【導(dǎo)讀】的指導(dǎo)下，獨(dú)立研究、寫作的成果。種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人獨(dú)自承擔(dān)。第四章控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)、綜合調(diào)試和誤差分析??????原來(lái)的PLC繞線機(jī)生產(chǎn)的繞組已很難滿足不斷發(fā)展的機(jī)電產(chǎn)品的要。為解決此問(wèn)題，我們研制了一種能代替PLC控制系統(tǒng)的新的控制系統(tǒng)—單。本文論述了繞線機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程，包括：硬。件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等方面。硬件電路采用89C52單片機(jī)、先進(jìn)的。接口技術(shù)和大規(guī)模的集成電路設(shè)計(jì)而成。精密排線是通過(guò)單片機(jī)輸入的CP脈沖。信號(hào)和方向信號(hào)準(zhǔn)確控制步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)、跳段等工作狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。的人機(jī)交互界面是用8279鍵盤/顯示集成芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)控制系統(tǒng)的繞線機(jī)具有自動(dòng)化程度高、成本底、體積小、控制精確等。優(yōu)點(diǎn)，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的發(fā)展前景?；ゲ槐悖ぷ鞣绞絾我?，整個(gè)控制系統(tǒng)體積大。為此迫切要求有新型的繞線

　　

【正文】 279 鍵盤顯示接口電路的設(shè)計(jì) 外部時(shí)鐘脈沖的產(chǎn)生： 在圖 和圖 中， 89C52 的 ALE 既用做低 8 位地址的封鎖信號(hào)，也把它接到 3 腳即 CLK 引腳用作 8279 的外時(shí)鐘信號(hào)的輸入。 89C52 的振蕩頻率fosc選 12MHZ。 89C52的 ALE脈沖頻率是振蕩器頻率的 1/6即 2MHZ，這是 89C52的最高頻率。 通過(guò)對(duì) 8279 的程序時(shí)鐘命令字的編程， 8279 對(duì)來(lái)自 CLK 的引腳的脈沖 分頻，分頻數(shù)系 數(shù)為 20，可得到 8279 內(nèi)部工作所需的 100MHZ 的內(nèi)部時(shí)鐘。 1. 譯碼電路： （ 1） 8279 片選譯碼電路： 根據(jù)本系統(tǒng)電路的地址分配設(shè)計(jì)，對(duì) 、 、 譯碼產(chǎn)生的片選信號(hào)（低電平有效）接到 8279 的 CS 引腳。譯碼器選用 74LS138（其詳細(xì)介紹見(jiàn) 21 節(jié)）， 、 、 分別與 A、 B、 C 相連， Y7 與 8279 的 CS端相連。 （ 2） 鍵盤 /顯示器掃描譯碼器： 對(duì)“鍵盤 /顯示方式設(shè)置命令字”的編程設(shè)置為選通輸入 IRQ、譯碼顯示方式（ D0=0）， 8279 內(nèi)部不譯碼，用 IC13 74LS138 對(duì) SL0~SL3 譯碼，以產(chǎn)生信號(hào)送入鍵盤。本設(shè)計(jì)選用 16 位 LED 顯示器， 5 行 5 列鍵盤掃描。在初始化時(shí)，設(shè)置“鍵盤 /顯示方式顯示命令字”的 D3=1 使 8279 工作與 16 位顯示方式。 2.. 中斷請(qǐng)求線： 當(dāng)鍵盤中的某鍵按下， 8279 在測(cè)得其按下并在去抖動(dòng) 9 延時(shí) 10ms 后再檢測(cè)認(rèn)為該鍵仍在按下?tīng)顟B(tài)，便確認(rèn)此鍵以按下。在確認(rèn)某鍵以按下后，便把此鍵的鍵值儲(chǔ)存與 FIFO 寄存器中，此時(shí) FIFO 中有內(nèi)容，稱為 FIFO 存儲(chǔ)器不空。只要 FIFO 存儲(chǔ)器不空，便使 IRQ 為高電平，就直接相 89C52 請(qǐng)求中斷。 但由于89C52 的 INT0 與 INT1 是低電平或下降沿請(qǐng)求中斷，因此把 IRQ 反向后加到——————————————————————— ―――――――― ——————————————— 89C52 的 INT1 端。當(dāng)單片機(jī)讀取 FIFO 的內(nèi)容后， IRQ 就回到低電平。如果 FIFO還有未讀取的鍵值時(shí)，回重新使 IRQ 不變?yōu)楦唠娖剑鄦纹瑱C(jī)請(qǐng)求中斷。由于FIFO 存儲(chǔ)器是先進(jìn)先出 RAM，因此先讀走的鍵值對(duì)應(yīng)與先按下的鍵。 第三章 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) RAM 地址分配及初始化 首先給出位標(biāo)志定義、 RAM 地址分配和初始化部分。 一、 位標(biāo)志定義 00H：自檢標(biāo)志，用于 主程序中的自檢； 01H： 8279 用以申請(qǐng)中斷標(biāo)志； 02H： SET 鍵標(biāo)志； 03H： RUN 鍵標(biāo)志； 04H：停車標(biāo)志。 二、 RAM 地址分配 內(nèi)部 RAM： 60H： SP； ——————————————————————— ―――――――― ——————————————— 69H： DELAY； 68H： KEY； 67H： KEY； （ 2021H） 66H：狀態(tài)指示用； （ 6000H） 65H：主軸電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)輸出； （ 8000H） 64H：輸入定義； 中斷入口地址： 0003H： INT0 000BH： T0 0013H： INT1 001BH： T1 外部 RAM： 4000H， 4001H：匝數(shù)； 4002H： 慢繞匝數(shù)； 4003H， 4004H：線經(jīng)； 4005H， 4006H：排幅； 4007H， 4008H：跳距； 4009H：方式； (低 ) 5FF0H： (高 ) 5FF1H：起始編號(hào)； (低 ) 5FF2H： (高 )5FF3H：設(shè)定轉(zhuǎn)速； 2021H： IC2 74LS373 4000H5000H： IC30 RAM6264 6000H： IC3 74LS374 8000H： IC15 74LS244 A000HI： C14 74LS374 C000HI： C16 74LS244 E000H, E001H： IC8 8279 三、 定時(shí)器部分的初始化 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)需要一個(gè)方向電平信號(hào)，此方向電平信 號(hào)為高電平“ 1”時(shí)，步進(jìn)電機(jī)按正方向旋轉(zhuǎn)，為低電平“ 0”時(shí)按負(fù)方向旋轉(zhuǎn)。在本設(shè)計(jì)中這個(gè)方向信號(hào)由 輸出。 CP 脈沖通過(guò)定時(shí)器 T0 和軟件編程產(chǎn)生，由 輸出，選擇T0 工作方式 2。自動(dòng)重裝方式。 LED 顯示部分的閃爍通過(guò)定時(shí)器 T1 來(lái)產(chǎn)生。 定時(shí)器初始化的主要內(nèi)容： 1. 選擇工作方式： 對(duì)方式寄存器 TMOD 進(jìn)行設(shè)置，選擇工作方式。 TMOD 的狀態(tài)應(yīng)置為 01100110，其狀態(tài)字為 66H。 T0、 T1 的啟、停控制由 8 位寄存器 TCON 控制， TCON 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 ——————————————————————— ―――――――― ——————————————— 各位均為“ 1”時(shí)有效， TR TR0 為“ 1”時(shí)啟動(dòng)，為“ 0”時(shí)停止。 2. 給定時(shí)器賦初值： 3. 啟動(dòng)定時(shí)器 SETB TR0：?jiǎn)?dòng) T0 SETB TR1：?jiǎn)?dòng) T1 四、 8279 的初始化 8279 的命令字： 8279 的各種工作方式都要通過(guò)對(duì)命令寄存器的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)，各命令寄存器的命令字及 其寄存器口地址如下： 鍵盤 /顯示命令字為： 00001110，命令寄存器口地址為： 0EH； 時(shí)鐘編程命令字為： 00110100，命令寄存器口地址為： 34H； 讀 FIFO/AM 命令字為： 01010000，命令寄存器口地址為： 50H； 讀顯示 RAM 命令字為： 01110000，命令寄存器口地址為： 70H； 寫顯示 RAM 命令字為： 10010000，命令寄存器口地址為： 90H； 顯示器禁止寫入 /熄滅命令字為： 10100000，命令寄存器口地址為： A0H； 清除命令字為： 11010001，命令寄存器口地址為： D1H； 結(jié)束中斷 /出錯(cuò)命令字為： 11110000，命令寄存器口地址為： F0H； 根據(jù)上述 8 種命令字可以確定 8279 的工作方式，初始化時(shí)把各命令字 送入命令地址口，根據(jù)其特征位可以把命令存入相應(yīng)的命令寄存器，執(zhí)行程序時(shí)8279 能自動(dòng)尋址相應(yīng)的命令寄存器。 8279 初始化程序圖： ——————————————————————— ―――――――― ——————————————— 控制系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì) 一、 主程序的主要功能 對(duì)單片機(jī)進(jìn)行自檢。 對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。 檢測(cè) 中斷，并執(zhí)行相應(yīng)的中斷子程序。 進(jìn)行鍵盤掃描，檢測(cè)各功能鍵的閉合情況，并執(zhí)行相應(yīng)的子程序。 檢測(cè)各開(kāi)關(guān)量，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 指示繞線機(jī)的工作狀態(tài)及顯示有關(guān)數(shù)據(jù)。 二、 程序的設(shè)計(jì) 繞線機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求（詳見(jiàn)任務(wù)書） ： 繞線機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)是通過(guò) 計(jì)數(shù)對(duì)一個(gè) 電動(dòng)繞線 系統(tǒng)進(jìn)行控制，要求：繞線圈數(shù) 控制值可通過(guò)鍵盤進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定值的范圍為 0~9999，要有 LED 數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)的設(shè)定置；啟動(dòng)工作開(kāi)關(guān)后，繞線系統(tǒng)工作。當(dāng)繞線計(jì)數(shù)值到達(dá)設(shè)定的計(jì)數(shù)控制值時(shí)，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，使該工作系統(tǒng)停止工作 。再次啟動(dòng)工作開(kāi)關(guān)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行下一次繞線工作。如需重新設(shè)定繞線圈數(shù)，則可通過(guò)按鍵進(jìn)行，并有暫停繞線功能。 原理說(shuō)明 計(jì)數(shù)控制系統(tǒng)是目前使用最廣泛的自動(dòng)控制應(yīng)用系統(tǒng)之一，本系統(tǒng)采用了8031 單片機(jī)作為該控制系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)的組成分為硬件電路和系統(tǒng)程序兩部分，下面就該兩部分的組成、工作原理進(jìn)行說(shuō)明。 1. 系統(tǒng)硬件電路 圖 1 為帶數(shù)碼管顯示當(dāng)前計(jì)數(shù)值的單片機(jī)計(jì)數(shù)控制系統(tǒng) 的 電路。其中：?jiǎn)纹瑱C(jī)采用 89C52， LED 顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方式。為了提供 LED 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電流，用三極管 BG1 作電源驅(qū)動(dòng)輸出，其型號(hào)可選擇 3DG12 型 NPN 管。為了提高計(jì)數(shù)的精確性，采用 12MHz 晶振。為滿足控制設(shè)備功率的要求，采用了繼電器控制輸出結(jié)構(gòu)，繼電器的型號(hào)可選用 JZC— 23F 型，其工作電壓為 5V，為防止繼電器斷電時(shí)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)的干擾，在其線圈兩端加了一個(gè)二極管 D作為吸收回路。繼電器線圈的驅(qū)動(dòng)電流由三極管 BG 的集電極提供，三極管 BG2 的型號(hào)可選用型3DG12NPN 管。 ——————————————————————— ―――――――― ——————————————— 數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù) (即用戶設(shè)定的繞線圈數(shù) )存放在內(nèi)部寄存器 R4 和 R5 中，如下表 1 所示。其中： R4 存放 個(gè)位、十位數(shù)據(jù)， R5 存放百位、千位數(shù)據(jù)，均為十進(jìn)制 BCD 碼。由于采用軟件動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，顯示用十進(jìn)制 BCD碼數(shù)據(jù)經(jīng) ~ 口送至四線 — 七段顯示譯碼器 CC14547 后，由 CC14547 將其 譯為L(zhǎng)ED 數(shù)碼管相應(yīng) 顯示數(shù)據(jù)的段碼（ CC14547 的譯碼真值表 如下表 2 所示）， 使 LED數(shù)碼管 顯示 相應(yīng) 的數(shù)據(jù) 。由于 CC14547 具有較大的輸出電流驅(qū)動(dòng)能力，因此其輸出直接與 LED 數(shù)碼管相連。顯示時(shí)，由 ~ LED數(shù)碼管的位選控制，實(shí)現(xiàn) LED 數(shù)碼管的循環(huán)顯示。本設(shè)計(jì)中 LED 數(shù)碼管 顯示電路 采用了共陰極形式。 表 1 R5 高 4位 R5低 4位 R4高 4位 R4 低 4 位 LED3 LED2 LED1 LED0 表 2 輸 入 輸 出 數(shù) 字 顯 示 BI D C B A a b c d e f g 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 1 1