79R S T10R X D / P 3. 011T X D / P 3. 112P 3. 213P 3. 314T 0/ P 3. 415T 1/ P 3. 516P 3. 617P 3. 718X T A L 219X T A L 120G N D21P 2. 0/ A 822P 2. 1/ A 923P 2. 2/ A 1024P 2. 3/ A 1125P 2. 4/ A 1226P 2. 5/ A 1327P 2. 6/ A 1428P 2. 7/ A 1529P S S