【正文】 26 顯示電路 28 LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理 28 LED顯示方式 29 30 31 狀態(tài)檢測與電機控制電路 31 31 32第4章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計與調(diào)試 34 8255端口地址及內(nèi)存地址分配 34 34 36 36 36 37 38 39 系統(tǒng)軟件的調(diào)試 40 子程序的調(diào)試 40 程序流程的調(diào)試 41 整個程序的連調(diào) 41第5章 結(jié) 論 42參考文獻(xiàn) 43致 謝 44附 錄Ⅰ 45附 錄Ⅱ 58附 錄Ⅲ 60II第1章 緒 論 述隨著科學(xué)的不斷發(fā)展進(jìn)步，自動化技術(shù)日趨成熟，并且被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，辦公，生產(chǎn)等許多領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域中，自動化機械設(shè)備的應(yīng)用己經(jīng)越來越大，并且逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。因此采用自動化技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)加工己經(jīng)成為企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益，增加企業(yè)競爭力的一項重要手段。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會對各類板材的需求量不斷增長，因此對板材加工的精度與效率有了更高的要求。自動剪板機作為一種自動化機械設(shè)備在金屬板材制品加工企業(yè)中的地位己經(jīng)越來越重要。進(jìn)入21 世紀(jì)，我國汽車制造業(yè)飛速發(fā)展，面對這一形勢，我國的板材加工工藝及相應(yīng)的剪板機 都有了長足的進(jìn)步。剪板機按結(jié)構(gòu)分為閘式剪板機和擺式剪板機兩類；按傳動方式分為有機械傳動剪板機和液壓剪板機。由于液壓傳動在控制方面的優(yōu)勢，數(shù)控剪板機主要采用液壓傳動形式。各個企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控液壓剪板機，都在逐步向國際主流方向靠攏。近年來，適應(yīng)金屬板材加工的需要，液壓剪板機出現(xiàn)了新機型即直角剪板機。不僅提高了剪切效率而且能夠提高板材的利用率。國外的主要生產(chǎn)廠家有：德國獨資賀爾碧格（無錫）自動化技術(shù)有限公司,所有產(chǎn)品德國原裝,在自動化行業(yè)享譽全球。國內(nèi)生產(chǎn)數(shù)控剪板機的企業(yè)較多，在全國的剪板機制造商中，根據(jù)20082009中國剪板機行業(yè)現(xiàn)狀監(jiān)測及發(fā)展趨勢研究報告的調(diào)查，國內(nèi)的主要剪板機制造商有：上海沖剪機床廠、湖北三環(huán)鍛壓機床有限公司、江蘇亞威機床有限公司、江蘇金方圓機床有限公司、江蘇揚力集團(tuán)有限公司、泰安華魯鍛壓機械有限公司，濟(jì)南澤業(yè)機床制造有限公司，南通江海機床有限公司，黃石華信機械設(shè)備有限公司，佛山市南海區(qū)力豐機床有限公司等企業(yè)可稱為佼佼者。液壓擺式剪板機是通過采用主油缸（固定在墻板上）做向下剪切運動、氮氣缸回程，因此簡化液壓系統(tǒng)、運行更穩(wěn)定。2）后擋料尺寸及剪切次數(shù)有數(shù)字顯示裝置。3）采用防護(hù)柵與電器箱聯(lián)鎖人生安全保護(hù)裝置。進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國鍛壓機床行業(yè)經(jīng)過技術(shù)引進(jìn)、合作生產(chǎn)及合資等多種方式的運作，快速地提升了我國剪板機整體水平。但由于大家都在進(jìn)步，所以國內(nèi)產(chǎn)品與國外名牌產(chǎn)品的差距并無明顯縮短。剪板機的控制是現(xiàn)代機械與新興計算機控制技術(shù)的有機結(jié)合，不僅僅是簡單的機械控制，而且還是一種先進(jìn)技術(shù)的代表，在剪板機的自動控制中，有對機械工藝的要求，還有對現(xiàn)代控制手段的新改革。本系統(tǒng)是“基于單片機的自動剪板機控制系統(tǒng)”。要求實現(xiàn)自動進(jìn)料、卸料、剪切、數(shù)控定長的功能。設(shè)計目標(biāo)：用的單片機組成控制系統(tǒng)，在原有機床的主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加自動進(jìn)料、卸料、剪切、數(shù)控定長等功能，使其具有抗干擾性好、集成度高、加工精度高、操作方便、自動化水平和性價比高等特點。第2章 系統(tǒng)總體方案的論證本設(shè)計的自動剪板機系統(tǒng)是應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)要求而研制的，是一種經(jīng)濟(jì)實用型數(shù)控系統(tǒng)。若料車空載，即啟動運料小車電動機，使之左行到位，限位開關(guān)SQ5閉合，送料機構(gòu)電動機啟動，帶動板料向右移動。當(dāng)壓塊到位且板料壓緊時，壓塊下限開關(guān)SQ3 閉合，剪切刀電動機起動，帶動剪刀下落，此時SQ4 閉合，直到板料剪斷落入料車。當(dāng)運料車上板料達(dá)到設(shè)定數(shù)時，起動運料小車電動機帶動料車右行，將板料送至下一工序。要求自動剪板機功能如下：。待剪板料定位后由壓塊電動機帶動壓板，將板料壓緊；。包括卸載及自動返回；，每車板料數(shù)的預(yù)設(shè)定及鍵盤設(shè)定剪板長度 系統(tǒng)方案論證剪板機的自動控制方式主要有以下幾種。采用的控制方式也不是很先進(jìn)，繼電器控制方式的控制系統(tǒng)較復(fù)雜，大量的接線使系統(tǒng)可靠性降低，也間接地降低了設(shè)備的工作效率。另外多采用機械的觸點是系統(tǒng)的靈敏度有限，在剪板機的控制系統(tǒng)中已很少被采用了。因此，相對于PLC控制方案而言，傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制所需的電路設(shè)計、制作工作量較大，設(shè)計、制作周期較長，此外，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工作的可靠性也都不如PLC控制系統(tǒng)強。（3）單片機為控制器的控制方式單片機是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展而誕生的，由于它具有體積小、功能強、性價比高等特點，在剪板機控制領(lǐng)域得到了更為廣泛的應(yīng)用。2）智能儀表：用單片機微處理器改良原有的測量、控制儀表，能使儀表數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化。3) 控制功能強：為了滿足工業(yè)控制的要求，單片機的指令除了輸入/輸出控制指令、邏輯判斷指令外，還有更為豐富的條件分支跳躍指令。目前，單片機應(yīng)用技術(shù)己成為一項新的工程應(yīng)用技術(shù)。單片微型計算機的誕生是計算機發(fā)展史上的一個新的里程碑。單片機應(yīng)用技術(shù)己成為一項新工程技術(shù)。雖然單片機的抗擾性能不如可編程邏輯控制器PLC，但可以通過在輸入、輸出端采用光電隔離等措施，使其得到進(jìn)一步改善；而PLC的價格比較高，在需要即時顯示和控制的場合不如單片機快捷。 系統(tǒng)的組成整個系統(tǒng)主要由單片機89C52，2 個并行I/O接口擴(kuò)展芯片8255A，電機過載檢測、計數(shù)采樣輸入、系統(tǒng)工作狀態(tài)檢測輸入、外控輸出、聲光報警、鍵盤、顯示及電源等部分組成。單片機89C52有四個I/O接口P0P3，P0口作雙向數(shù)據(jù)接口，與8255A 連接；~；P2口用于擴(kuò)展兩片8255A的I/O 接口芯片；P3口作為第二功能使用。AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8K bytes 的反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元。89C52芯片具有COMS低功耗的特點，例如8051芯片的功耗為630mW,而89C52的功耗只有120mW。此外，在89C52系列芯片中，內(nèi)部程序存儲器除了ROM型和EPROM型外，還有E2PROM型，例如89C52就有8KB E2PROM。另外，許多89C52芯片還具有程序存儲器保密機制，以防止應(yīng)用程序泄密或被復(fù)制。（2） 1號8255A。鍵盤在本系統(tǒng)中的主要作用是預(yù)置每一車的板料數(shù)。顯示器采用4 位LED數(shù)碼管，動態(tài)掃描及分時循環(huán)顯示已剪切的板料數(shù)。2 號8255A作擴(kuò)展的并行輸入輸出接口。（4）電機過載檢測。（5）系統(tǒng)電源。15V工作電源，設(shè)計中擬選用三端固定輸出的78和79系列集成穩(wěn)壓芯片來設(shè)計+5V，177。（6）計數(shù)采樣電路。第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 主控芯片89C52 89C52簡介本系統(tǒng)采用單片機89C52做主控單元，89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8K bytes 的反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元，功能強大的89C52單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案，可以靈活用于各種控制領(lǐng)域。AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)性能：8K字節(jié)，RAM 256 個字節(jié)，32 I/O線，3個16 位定時器共6個中斷源，一個全雙工連續(xù)端口，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。 掉電模式方式停止CPU 當(dāng)允許RAM，定時器連續(xù)端口, 并且中斷系統(tǒng)持續(xù)作用。 89C52的性能參數(shù)89C52可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 89C52引腳圖P1口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉為低電平時,將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 并因此作為輸入時,P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時,P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當(dāng)P3口寫入“1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時,地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時,ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的1/6。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器,因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。89C52單片機內(nèi)部振蕩電路由一個單級非門構(gòu)成，它與石英晶體配合使用，可構(gòu)成一個具有感抗特性的穩(wěn)定的晶體振蕩器，引腳XTALl和XTAL2分別是此放大電器的輸入端和輸出端。在圖中，其外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)高增益反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。 復(fù)位電路為了初始化單片機內(nèi)部的某些特殊功能寄存器，必須采用復(fù)位的方式，復(fù)位后可使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始正常工作。復(fù)位后系統(tǒng)將輸入/輸出(1/0)端口寄存器置為FFH，堆棧指針SP置為60H，SBUF內(nèi)置為不定值，其余的寄存器全部清0，內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時RAM的內(nèi)容是不定的。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位和按鍵式復(fù)位電路。為了保證系統(tǒng)可靠復(fù)位，在設(shè)計復(fù)位電路時，單片機可以循環(huán)復(fù)位。在復(fù)位有效期間，ALE和PSEN引腳輸出高電平。 單片機最小系統(tǒng)圖 電源電路電源電路的主要功能是為本系統(tǒng)提供充分的電能，使得整個系統(tǒng)可以正常的運行。而四臺交流電機需要的是工業(yè)用電，可以由工廠的生產(chǎn)車間提供工業(yè)電源。在本設(shè)計中，所采用的單片機電源電路是一次回路轉(zhuǎn)換電路。圖中的MC7805T是一個三端穩(wěn)壓器，通過它的穩(wěn)壓作用，將輸出+5V的直流電源，電容起到保護(hù)作用，電阻起到限流作用。所以出于對單片機運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測的考慮，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(tài)的芯片，就是俗稱的“看門狗”。所以在使用有看門狗的芯片時要注意及時喂狗。這種組合設(shè)計減少了電路對電路板空間的需求。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時間時，電路中的看門狗將通過RESET信號向CPU 作出反應(yīng)。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下時，系統(tǒng)將復(fù)位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。 X5045引腳及功能X5045共有8個引腳。SO：串行數(shù)據(jù)輸出端。SCK：串行時鐘輸入端。RESET：復(fù)位輸出端。VSS：接地端。該信號可避免系統(tǒng)微處理器在電壓不足或振蕩器未穩(wěn)定的情況下工作。（2）低電壓監(jiān)視工作時， X5045對VCC 電平進(jìn)行監(jiān)測，若電源電壓跌落至預(yù)置的最小Vtrip以下時，系統(tǒng)即確認(rèn)RESET，從而避免微處理器在電源失效或斷開的情況下工作。而當(dāng)VCC返回并超過Vtrip達(dá)200ms時，系統(tǒng)重新開始工作?？撮T狗計數(shù)器正常工作時自動計數(shù)，程序流程定期將其復(fù)位清零，如果系統(tǒng)在某處卡死或跑飛，該定時器將溢出，并將進(jìn)入中斷。由于微處理器必須周期性的觸發(fā)CS/WDI引腳以避免RESET 信號激活而使電路復(fù)位，所以CS/WDI引腳必須在看門狗超時時間終止之前受到由高至低信號的觸發(fā)。（5）SPI串行存儲器器件存儲器部分是帶塊鎖保護(hù)的CMOS串行EEPROM 陣列，陣列的內(nèi)部組織是8 位。X5045主要是通過一個8 位的指令寄存器來控制器件的工作，其指令代碼通過SI輸入端寫入寄存器。而SO 線上的數(shù)據(jù)則由SCK的下降沿輸出。在整個工作期間，CS必須為低。控制位用于設(shè)置看門狗定時器的操作和存儲器的塊鎖保護(hù)。WIP 位可用RDSR指令讀出。 狀態(tài)寄存器的格式表7654321000WD1WD0BL1BL0WELWIP其中：WIP (WriteInProgress) 位是易失性只讀位，用于指明器件是否忙于內(nèi)部非易失性寫操作。當(dāng)該位為“1”時，表示非易失性寫操作正在進(jìn)行；為“0”時，表示沒有進(jìn)行寫操作。WEL=1時，表示鎖存被設(shè)置；WEL=0表示鎖存已復(fù)位?？梢杂肳REN指令設(shè)置WEL位；用WRDI指令復(fù)位WEL位。任何被塊鎖保護(hù)的存儲器都只能讀出不能寫入。 受保護(hù)的EEPROM陳列地址狀態(tài)寄存器位受保護(hù)的陳列地址BL1BL0X5043/X504500無01180～1FF10100～1FF11000～1FFWDO、WD1（Watchdog Timer）位用于選擇看門狗的超時周期。而在寫狀態(tài)寄存器時，應(yīng)先將CS 拉低，然后送WREN指令，再拉高CS。該操作由CS變高結(jié)束。 WREN命令和/WP引腳狀態(tài)對狀態(tài)寄存器的影響WREN命令（WEL）器件引腳（/WP）存儲器塊狀態(tài)寄存器（BL0、BLWD0、WD1）保護(hù)區(qū)不保護(hù)區(qū)0X保護(hù)保護(hù)保護(hù)X0保護(hù)保護(hù)保護(hù)11保護(hù)可寫入可寫入采用X5045與單片機連接