【正文】 鍵功 能 鍵 散 轉(zhuǎn)顯 示 輸 入 參 數(shù)調(diào) 輸 入 提 示 子程 序I N T I 中 斷 子 程序F I F O 存 入 數(shù) 據(jù)按 鍵尺寸清零功能程序多個加工尺寸輸入程序單一尺寸自動加工程序 循環(huán)變尺寸自動加工程序 手動加工運行與解除程序 零位對刀微調(diào)程序調(diào) 輸 入 提 示 子程 序YNNYYN 圖 主程序流程圖 第 53 頁 共 74 頁 圖 NN入 口讀 入 S T 3 狀 態(tài)延 遲啟 動 步 進 電 機 擋料 器 左 移 一 步回 零 位 否 ？讀 入 S T 5 狀 態(tài)空 載 嗎啟 動 小 車 左 行讀 入 S T 4 狀 態(tài)小 車 到 位 否 ？關 閉 小 車 電 機限 次 數(shù) 為 零 否 ？擋 料 器 快 速 回 零 子 程 序調(diào) 用 子 程 序 計 算 下 一 位置 步 進 電 機 運 動 步 數(shù)啟 動 送 料 電 機讀 入 S T 2 狀 態(tài)定 時 完 成 否 ？關 閉 時 料 電 機是 否 廢 料 ？制 動 器 松 開 剪 切 壓 料 離 合 器 結(jié) 合讀 入 S T 1 狀 態(tài)壓 料 完 成 否 ？加 工 數(shù) 量 減 1 ， 滿 車 數(shù) 量 減 1 ， 廢料 計 算 數(shù) 減 1 ， 限 次 回 零 數(shù) 減 1擋 料 器 讓 刀延 時 等 待 主 電 機 帶 動 刀 具 剪 料剪 切 壓 料 離 合 器 斷 開 制 動 器 制 動啟 動 卸 料 機 構(gòu)讀 入 S T 8 狀 態(tài)卸 料 完 成 否 ？關 閉 卸 料 機 構(gòu)計 數(shù) 為 零 嗎 ？小 車 滿 載 嗎 ？啟 動 小 車 右 行讀 入 S T 7 狀 態(tài)車 到 下 一 工 位 否 ？關 閉 小 車 電 機加 工 完 畢 嗎 ？擋 料 器 快 速 回 零 子 程 序返 回 主 程 序NYNYYNYNYNYYNYNNYYYNN 第 54 頁 共 74 頁 說明：因本系統(tǒng)是順序控制系統(tǒng)，屬于分時控制，實時性不高，故采用程序查詢式控制方式。啟動關斷剪切壓料傳動機構(gòu)和啟動關斷卸料機構(gòu) 都是通過控制電磁離合器的脫離結(jié)合實現(xiàn)的。按自動加工鍵控制系統(tǒng)自動工作，后擋板 (擋料器 )回零位，送料小車返回，后擋板由零位到第一位置：送板料定位，觸動定位行程開關，松開制動器，壓緊剪切主電機通過電磁離合器帶動壓塊和刀具向下運動，撞到壓緊行程開關后：后擋板讓刀后撤，壓緊剪切主電機帶動刀具剪切，電磁離合器斷開，延時，刀具夾具返回制動器制動；卸料機構(gòu)啟動卸料，完成后后擋板自動運動到下一位置，送板料定位，觸動定位行程開關，類推?完成一次循環(huán)，循環(huán)計數(shù)減 1，再進行下一輪循環(huán)：加工過程數(shù)據(jù)實時顯示 。為了減少加工廢料合理利用板材，一般加工一塊板料設置一次循環(huán)，而一次循環(huán)只出現(xiàn)一次邊廢料，這一循環(huán)加工次數(shù)已知，可作為廢料計算數(shù)。在自動加工過程中，為了防止程序受環(huán)境干擾跑飛和在斷電后恢復供電的時候，恢復系統(tǒng)現(xiàn)場工作狀態(tài)的需要，在程序中多處設有系統(tǒng)狀態(tài)實時記錄、狀態(tài)檢測程序和看門狗喂狗程序，流程圖中簡略了。剪切操作由腳踏開關控制，這里不再進一步說明。多個加工尺寸輸入程序功能：輸入加工數(shù)量，多段尺寸段個數(shù)，每一段尺寸、小車滿載數(shù)、廢料計算數(shù)。如果不是開機狀態(tài)，有回零動作。 再按多位置尺寸鍵，提示“ NO1___. ___ ”按數(shù)子鍵輸入第一位置尺寸；再按多位置尺寸鍵 ? 提示“ NO2___. __ ”按數(shù)子鍵輸入第二位置尺寸；類推?，某次輸錯可清零重輸。 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。 入 口已 準 備 輸 入 了 嗎 ？由 指 針 引 導置 改 錯 清 除 特 征 位 變尺 寸 輸 入 特 征 位數(shù) 據(jù) 輸 完 了 嗎 ？指 向 N 次 輸入指 向 第 一 次輸 入指 向 第 二 次輸 入保 存 6 輸 入 的加 工 數(shù) 量 和 尺寸 段 個 數(shù)指 針 + 1顯 示 第 一 段尺 寸 提 示 符返 回 給 出 尺 寸 存儲 地 址壓 縮 成 B C D碼保 存 輸 入 尺寸指 針 + 1顯 示 第 二 段尺 寸 提 示 符返 回歸 零輸 入 加 工 參 數(shù)提 示 顯 示置 改 錯 清 除特 征 位輸 入 指 針返 回與 第 二 次 輸 入 相同 ， 存 儲 地 址 順延 ， 最 多 輸 入 九段 尺 寸 圖 多次定長尺寸輸入程序流程圖 步數(shù)計算子程序 第 56 頁 共 74 頁 入 口走 步 為 零 特 征 位 為 1 ？變 尺 寸 加 工 位 ＝ 1 ？轉(zhuǎn) 換 循 環(huán) 特 征 位 ＝ 1 ？返 回A末 位 置 尺 寸 壓 縮 存 儲置 位 換 位 循 環(huán) 特 征 位指 針 指 向 第 一 位 置 尺 寸 地 址（ + 3 指 向 下 一 位 置 尺 寸 地 址 ）設 置 除 法 計 算 入 口 調(diào) 除 法 子 程 序 計算 當 前 零 位 置 到 下 一 位 置 的 步 數(shù)調(diào) 十 進 制 轉(zhuǎn) 換 二 進 制 子 程 序轉(zhuǎn) 換 成 二 進 制 步 數(shù)（ R 0 ） = ( R 0 ) + 1( R 0 ) = 尺 寸 段 個 數(shù) ( R 0 ) 1 = 0 ?指 針 指 向 下 一 位 置尺 寸 地 址返 回置 換 位 循 環(huán) 特 位 ＝ 0置 走 步 為 零 特 征 ＝ 1返 回根 據(jù) 輸 入 尺 寸 地 址設 置 除 法 計 算 入 口調(diào) 除 法 子 程 序 計 算 當 前 零位 置 到 加 工 位 置 的 步 數(shù)調(diào) 十 進 制 轉(zhuǎn) 換 二 進 制 子程 序 轉(zhuǎn) 換 成 二 進 制 步 數(shù)置 走 步 數(shù) 為 零 特 征 位 ＝ 1返 回YNYNNYN 圖 步數(shù)計算子程序流程圖 第 57 頁 共 74 頁 A解 壓 下 一 位 置 尺 寸 顯示設 置 十 進 制 減 法 子 程 序 入 口 調(diào) 用 子程 序 計 算 當 前 位 置 到 下 一 位 置 的 距離 并 置 運 動 方 向 特 征 位設 置 除 法 計 算 入 口 調(diào) 除 法 子 程序 計 算 當 前 位 置 到 下 一 位 置 的步 數(shù)調(diào) 十 進 制 轉(zhuǎn) 換 二 進 制 子 程序 轉(zhuǎn) 換 成 二 進 制 步 數(shù)( R 0 ) 1 = 0 ?( R 0 ) 尺 寸 段 個 數(shù)指 針 指 向 第 一 位 置 尺 寸 地址指 針 指 向 下 一 位 置 尺 寸 地址返 回返 回 圖 步數(shù)計算子程序流程圖 其它功能程序設計 急停功能是采用外部中斷 INT0實現(xiàn)，其中斷子程序編制是第一次按鍵，進入循環(huán)等待整個系統(tǒng)停機；三分鐘后第二次按鍵，結(jié)束等待系統(tǒng)繼續(xù)工作。微調(diào)功能目的是調(diào)整擋料器上的定長檢測開關反應靈敏度的，通過微調(diào)來確定定長檢測開關的工作位置。否則重新調(diào)整定長檢測 第 58 頁 共 74 頁 開關在擋料器上的位置。 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)保護功能。 讀寫程序模塊設計 將緩沖區(qū)中若干字節(jié)數(shù)據(jù)送 X25045的子程序流程圖見圖 。 第 59 頁 共 74 頁 初 始 化寫 允 許 定 義啟 用 X 2 5 0 4 5送 地 址取 數(shù) 并 寫 入X 2 5 0 4 5調(diào) 指 針緩 沖 區(qū) 數(shù) 據(jù)已 送 完結(jié) 束X 2 5 0 4 5返 回入 口YN 圖 X25045寫數(shù)流程圖 系統(tǒng)狀態(tài)記錄程序和狀態(tài)恢復程序 當系統(tǒng)工作狀態(tài)發(fā)生改變時記錄程序?qū)崟r記錄，把重要數(shù)據(jù)寫入 X25045芯片的EEPROM中，如果程序跑飛或斷電發(fā)生，系統(tǒng)復位恢復現(xiàn)場數(shù)據(jù)即讀出 X25045芯片的EEPROM中數(shù)據(jù)，并根據(jù)正?；虍惓Ｌ卣魑慌袛?，是斷電異常的恢復到斷電異常前的系統(tǒng)工作狀態(tài)，繼續(xù)未完成的工作。當干擾作用到 單片機本身時，單片機將不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序，從而引起混亂。設計中采用了以下幾種方法。模塊化的程序在組合后，可對每一模塊進行編號；模塊的入口處有一發(fā)放“令牌”的語句，在模塊的重要位置和模塊出口，都要對“令牌”進行核對才準予通行，并在模塊出口處回收“令牌”或在下一模塊入口處更換“令牌”。具體做法是可設一令牌寄存器，核對“令牌”，檢驗令牌寄存器是否與本模塊號一致。這樣，雖然因為程序跑飛而非法進入某一模塊也不至于讓它任意破壞數(shù)據(jù)、改變標志和錯誤輸出，并能及時發(fā)現(xiàn)，使其返回正常入口。對付這一類事故的有效方法就是掉電保護。軟件使系統(tǒng)及時對掉電作出反應。 3）指令冗余 當 CPU受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。 MCS51系統(tǒng)中所有指令都不超過 3個字節(jié)，而且有很多單字節(jié)指令。當彈飛到某一雙字節(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。在雙字節(jié)和三字節(jié)指令之后插入兩條 NOP指令，可保護其后的指令不被拆散。但不能加入太多的冗余指令，以免明顯降低程序正常運行的效率。此類指令有： RET、 RETI、 LCALL、 SJMP、 JZ、 CJNE等。上述關鍵指令中 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。當彈飛的程序落到非程序區(qū) (如 EPROM中未使用的空間、程序中的數(shù)據(jù)表格區(qū) )時 前一個條件即不滿足，當彈飛的程序在沒有碰到冗余指令之前，已經(jīng)自動形成一個死循環(huán)，這時第二個條件也不滿足。 所謂軟件陷阱，就是一條引導指令，強行將捕獲的程序引向?qū)Τ绦虺鲥e進行處理的程序。當干擾使未使用的中斷開放，并激活這些中斷時，就會進一步引起混亂。 (2)未使用的大片 ROM空間。軟件陷阱一定要指向出錯處理過程 ERR。這樣我們就可以用 00 00 02 00 30五個字節(jié)作為陷阱來填充 ROM中的未使用空間，或者每隔一段設置一個陷阱 (02 00 30)，其它單元保持 0FFH不變。有兩類表格，一類是數(shù)據(jù)表格，供 MOVCA,A+PC指令 MOVCA,A+DPTR指令使用，其內(nèi)容完全不是指令。由于表格內(nèi)容和檢索值有一一對應關系，在表格中間安 排陷阱將會破壞其連續(xù)性和對應關系，只能在表格的最后安排五字節(jié)陷 (NOP NOP LJMP ERR)。程序區(qū)是由一串串執(zhí)行指令構(gòu)成的，在這些指令串之間常有一些斷裂點，正常執(zhí)行的程序到此便不會繼續(xù)往下執(zhí)行了，這類指令有 JMP、 RET等。如果還要順次往下執(zhí)行，必然就出錯了。我們在這種地方安排陷阱之后，就能有效地捕捉住它，而又不影響正常 執(zhí)行的程序流程 .由于軟件陷阱都安排在程序正常執(zhí)行不到的地方，故不會影響程序執(zhí)行效率。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，論述了本課題的設計價值和任務。 2)總體方案設計 通過對剪板機的工作原理及硬件結(jié)構(gòu)的分析，提出總體設想。 3)機械部分設計 分析自動加工過程所需配套執(zhí)行機構(gòu)，根據(jù)功能要求，從經(jīng)濟適用角度給出擋料定長機構(gòu)、托架支撐卸料機構(gòu)和板料進給機構(gòu)等機構(gòu)的設計思路。因此分析了步迸電機性能、選用方法和步進電機驅(qū)動電路：研 究了步進電機位置速度控制設計和程序控制流程。給出具體實現(xiàn)方案。設計斷電保護程序，工作狀態(tài)檢測錯誤恢復程序，參數(shù)提示輸入及工作中實時顯示程序等。根據(jù) X25045芯片中集成的主要器件的功能，設計選用它。設計了合理的接口擴展電路，采用了 AT89C51與 8279芯片的連接電路實現(xiàn)鍵盤輸入和顯示；采用 AT89C51與74LS244芯片連接實現(xiàn)輸入接口擴展，采用 74LS273芯片實現(xiàn)輸出接口擴展。該電路是單片機常用的信號輸入輸出配置，實現(xiàn)操作人員與單片機之間的通訊即控制信號輸入和加工參數(shù)加工狀態(tài)顯示。采用光電隔離把各個執(zhí)行結(jié)構(gòu)狀態(tài)數(shù)字量信號通過行程開關進行采集。 5)輸出控制電路設計 設計制作了電磁離合器驅(qū)動控制電路，繼電器驅(qū)動控制電路，電磁制動器驅(qū)動控制電路。 本文通過這次課題研究工作加深了對機電一體化技術(shù)及單片機控制系統(tǒng)體系的認識，積累了一定的軟硬件開發(fā)，并培養(yǎng)了理論學習和設計的能力，