1、 畢業(yè)設(shè)計說明書題 目：條帶切割機控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 號：姓 名：班 級：專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師：學(xué) 院：機械工程學(xué)院答辯日期：摘 要本文簡要介紹了條帶切割機控制系統(tǒng)的設(shè)計方法及工作原理。本系統(tǒng)具備液晶顯示、電機運動狀態(tài)顯示、延時動作設(shè)置、數(shù)值記憶、檢測布條盤滿盤狀態(tài)、設(shè)定加工長度和速度控制等功能。系統(tǒng)以STC89C52RC單片機為核心，采用CS1621液晶顯示器、矩陣按鍵、霍爾磁感、滿盤開關(guān)、報警電路、掉電存儲器EEPROM及調(diào)速電機等幾部分硬件電路，已完成對已卷長度、設(shè)定長度及電機速度的顯示和調(diào)節(jié)。同時含有本控制系統(tǒng)的全部外圍硬件電路，并設(shè)計了原理圖和PCB圖，編寫出系統(tǒng)軟件程

2、序，最后完成了聯(lián)機調(diào)試，達到了設(shè)計的要求。關(guān)鍵詞：單片機；條帶切割機；電機速度；矩陣按鍵；AbstractThe paper has briefly introduced the design method and the working principle of strip cutting machine. System is provided with LCD display, motor show, a deferred action sets, numerical memory, test strips full State, set the length of processing

3、and control functions. System is with STC89C52RC single-chip as the core, adopting CS1621 LCD, matrix press, Hall-effect magnetic sensor, switch, alarm circuit, EEPROM memory and speed-regulating motors and other parts of the hardware circuit have completed its length, set the length and the volume

4、display and adjustment of the motor speed, While I have cmpleted all the peripheral hardware of the control system circuit , schematic and PCB design contained , written system software sequence range, finally I have completed the online debugging, making the system meet design requirements.Key word

5、s: Single-chip Microcontroller ; Strip cutting machine; motor speed matrix keys;目錄摘 要IAbstractII第1章緒論1第2章控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案22.1課題分析22.2條帶切割機的設(shè)計方案與論證3第3章硬件原理電路圖的設(shè)計與分析63.1單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計及I/O口分布63.23*8矩陣按鍵電路73.3液晶顯示電路83.4電機速度電路113.5霍爾速度傳感器電路123.6滿盤開關(guān)電路123.7LED照明電路133.8報警電路13第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計與分析144.1主程序144.23*8矩形按鍵掃描程序16

6、4.3液晶驅(qū)動及初始化程序194.4電機控制程序224.5EEPROM掉電保護程序244.6報警程序254.7中斷服務(wù)程序26第5章制作調(diào)試285.1制作285.2調(diào)試29第6章總結(jié)30參考文獻31附錄33附錄1 傳統(tǒng)條帶切割機線路圖附錄2 原理圖附錄3 PCB圖附錄4 實物圖附錄5 控制面板布線與效果圖附錄6 元器件清單附錄7 條帶切割機接線圖說明附錄8 控制系統(tǒng)使用說明書附錄9 源代碼致謝52第1章 緒論18世紀從英國發(fā)起的技術(shù)革命是技術(shù)發(fā)展史上的一次巨大革命，它開創(chuàng)了以機器代替手工工具的時代。工業(yè)革命首先出現(xiàn)于工場手工業(yè)新興的棉紡織業(yè)等一批輕工業(yè)中。到現(xiàn)在，輕工業(yè)劃分為22大類，44個行

7、業(yè)，產(chǎn)品50多萬種，涵蓋了衣、食、住、行、用、玩各個方面。 改革開放以來，我國輕工業(yè)有了飛速發(fā)展，不僅從根本上改變了我國消費品短缺的狀況，而且產(chǎn)品大量出口。目前我國已躋身世界輕工產(chǎn)品生產(chǎn)和消費大國的行列。總體上看，近10年我國輕工行業(yè)實現(xiàn)了較快增長，經(jīng)濟運行的質(zhì)量和效益都較好。我國輕工業(yè)產(chǎn)品中的家用電器、五金制品、制漿造紙、鐘表、啤酒、皮革及皮革制品等的產(chǎn)量已排名世界首位或位居前列，我國已成為世界輕工生產(chǎn)和消費大國。條帶切割機正是這些輕工業(yè)產(chǎn)業(yè)不可或缺的必備設(shè)備之一。隨著工業(yè)自動化的進步、控制技術(shù)的發(fā)展及受數(shù)字技術(shù)和微處理技術(shù)的影響，人們對工業(yè)過程控制的終端執(zhí)行器提出了新的要求工業(yè)自動化。工業(yè)

8、自動化，主要指在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用自動化技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品的無間斷自動生產(chǎn)，并以此加快產(chǎn)品的制造速度，由于其對人工需求較少，故可以有效的降低生產(chǎn)中的人工成本，這在當(dāng)今工人工資急劇上漲的背景下十分重要。同時，在某些生產(chǎn)、加工領(lǐng)域，人工操作有一定的危險性或其精度等無法滿足生產(chǎn)要求，在這些領(lǐng)域中，工業(yè)自動化技術(shù)的應(yīng)用可以說是必須的。本課題涉及的條帶切割機控制系統(tǒng)設(shè)計即屬于工業(yè)自動化設(shè)備。近幾十年來，在工業(yè)制造領(lǐng)域，由于人工成本的大幅提升，使得工業(yè)自動化在大量企業(yè)中開始推廣，企業(yè)對自動化生產(chǎn)的需求又反過來帶動包括微電子技術(shù)、計算機制造技術(shù)及各類控制理論在內(nèi)的大量自動化生產(chǎn)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，在這種相互促進中，

9、自動化技術(shù)有了長足進步，相比較以往，現(xiàn)今的自動化生產(chǎn)有了質(zhì)的飛躍。國外發(fā)達國家切割行業(yè)90%為數(shù)控切割機下料，僅10%為手工下料，而我國用數(shù)控切割機下料僅占下料總量的10%以下，其中數(shù)控等離子切割比例更小。絕大多數(shù)仍采用手工或半自動切割，笨重落后，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，而且材料浪費嚴重，因此十分有必要發(fā)展并普及數(shù)控切割機以改變這一落后現(xiàn)狀。條帶切割機控制系統(tǒng)設(shè)計的，如改用現(xiàn)在使用單片機的有關(guān)知識對其進行精確的運動控制，使條帶切割機能對切出來的布進行長度記錄，用限位傳感器實現(xiàn)對滿盤的檢測和報警提醒等功能。不僅替代了目前不少單位普遍采用的手工開料的落后工藝，減輕了勞動強度，而且提高了勞動工效，保

10、證了落料的精度。同時很好的滿足了工廠對自動化技術(shù)的需求，也避免了特殊行業(yè)上出現(xiàn)員工荒的現(xiàn)象，保證企業(yè)正常的發(fā)展，進一步促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。滾布筒電機及變頻器間距調(diào)整手柄張緊機構(gòu)刀具調(diào)節(jié)旋鈕滾布筒電機速度調(diào)節(jié)旋鈕滾布筒拖布盤電機圖1-1條帶切割機整體效果圖第2章 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案2.1 課題分析 本設(shè)計為一個控制系統(tǒng)，采用單片機作為控制器核心，實現(xiàn)條帶切割機控制器的設(shè)計。利用單片機技術(shù)，取代傳統(tǒng)的以控制按鈕、可調(diào)開關(guān)、時間繼電器、行程開關(guān)、接觸器等組成的機械式控制方式，傳統(tǒng)條帶切割機接線圖詳見附錄1，最主要目的是對條帶切割進行智能化改進。根據(jù)設(shè)備的實際情況和生產(chǎn)要求，需解決以下四點問題：1

11、. 滾布筒和拖布盤電機可精確調(diào)速；2. 可實現(xiàn)兩種工作模式，即設(shè)定長度和滿盤切割模式；3. 可顯示工作狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)；4. 具備自動報警功能。2.2 條帶切割機的設(shè)計方案與論證2.2.1 設(shè)計方案的選擇針對傳統(tǒng)的條帶切割機切割精度低、加工速度慢、安全系數(shù)低、可控性差等問題，根據(jù)實際情況和現(xiàn)實要求，主要進行以下兩點改進：1） 滾布筒和拖布盤精確控制及調(diào)速；根據(jù)設(shè)備的實際使用情況與成本控制，對滾布筒電動機選擇，根據(jù)設(shè)計要求與具體情況，選擇傳統(tǒng)條帶切割機的鼠籠式三相異步電動機及配套變頻器，如下圖2-1（a）、2-1（b）所示。圖2-1滾布筒電機及配套變頻器相比滾布筒電動機，托布盤電機要求沒那么高，選

12、用普通減速電機，圖2-2，為普通交流減速電機及配套驅(qū)動器。圖2-2交流減速電機及配套驅(qū)動器傳統(tǒng)條帶切割機則是采用可調(diào)旋鈕和繼電器相結(jié)合的的方法對電機進行啟?？刂?，本次設(shè)計則是選用光耦控制，更加精確，大大提高了控制實用性。對于電機調(diào)速，有調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、變頻調(diào)速和電磁調(diào)速四種方法。針對滾布筒電機實際情況，有調(diào)壓調(diào)速與變頻調(diào)速兩種方案選擇。調(diào)壓調(diào)速優(yōu)點：1.可以將調(diào)速過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差能量加以回饋利用，效率高；2.裝置容量與調(diào)速范圍成正比，適用于70%95%的調(diào)速。缺點：功率因素較低，有諧波干擾，正常運行時無制動轉(zhuǎn)矩，適用于單象限運行的負載。變頻調(diào)速優(yōu)點：1） 無附加轉(zhuǎn)差損耗，效率高，調(diào)速范圍寬

13、；2） 對于低負載運行時間較多，或起停運行較頻繁的場合，可以達到節(jié)電和保護電機的目的。缺點：技術(shù)較復(fù)雜，價格較高。滾布筒電機和拖布盤在兩個工作模式下均有可能頻繁啟停與調(diào)速范，應(yīng)選擇變頻調(diào)速。原控制系統(tǒng)采用，外接可調(diào)電阻再接變頻器，改變電阻大小，從而控制變頻器，最終控制電機速度。由于變頻調(diào)速技術(shù)和傳統(tǒng)方法在精確性、靈敏性和安全性等方面的缺點，本系統(tǒng)將采用一個數(shù)字定位器，通過數(shù)字電位器來調(diào)整頻率，與傳統(tǒng)的旋鈕式調(diào)速方法相比，更加靈敏、體積也更加小。對市面上較成熟的數(shù)字電位器，如圖2-3為X9313數(shù)字電位器，進行電機調(diào)速試驗，經(jīng)過多次試驗，效果均不理想，故采用自制數(shù)字電位器。詳情見電機調(diào)速電路模塊

14、。圖2-3X9313數(shù)字電位器2） 滾布筒和拖布盤間的聯(lián)動協(xié)作。原系統(tǒng)通過傳統(tǒng)常用低壓電器時間繼電器和復(fù)合開關(guān)，對電機進行聯(lián)動控制。本次設(shè)計中，采用單片機進行時間設(shè)定及控制，不僅更加精確，同時不再需要時間繼電器和復(fù)合開關(guān)，使結(jié)構(gòu)更加簡單，成本也進一步降低。本方案采用單片機控制來實現(xiàn)條帶切割機控制系統(tǒng)的設(shè)計，其電路簡單、人機界面友好、功能齊全，智能化程度高、操作更加簡便。2.2.2 設(shè)計方案的論證本次設(shè)計使用AT89C52RC 單片機完成此次設(shè)計。此款單片機與MCS-51 兼容，含有32個可編程I/O 線，兩個16 位定時/計數(shù)器，5個中斷源，可編程串行通道，紅外接收裝置等部件，為實現(xiàn)上述功能提

15、供了大量硬件。根據(jù)要實現(xiàn)的功能特點，本次設(shè)計主要用到以下模塊：中斷服務(wù)，電機調(diào)速、EEPROM存儲、液晶顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)功能，硬件上采用1621液晶顯示器、3*8矩形按鍵、行程（滿盤）開關(guān)、霍爾傳感器、LED燈、蜂鳴器、繼電器等。此設(shè)計是利用單片機對滾布筒與托布盤電機啟?？刂啤Ｓ梢壕崿F(xiàn)已卷長度、設(shè)定長度、電機檔位與啟停以及其他的顯示，采用線反轉(zhuǎn)法取得鍵值，并由按鍵處理程序?qū)θ〉玫逆I值進行處理，實現(xiàn)條帶切割機主輔電機啟動方式和工作方式的控制。圖2-4系統(tǒng)總體框圖在本系統(tǒng)中使用到的芯片都是符合設(shè)計要求的，使用的芯片實用且經(jīng)濟。如EEPROM是STC89C52RC 本身自帶的，運行響應(yīng)速度更加快捷

16、。還有LED液晶顯示器，體積小、微功耗、顯示內(nèi)容豐富超薄輕巧等優(yōu)點，在很多場合得到運用。在校期間對VB、c語言等匯編語言的學(xué)習(xí)，同時也學(xué)習(xí)了基于STC89C52RC的單片機編程方法和技巧，現(xiàn)已能獨立進行編程、調(diào)試等相關(guān)工作。利用這些資源可使條帶切割機具完成下功能： 1.液晶屏顯示功能：顯示滾布筒電機和托布盤電機運行狀態(tài)（包括運行、停止）、轉(zhuǎn)速檔位、布條盤滿盤等狀態(tài)的指示；顯示布條盤已卷布條的總長度、顯示設(shè)定切帶長度值等；2.3*8矩陣按鍵式鍵盤操作面板，可進行多種狀態(tài)切換及數(shù)值輸入等；3.實時檢測布條盤滿盤狀態(tài)，觸發(fā)中斷功能；4.具有數(shù)值記憶功能，單片機內(nèi)EEPROM能實時保存所需存儲數(shù)據(jù)；5

17、.報警功能，蜂鳴器可對各種狀態(tài)方式進行提示或報警；第3章 硬件原理電路圖的設(shè)計與分析3.1 單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計及I/O口分布在本設(shè)計的自動計數(shù)控制系統(tǒng)中，控制的核心是STC89C52單片機，該單片機是51系列增強型8位單片機，它提供了4個8位的I/O口，分別為P0、P1、P1、P2和P3，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出，內(nèi)部有2個16位定時器/計數(shù)器，用于實現(xiàn)定時和計數(shù)功能，并且片內(nèi)含有256個RAM單元以及8KB的ROM存儲單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)和程序的存儲，便于用電的方式瞬間擦除和改寫，其外部晶振一般用11.0592MHz，一個指令周期為1us。其最小系統(tǒng)主要包括：復(fù)位電路、震蕩電路以及存儲器選擇模式（E

18、A腳的高低電平選擇），電路如下圖3-1所示：圖3-1單片機最小系統(tǒng)為合理利用單片機的端口資源，并且兼顧程序設(shè)計的便利，將系統(tǒng)的輸出和輸入端口作如如表3-1 所示硬件說明。表3-1STC89C52主要管腳功能表單片機端口外圍接口電路硬件模塊P0.0-P0.2液晶顯示集成電路模塊P0.3LED（照明）電路模塊P0.4-P0.7托布盤電機調(diào)速電路模塊P1.0-P0.7，P2.5-P2.73*8矩陣按鍵電路模塊P2.0-P2.4滾布筒電機調(diào)速電路模塊P3.0蜂鳴器電路模塊P3.1限位（滿盤）開關(guān)電路模塊P3.2外部中斷（霍爾）電路模塊P3.6滾布筒電機啟停電路模塊P3.7拖布盤電機啟停電路模塊3.2

19、3*8矩陣按鍵電路按鍵是最常用的單片機輸入設(shè)備，可通過按鍵輸入數(shù)據(jù)或命令，實現(xiàn)簡單的人機通信。常用的鍵盤接口分為獨立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。本系統(tǒng)采用3*8矩陣按鍵，電路如圖3-2 所示。圖中的三條行線和八條列線可分別接入P2.5P2.7和P1.0P1.7的端口，該端口各位都上拉一個1k的上拉電阻。圖3-23*8矩形按鍵電路圖以及對應(yīng)的鍵值3*8矩形按鍵在控制面板的效果圖，詳見附錄4 控制面板布線與效果圖，如圖3-3 所示，本系統(tǒng)設(shè)置了24個按鍵，采用查詢方式處理，其功能如下：確定狀態(tài)滾布筒啟停已卷長度清零1） 刪除設(shè)定長度2） 刪除目前運動狀態(tài)LED開關(guān)托布盤速度加減托布盤啟停滾布筒速度

20、加減設(shè)定動作延時圖3-3按鍵效果圖3.3 液晶顯示電路CS1621是一種具有微控制器接口，由存儲器映射的32*4點陣式LCD控制驅(qū)動器。電路上電時清零復(fù)位，通過命令端進行工作狀態(tài)設(shè)置，通過片選、讀、寫、修改操作，按照一一對應(yīng)的原則，驅(qū)動LCD顯示器。該電路可用于點陣式LCD顯示驅(qū)動，各SET端是相互獨立的，且容易對RAM數(shù)據(jù)進行修改，所以顯示陣內(nèi)容靈活，可隨用戶任意制定，它與單片機的接口如圖3-4 所示。圖3-4CS1621液晶驅(qū)動芯片接口電路圖1）RAM靜態(tài)顯示存儲器（RAM）結(jié)構(gòu)為32x4位，貯存所顯示的數(shù)據(jù)。RAM的內(nèi)容直接映射成LCD驅(qū)動器的內(nèi)容。RAM中的數(shù)據(jù)可被READ、WRITE

21、和READ-MODIFY-WRITE命令存取。RAM中的內(nèi)容映射至LCD的過程如下圖3-5 所示：圖3-5RAM映射圖 相對應(yīng)的本系統(tǒng)所采用RAM內(nèi)容如下圖3-6 所示：圖3-6本系統(tǒng)采用RAM內(nèi)容圖2）LED驅(qū)動器CS1621是一個128（32X4）點陣LCD驅(qū)動器，它可以驅(qū)動1/2或者1/3偏置，2、3、4個COM端的LCD顯示器，這個特性使得CS1621適合多種LCD顯示器，LCD驅(qū)動時鐘產(chǎn)生于系統(tǒng)時鐘，不管系統(tǒng)時鐘來源于11.0592kHz晶振頻率還是片內(nèi)RC振蕩器頻率或者外部頻率，LCD驅(qū)動時鐘的頻率總是256Hz。3.4 電機速度電路3.4.1 滾布筒電機速度電路滾布筒電機在兩個工

22、作模式下均有可能頻繁啟停與切調(diào)速范圍較大，針對滾布筒電機調(diào)速方案選擇變頻調(diào)速，由于變頻調(diào)速技術(shù)缺點，本系統(tǒng)自制一個數(shù)字定位器，通過數(shù)字定位器來調(diào)整頻率.本系統(tǒng)采用自制數(shù)字定位器，給外接的變頻器輸出不同檔位的電阻，通過變頻器的轉(zhuǎn)換，輸出不同頻率，從而改變電機的速度。下面簡單介紹數(shù)字定位器的工作原理，數(shù)字定位器用于電機調(diào)速，由單片機送入5個二進制數(shù)表示的031速度擋位，通過74HC154處理，輸出相應(yīng)的數(shù)字信號，再通過光耦截至或者導(dǎo)通，從而輸出與速度檔位相對應(yīng)的電阻。舉例，如要輸出檔位1，那么接74HC154芯片編號為V102引腳輸出0，另外引腳輸出為1，那么編號為U6光耦處于導(dǎo)通狀態(tài)，其它光耦均

23、截至，那么輸出100歐的電阻，再通過調(diào)頻器輸出對應(yīng)頻率控制電機頻率，以上為自制數(shù)字定位器工作原理舉例說明。如圖3-7 滾布筒電機調(diào)速電路圖。3.4.2 布盤電機速度電路托布盤電機調(diào)速與滾布筒電機調(diào)速相類似，也是采用數(shù)字定位器，通過外接調(diào)頻器轉(zhuǎn)化，從而輸出不同頻率，最后實現(xiàn)改變托布盤電機的116檔調(diào)速，如圖3-8 托布盤調(diào)速電路圖所示，托布盤電機調(diào)速原理與滾布筒電機調(diào)速的原理類似，在此不多做介紹。圖3-7滾布筒電機調(diào)速電路圖圖3-8托布盤調(diào)速電路圖3.5 霍爾速度傳感器電路霍爾速度傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的磁電傳感器，由于半導(dǎo)體比金屬有高得多的霍爾系數(shù)，故用半導(dǎo)體制成的霍爾傳感器具有對磁場敏感度

24、高、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等特點。如圖3-9 所示，采用P3.2口外接霍爾速度傳感器，對已卷長度進行計數(shù)，相比傳統(tǒng)計數(shù)方式更加方便可靠.圖3-9霍爾傳感器電路3.6 滿盤開關(guān)電路如圖3-10所示，本系統(tǒng)采用P3.1外接滿盤開關(guān)（行程開關(guān)），當(dāng)滿盤開關(guān)閉合后，系統(tǒng)報警，可滿足滿盤工作設(shè)計要求。圖3-10滿盤開關(guān)電路3.7 LED照明電路如圖3-11為LED電路，采用外接LED，由另外220V交流電供電，LED體積小，耗電量低使用壽命長，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達10萬小時，高亮度、低熱量 ，環(huán)保LED是由無毒的材料作成，可以回收再利用。圖3-11LED電路3.8 報警電路不同的音符，

25、實質(zhì)就是不同頻率的聲音。通過單片機產(chǎn)生不同的頻率的脈沖信號，經(jīng)過放大電路，由蜂鳴器發(fā)出。如圖3-12所示的報警電路。圖3-12報警電路原理圖第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計與分析4.1 主程序條帶切割機的程序流程圖如圖4-1所示。該控制器軟件的設(shè)計采用模塊化架構(gòu)，其軟件部分主要包括主程序、按鍵掃描子程序、液晶顯示子程序、中斷服務(wù)程序、自定義字庫顯示子程序以及EEPROM 掉電保護子程序等。當(dāng)接通電源后，芯片開始工作，內(nèi)部程序先是初始化，并輸出顯示上一次斷電后已卷長度、設(shè)定長度、滾布筒電機與托布盤電機速度檔位以及此時系統(tǒng)運動狀態(tài)。判斷按鍵來確定是何種工作狀態(tài)。具體操作為：系統(tǒng)上電后，進入系統(tǒng)初始態(tài)：兩個電

26、機停止，照明開啟，液晶屏上顯示：“已卷長度”值以及“設(shè)定長度”值為上次關(guān)機時的數(shù)值，滾布筒檔位和托布盤檔位顯示當(dāng)前處于最低速度檔，液晶屏右側(cè)的機床狀態(tài)欄顯示：“滾布筒停止” “托布盤停止”。并對定時中斷內(nèi)，掃描按鍵按下情況及獲取鍵值進行處理，檢測滿盤開關(guān)及加工情況，判斷是否進入報警狀態(tài)，然后進行數(shù)據(jù)更新并顯示結(jié)果。具體程序：void main() void allscreendispaly(); /全屏顯示子程序void clearscreen(void);/清屏子程序void delaynn(int ms);void LCD_init(void); /液晶初始化IT0=1;EX0=1;EA=

27、1; TMOD=0X10;ET1=1; TR1=1TH1=(65536-10000)/256;TL1=(65536-10000)%256; ; / /中斷初始化while(1) allscreendispaly(); /液晶顯示if（status=0） /初始狀態(tài)else if（status=1） /設(shè)定編輯狀態(tài)ese if（status=2） /時間設(shè)定狀態(tài)else if（status=3） /已卷長度等于設(shè)定長度狀態(tài)else if（status=4） /滿盤報警狀態(tài)圖4-1條帶切割機的主程序流程圖4.2 3*8矩形按鍵掃描程序由于按鍵數(shù)量及狀態(tài)較多，本文采用圖形方法在系統(tǒng)各個狀態(tài)下說明每個

28、按鍵用途，系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4-2所示：圖4-2系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖具體操作如下：系統(tǒng)上電后，處于系統(tǒng)初始狀態(tài)停機狀態(tài)，可通過滾布筒、拖布盤啟停按鍵啟動電機，進入工作狀態(tài)。工作狀態(tài)時按下“刪除”鍵或“電機啟停”鍵時，系統(tǒng)進入正常停機狀態(tài)。在停機或工作狀態(tài)時可對電機進行速度調(diào)節(jié)。停機時按下“設(shè)置”鍵系統(tǒng)進入長度設(shè)定狀態(tài)，此時只響應(yīng)數(shù)字鍵09和確定鍵。設(shè)置完畢后按下“確定”，進入停機狀態(tài)。按下延時鍵，進入延時狀態(tài)，可對延時時間進行設(shè)定，此時只響應(yīng)數(shù)字鍵09和確定鍵。設(shè)置完畢后按下“確定”，進入停機狀態(tài)。若想要在任意計數(shù)時刻重新從0開始計數(shù)，依次按下“清零”“確認”鍵即可。工作狀態(tài)時，如果已切帶的長度到達

29、設(shè)定長度值，系統(tǒng)將進入報警狀態(tài)，電機處于停止狀態(tài)，只響應(yīng)“確定”和“刪除”按鍵；若想要繼續(xù)下一個指定同樣長度的切帶加工，按下“確定”按鍵即可；若需要清除當(dāng)前指定長度的切帶加工，按下“刪除”按鍵，此時機床進入停機狀態(tài)。或滿盤開關(guān)開啟，進入停機狀態(tài)，只響應(yīng)“確定”和“刪除”按鍵；按下 “確定”，滾布筒立即以滿盤時的狀態(tài)動作；如果不想繼續(xù)原先的狀態(tài)切帶加工，按下“刪除”即可，這時機床處于停止狀態(tài)。圖4-3矩形鍵盤掃描程序流程圖矩形鍵盤掃描子程序流程圖如圖4-3 所示。鍵盤掃描程序用于完成按鍵的判斷、按鍵的去抖動以及按鍵的鍵值處理、存儲，本次設(shè)計運用了線反轉(zhuǎn)法并將掃描程序放入中斷中處理。每隔10ms進

30、入中斷一次，對按鍵進行掃描，判斷是否有按鍵按下，若有flag=1； flag=1時進入后再次掃描按鍵從而判斷是否真的按下，若真的按下flag=2,并判斷是哪個鍵被按下獲取鍵值，進入時flag=2，則判斷按鍵是否抬起，若按鍵沒有抬起，則需判斷鍵值進而判斷是否進行連加處理。具體程序：if（status=0） /初始狀態(tài) if（jianzhi=10） status=1else if(jianzhi=13) status=2else if（status=1） /設(shè)定編輯狀態(tài)if(jianzhi=11) status=0按鍵掃描程序P1=0xff;P2=P2&0x1f; _nop_(); _nop_()

31、; scan1=P1;P1=0x00;P2=P2|0xe0; _nop_(); _nop_(); scan2=P2&0xe0; if(flag=0) / 初始態(tài)/按鍵按下 else if(flag=1) 按鍵真的按下elseelse if(flag=2)/按鍵抬起4.3 液晶驅(qū)動及初始化程序本系統(tǒng)液晶驅(qū)動采用CS1621進行驅(qū)動，CS1621可以通過S/W來設(shè)置，設(shè)置CS1621和傳送LCD顯示數(shù)據(jù)的指令共有兩種模式，分別為命令模式和數(shù)據(jù)模式。對CS1621的設(shè)置稱作命令模式，其ID是100，有系統(tǒng)設(shè)置命令、系統(tǒng)頻率選擇命令、LCD結(jié)構(gòu)命令、蜂鳴頻率選擇命令和操作命令組成。數(shù)據(jù)模式包括READ

32、、WRITE和READ-MODIFY-WRITE操作。如下表所示為數(shù)據(jù)模式ID和命令模式ID：表4-1數(shù)據(jù)模式ID和命令模式ID操作模式IDREAD數(shù)據(jù)110WRITE數(shù)據(jù)101READ-MODIFY-WRITE數(shù)據(jù)101COMMAND命令100模式命令出現(xiàn)在數(shù)據(jù)和命令傳送之前。出現(xiàn)連續(xù)指令，命令模式ID100可以被忽略。但系統(tǒng)工作在不連續(xù)命令或連續(xù)地址數(shù)據(jù)模式，CS管腳應(yīng)設(shè)置為1，而之前的工作模式講被復(fù)位。一旦CS管腳為0，將出現(xiàn)一個新的工作模式ID。本文采用時序圖如圖4-4所示。圖4-4WRITE模式（指令碼：101）注：X：忽略；A5A0：RAM地址；D3D0：RAM數(shù)據(jù)；D/C：數(shù)據(jù)/

33、命令模式；Def.：上電預(yù)置復(fù)位；110，101和100均是模式命令。WRITE模式的格式為101指令+A5A4A3A2A1A0地址+D0D1D2D3數(shù)據(jù)，根據(jù)WRITE模式格式的特點，關(guān)鍵步驟分析：101指令用一個字節(jié)表示為1010 0000，當(dāng)WR=0，利用void transfer_out(3,0xA0) 101指令， void transfer_out(uchar count,uchar shuju)中，count為shuju前位數(shù)，shuju為一個字節(jié)的數(shù)。由表4-2得出，約定引腳5（PIN）為地址位開始位，即為地址位0。那么接下來到引腳33為地址位28。當(dāng)本系統(tǒng)有28個地址，需要5

34、位二進制表示，而地址位由6個二進制表示，故使A5=0，剩下五位二進制可以表示32個地址位，即0至28地址位，把上述六位用一個字節(jié)表示，即0xYY=A5A4A3A2 A1A0XX，其中X為1或者0均可，本文設(shè)定X為0。舉例，如要送入地址位0，那么0x00=0000 0000,如要調(diào)用void transfer_out(6,0xab)送入即可。根據(jù)此方法如表 所示：表4-2031位地址對應(yīng)表根據(jù)上表采用的方法，得出本系統(tǒng)地址位數(shù)組如下：uchar TAB1=0x00,0x04,0x08,0x0C,0x10,0x14,0x18,0x1C,0x20,0x24,0x28,0x2C,0x30,0x34,0

35、x38,0x3C,0x40,0x44,0x48,0x4C,0x50,0x54,0x58,0x5C,0x60,0x64,0x68,0x6C,0x70,0x74,0x78,0x7C;本系統(tǒng)數(shù)據(jù)為半個字節(jié)，具體傳送的內(nèi)容如下表4-3所示，送入數(shù)據(jù)D0D1D2D3，用一個字節(jié)表示0xYY=D0D1D2D3 XXXX，調(diào)用void transfer_out(4,0xcd)對于液晶上09數(shù)字顯示，如圖4-5 所示圖4-5顯示數(shù)字電路對應(yīng)圖根據(jù)上圖一個數(shù)字顯示數(shù)據(jù)用一個字節(jié)表示為0xYY=FGEX ABCD，X的值為具體情況而定，舉例，如要送入一個1，B、C為1，A、D、D、F、E、G為0，組成一個字節(jié)為0

36、xYY=000X 0110。照此方法可推出其它，如下表所示：表4-4數(shù)字顯示對應(yīng)表本設(shè)計令X為1，由上表得出09、“不顯示”和“”數(shù)組，如下表示：uchar TAB2=0xBF,0x16,0x7D,0x5F,0xD6,0xDB,0xFB,0x1E,0xFF,0xDF,0x10,0x59以上說明了液晶顯示關(guān)鍵三步。具體程序和操作為：void clearscreen(void)；/清屏系統(tǒng)初始化void LCD_init(void)；/CS1621指令代碼void LCD_WR1ite(uchar address,uchar shuju)；/寫入的通訊地址與數(shù)據(jù)void transfer_out(

37、uchar count,uchar shuju)；/傳送的位數(shù)與傳送的數(shù)據(jù)void allscreendispaly()；/液晶顯示停機/工作/設(shè)置/清零/報警狀態(tài)時，第一行和第二行可分別實時顯示“已卷長度”和“設(shè)定長度”數(shù)值，范圍為“099999”。滾布筒檔位顯示為第三行，檔位每加2，往前升一格；拖布盤檔位顯示為第四行檔位每加1，往前升一格，最小一格，滿格為16。滿盤時，“布條盤滿盤”字樣閃爍；已卷長度到達設(shè)定長度值后，液晶屏第二行將變成閃爍顯示“”符號字型。延時狀態(tài)時，液晶屏只顯示屏幕第二行的中間一個字符（系統(tǒng)默認為0）。具體程序：/已卷長度數(shù)值LCD_write(1,temper%10)

38、; /位置1/LCD_write(2,temper%100/10); /位置2/LCD_write(3,temper%1000/100); /位置3/LCD_write(4,temper%10000/1000);/ /位置4/LCD_write(5,temper/10000);/位置5/設(shè)定長度數(shù)值LCD_write(6, temper1%10);/位置6/LCD_write(7, temper1%100/10);/位置7/LCD_write(8, temper1%1000/100);/位置8/LCD_write(9, temper1%10000/1000);/位置9/LCD_write(10

39、,temper1/10000);/位置10/4.4 電機控制程序本系統(tǒng)有滾布筒電機和托布盤電機，通過STC89C52RC單片機輸出不同的數(shù)字信號，經(jīng)過數(shù)字電位器轉(zhuǎn)化成輸出不同數(shù)值的電阻，進一步將轉(zhuǎn)化出的檔位電阻傳送給調(diào)頻器，由調(diào)頻器轉(zhuǎn)化出相對應(yīng)的頻率，從而改變電機的轉(zhuǎn)速。調(diào)速操作流程見下圖。具體操作為：系統(tǒng)上電后，兩個電機停止，滾布筒檔位和托布盤檔位顯示當(dāng)前處于最低速度檔。在滾布筒/拖布盤停止狀態(tài)下按下“滾布筒停止/啟動” /“托布盤停止/啟動”，將啟動滾布筒/啟動托布盤電機；在滾布筒/托布盤運行狀態(tài)下按下“滾布筒停止/啟動”/ “托布盤停止/啟動”，將使?jié)L布筒/托布盤電機停止轉(zhuǎn)動；檔位加減控

40、制可以按下 “”或“”鍵對電機轉(zhuǎn)速進行升速或降速的調(diào)速控制。短時間觸按按鍵可以獲得微量的速度增量或減量調(diào)節(jié)，長時間按下按鍵可以實現(xiàn)連續(xù)較快的加速或者減速調(diào)節(jié)；當(dāng)按鍵按下時，可以聽到蜂鳴器發(fā)出的按鍵音，如果當(dāng)前速度已經(jīng)到達最大或者最小速度，蜂鳴器將停止鳴叫；轉(zhuǎn)速的選擇可以在電機開啟之前選定，也可以在電機開啟之后做調(diào)節(jié)；電機當(dāng)前運行狀態(tài)在液晶屏上右側(cè)做實時跟蹤顯示。圖4-6電機控制流程圖具體程序：if(status=0)if(jianzhi=16) gunrun=!gunrun;gunstop=!gunstop;gun=gunrun; /滾布筒開關(guān) /滾布筒調(diào)速if(jianzhi=17) dan

41、gwei2+; if(dangwei2=31) if(jianzhi=18)if(dangwei20) dangwei2-;count4=50;if(jianzhi=19)tuorun=!tuorun;tuostop=!tuostop;tuo=tuorun; /拖布盤開關(guān)if(jianzhi=20) dangwei1+; if(dangwei1=16) dangwei1=16;count4=0;if(jianzhi=21) if(dangwei11) dangwei1-;count4=50;4.5 EEPROM掉電保護程序?qū)l帶切割機設(shè)置的數(shù)據(jù)儲存在單片機自帶的EEPROM 內(nèi)，這樣就可以有掉

42、電保護功能，以免丟失數(shù)據(jù)。如表4-5 STC89C52RC單片機內(nèi)部EEPROM詳細地址表所示，共有8個扇區(qū)，每個扇區(qū)有512字節(jié)。表4-5STC89C52RC單片機內(nèi)部EEPROM詳細地址表EEPROM內(nèi)保存數(shù)據(jù)有本系統(tǒng)需要記憶“已卷長度” “已卷總長度”“設(shè)定長度”和“延時時間”四個數(shù)據(jù)及EEPROM 掉電保護程序。具體過程為：void IapIdle();/Disable()；/關(guān)閉IAP 功能，清相關(guān)的特殊功能寄存器，使CPU 處于安全狀態(tài)BYTE IapReadByte(WORD addr);/讀一字節(jié)，調(diào)用前需打開IAP 功能，入口:addr=字節(jié)地址，返回:Date=讀出字節(jié)vo

43、id IapEraseSector(IAP_ADDRESS);/擦除扇區(qū)IapProgramByte(IAP_ADDRESS+k,xianshik);/寫入這次要存儲的數(shù)據(jù)具體操作為：已卷長度的記憶在設(shè)置切割長度時，輸入數(shù)值完畢按下“確定”，先擦除第二扇區(qū)所有數(shù)據(jù)Sector_erase(0x2205);然后將設(shè)定長度temper1劃分為三部分存入；第一部分存放萬位和千位Byte_program(0x2200,temper1/1000); 第二部分存放百位和十位Byte_program(0x2201,temper1%1000/10);第三部分存放個位 Byte_program(0x2202,t

44、emper1%10); 系統(tǒng)上電后數(shù)據(jù)將被讀出；temper1=Byte_read(0x2200)*1000+Byte_read(0x2201)*10+Byte_read(0x2202).延時時間的記憶延時設(shè)置時，輸入數(shù)值完畢按下“確定”，先擦除第五扇區(qū)所有數(shù)據(jù)Sector_erase(0x2805);由于延時范圍為09，只需一個字節(jié)(0256)的存儲置即可，Byte_program(0x2800,yanshi);滿盤抱警狀態(tài)時按下“確定”，延時時間數(shù)據(jù)被讀出yanshi=Byte_read(0x2800).已卷長度和已卷總長度的記憶工作狀態(tài)時，外部中斷進入（霍爾磁感打開）n次，已卷長度和已卷

45、總長度均加1后，分別擦除第一和第六扇區(qū)所有數(shù)據(jù)Sector_erase(0x2005) ，Sector_erase(0x2A05); 然后將已卷總長度temper和已卷長度temper2同設(shè)定長度temper1樣分為三部分存入Byte_program(0x2000,temper/1000); Byte_program(0x2001,temper%1000/10); Byte_program(0x2002,temper%10); Byte_program(0x2A00,temper2/1000);Byte_program(0x2A01,temper2%1000/10); Byte_program

46、(0x2A02,temper2%10); 系統(tǒng)上電后數(shù)據(jù)將被讀出temper=Byte_read(0x2000)*1000+Byte_read(0x2001)*10+Byte_read(0x2002);temper2=Byte_read(0x2A00)*1000+Byte_read(0x2A01)*10+Byte_read(0xA202)。4.6 報警程序本系統(tǒng)有兩種情況會發(fā)生報警：1.在切帶加工過程中，如果已切帶的長度到達設(shè)定長度值，系統(tǒng)自動記憶當(dāng)前機床速度狀態(tài)，并使機床暫時處于停止運行狀態(tài)，蜂鳴器長鳴一聲，表示設(shè)定長度已切割完成。2.機床在切帶工作的過程中，機床將實時檢測布條盤的狀態(tài)，當(dāng)布

47、條盤滿盤后，機床自動記憶當(dāng)前機床速度狀態(tài)，并使機床暫時處于停止運行狀態(tài)，蜂鳴器長鳴一聲，向操作者發(fā)出提示。圖4-7報警程序流程圖具體程序：/已卷長度等于設(shè)定長度報警if(temper2=temper1)&(temper10) status=3;/滿盤報警if(XW=0)flag2=1;status=4;else 4.7 中斷服務(wù)程序本系統(tǒng)用到外部中斷0與內(nèi)部定時器中斷1。外部中斷0服務(wù)流程圖如圖4-10 所示，外部中斷0來記錄霍爾傳感器脈沖次數(shù)，從而轉(zhuǎn)化已卷長度，即外部中斷0中斷n次(n為中斷次數(shù)為1米比例系數(shù)，可根據(jù)實際具體情況改變)，系統(tǒng)得出已卷長度增加1米，并判斷數(shù)據(jù)是否大于99999，

48、同時判斷已卷長度是否等于設(shè)定長度。具體程序：void yj(void) interrupt 0 if(gunrun)temper+;temper2+; if(temper2=temper1)&(temper10) 中斷服務(wù)流程圖如圖4-11 所示，它用于完成定時器/計數(shù)器0 溢出中斷次數(shù)的計數(shù)，系統(tǒng)里就是用于定時器10ms 中斷一次，10ms為一個定時基準，累加count1和count2，當(dāng)為設(shè)定的yanshi時間不為零時，可啟動延時計數(shù)，當(dāng)兩者相等時說明已到設(shè)定的時間，則托布盤電機啟動；當(dāng)count1等于50時， bj=0，即液晶屏幕上字符每隔0.5秒刷新一次；當(dāng)count2用以液晶閃爍顯示

49、滿盤和“三”字符。同時每隔10ms對按鍵情況掃描一次，用以判斷是否有按鍵按下或按下按鍵是否抬起。具體程序：void timer0(void) interrupt 1 TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256;count1+; count2+; if(gunrun=1)&(yanshi0) P1=0xff;P2=P2&0x1f; _nop_(); _nop_(); scan1=P1;P1=0x00;P2=P2|0xe0; _nop_(); _nop_(); scan2=P2&0xe0;圖4-10外部中斷0流程圖 圖4-11定時中斷1流程圖第5章 制

50、作調(diào)試5.1 制作本次設(shè)計制作過程包括：繪制原理圖、PCB圖、焊接等。其中的每一個環(huán)節(jié)都不能有任何差錯，制作時要格外小心謹慎。首先，繪制原理圖之前所需各模塊電路的原理、連接和組成元器件。原理圖繪制完畢后就可進行PCB的設(shè)計。設(shè)計繪制PCB前應(yīng)了解相關(guān)元器件的封裝。原件的封裝對于元件的排布十分重要，只有知道元件封裝才能合理安排布局。同時，需要會使用一款電子繪圖軟件，能夠使用它繪制出原理圖，PCB圖。設(shè)計中使用的是Protle2004軟件，它是一款很常用的基礎(chǔ)繪圖軟件。然后，圖繪制好之后就是開發(fā)板的制作，制作過程中應(yīng)根據(jù)所繪的原理圖來連接各個元器件，確保接線網(wǎng)絡(luò)準確無誤。如果能夠印制電路板，可以直

51、接根據(jù)繪制的PCB圖印制電路板。本次制作是在萬能板上焊接電路。此操作中最重要的是布局，根據(jù)各個元器件之間的連接關(guān)系，以及各自的封裝，在萬能板上合理擺放各個器件。布局中，根據(jù)控制實用方便，焊接清晰方便，外觀明了等原則，使控制器使用起來方便，焊接起來輕松。原件布局好之后就開始焊接線路網(wǎng)絡(luò)，焊接的先后順序是最小系統(tǒng)，液晶顯示器，3*8矩陣按鍵，電機調(diào)速模塊。每焊接好一個模塊之后要調(diào)試檢查一下能否正常工作，有沒有達到相應(yīng)的功能要求。最后，當(dāng)焊接的模塊出現(xiàn)問題時，要及時冷靜地檢查，找出問題環(huán)節(jié)，立刻修正，切勿等到所有模塊都焊接好之后才找問題。焊接模塊有問題時，首先檢查連接電路是否正確，如有誤，修改接錯線

52、路。當(dāng)檢查線路沒有問題時，用萬用表檢測各條線路是否能夠?qū)?，焊接過程中常會出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象，此時線路雖然連接但是卻無法穩(wěn)定傳輸信號。最后如果檢測網(wǎng)絡(luò)信號能夠順利傳送，而模塊依然無法正常工作，則檢測各個元器件，看看各器件是否壞掉，及時更換損壞器件。5.2 調(diào)試硬件電路設(shè)計完成后，需要對軟件部分進行調(diào)試修改，這個過程我們需要有足夠耐心去查閱相關(guān)資料、反復(fù)試驗、討論，在進行軟件調(diào)試前應(yīng)確保硬件調(diào)試已完成。軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計技術(shù)有關(guān)。如果采用模塊程序設(shè)計技術(shù)，則逐個模塊調(diào)好以后，再進行系統(tǒng)程序總調(diào)試。如果采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，一般是逐個任務(wù)。本系統(tǒng)屬于前者。所以要一個個子程序分別調(diào)試。

53、各程序模塊通過后，可以把各功能塊聯(lián)合起來一起進行整體程序綜合調(diào)試。在這階段若發(fā)生故障，可以考慮各子程序在運行時是否破壞現(xiàn)場，緩沖單元是否發(fā)生沖突，零位的建立和清除在設(shè)計上是否失誤，堆棧區(qū)域有否溢出，輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常等等。針對本次設(shè)計，可以先檢測液晶顯示模塊是否能工作正常，然后檢測按鍵是否能穩(wěn)定輸入；然后測試電機是否能正常運轉(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)過程中是否受按鍵控制，運動過程能否反應(yīng)到液晶屏上；然后看調(diào)速功能能否實現(xiàn)。當(dāng)這些控制模塊都能良好運行后，就可以開始測試各個模塊之間能否協(xié)同運行，是否會發(fā)生干擾和沖突。這些調(diào)試過程要反復(fù)運行多次，除了觀察穩(wěn)定性之外，還要觀察系統(tǒng)的操作是否符合原始設(shè)計要求、安排的操作是否合理等，必要時還要做適當(dāng)修正。第6章 總結(jié)本設(shè)計以STC89C51單片機為核心設(shè)計實現(xiàn)條帶切割機部分功能的控制系統(tǒng)，并設(shè)計出部分外圍功能硬件，實現(xiàn)了機床的低成本的自動化控制要求。此設(shè)計可分為六個部分，第一部分為按鍵判斷部分，以向單片機輸入和編輯控制指令，第二部分為液晶顯示作為人機交互界面，簡單清晰地反應(yīng)實現(xiàn)部分功能，第三部分為電機啟動調(diào)速部分，第四部分為EEPROM掉電保護部分，第五部分為報警模塊，第六部分為中斷服務(wù)程序。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、性