毕业设计（论文）-基于单片机的自动剪板机的控制系统设计

毕业设计（论文）-基于单片机的自动剪板机的控制系统设计 皖 西 学 院 本科毕业论文(设计) 基于单片机下自动剪板机控制 论 文 题 目 系统设计 武斐(2008011168) 姓名(学号) 机械与电子工程学院 系 别 电气工程及其自动化 专 业 张 斌 导 师 姓 名 二 〇 一 二 年 五 月 第 1 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 目 录 1、毕业论文正文 2、皖西学院本科毕业论文(设计)任务 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 3、皖西学院本科毕业论文(设计)开题 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 4、皖西学院本科毕业论文(设计)中期检查表 5、皖西学院本科毕业论文(设计)指导教师意见表 6、皖西学院本科毕业论文(设计)评阅教师意见表 7、皖西学院本科毕业论文(设计)答辩记录表 第 2 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 基于单片机下自动剪板机控制系统设计 作 者 武 斐 指导教师 张 斌 摘要: 本设计的自动剪板机系统的控制器采用的是单片机STC89C52 ，整个系统主要是由STC89C52单片机，电机过载检测、计数采样输入、系统工作状态检测输入、外控输出、声光报警、键盘、显示及电源等部分组成，利用单片机做为控制器通过位置检测开关检测剪板机各个工序的状态，自动控制剪板机在工作的同时进行剪切计数，从而实现自动剪板机的多工序的自动化技术。 关键词: STC89C52单片机;自动剪板机;控制系统;程序流程图 第 3 页 皖西学院本科毕业论文(设计) Automatic shearing machine control system design based on single chip Abstract: Automatic the shears systems controller design is STC89C52, the system is mainly by STC89C52 microcontroller, motor overload detection, counting sample input, the system working state detection input, external control output, sound and light alarm, keyboard, displayand power supply and so on, the use of SCM as the controller through the various processes of the state of the position detection switch detects shearing machine, automatic control shears shear count while working to achieve automatic shears process automationtechnology. Keywords: STC89C52 microcontroller; automatically shears; control system; program flow chart 第 4 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 目 录 1 绪 论 ............................................................................... 1 1.1 引 言 ............................................................................ 1 1.2 基于单片机的自动剪板机的控制系统设计 ............................................. 1 1.3 基于单片机的自动剪板机的控制系统课题开发的意义 ................................... 1 1.4 基于单片机的自动剪板机原理结构和检测器件 ......................................... 2 2 系统的基本构成 ....................................................................... 2 2.1 系统要求及性能指标 ............................................................... 2 2.2 系统工作原理 ..................................................................... 3 2.3系统框图 .......................................................................... 3 3 硬件部分的设计 ....................................................................... 4 3.1 主要器件的选取 .................................................................. 4 3.1.1 单片机的选取 ............................................................... 4 3.1.2 并行I/O的选取 ............................................................. 5 3.2 硬件电路设计 .................................................................... 6 3.2.1 电源模块 ................................................................... 7 3.2.2 单片机控制电路 ............................................................. 7 3.2.3串行通信电路的设计 .......................................................... 7 3.2.4 系统主电路设计 ............................................................ 10 3.2.5 显示电路LED数码管 ........................................................ 13 3.2.6报警电路的设计 ............................................................. 13 3.2.7两片8255A芯片 ............................................................. 14 3.2.8计数采样电路的设计 ......................................................... 14 3.2.9看门狗电路设计 ............................................................. 17 4 软件部分设计 ........................................................................ 18 4.1 软件系统设计 .................................................................... 18 5 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 与展望 ........................................................................... 20 5.1设计总结 ......................................................................... 20 5.2设计展望 ......................................................................... 20 致 谢 ................................................................................ 21 参 考 文 献 .......................................................................... 22 附录一:总体电路图 ...................................................................... 23 附录二:程序清单 ........................................................................ 23 第 5 页 1 绪 论 1.1 引 言 目前，随着社会现代化的发展，剪板机自动化水平的提高,自动剪板机在工业中的应用越来越多,对自动剪板机的功能要求越来越多越来越高，这就需要对自动剪板机的控制系统加以改进,不浪费宝贵的资源并且能提高自动剪板机的性能,本设计就是要解决如何运用单片机实现自动剪板机的系统控制。 板料长度与剪板个数的采集，利用单片机实现对板料和板数等基本参数的检测与控制, 同时尝试利用串口技术实现整个系统与单片机的串行连接,实现各器件间、器件与主机间以及多机之间的相互通信。从而达到控制整个剪板机统一管理的目的。 单片机作为微型计算机的一个重要分支,应用广泛，对人类社会产生了巨大的影响，STC89C52单片机是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8k在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制提供高灵活、超有效的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。在我国的各个领域都已经得到了广泛应用。在智能仪器仪表、工业检测控制、电力电子、机电一体化方面取得了瞩目的成就。 随着自动化的不断发展，目前对各种物理量的检测和控制都可得以实现。自动控制系统不仅运用到航天航空、机器人技术、材料加工、食品加工等工业过程控制，而且已经成为日常各种家用电器当中的主要组成部分。这里介绍一种以STC89C52单片机为核心，采用两块8255A为拓展新片，从而实现自动剪板机的控制系统的设计。 1.2 基于单片机下自动剪板机控制系统简介 本设计研制的是基于单片机的自动剪板机控制系统，系统采用了先进的光电传感器,是一种先进的自动剪板机控制系统，具有板料长度和板料数量识别，可自动对正在要剪切的板料长度与已经剪过的板料数实时采集并进行传送到中心控制台等功能。基于单片机下自动剪板机控制系统属于新一代剪板机控制系统，方便、实效、快速。该系统采用STC89S52为核心设计数据采集接收装置，配合两片8255A为拓展芯片实现对多种数据的采集记录，对于需要剪切的板料长度和板料数量的采集分别用位置检测开关和光电感器,精确度高,实用性强。 1.3 基于单片机下自动剪板机控制系统课题开发的意义 如今是电气的时代，自动剪板机在现代化的生产和生活中有着十分重要的地位。在工农业生产、交通运输、国防、航空航天中，各种各样的自动剪板机都被大量地使用着。以前自 第 1 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 动剪板机的电动机大多使用由模拟电路组成的控制柜进行控制，现在单片机已经开始取代模拟电路作为电机控制器。当今自动剪板机的发展方向越来越多样化和复杂化，现有的专用集成电路很难满足苛刻的新产品开发要求，为此可考虑开发自动剪板机的新型单片机控制器。 1.4 基于单片机下自动剪板机原理结构和检测器件 本设计中的自动剪板机是借于运动的上刀片和固定的下刀片,采用合理的刀片间隙,对各种厚度的金属板材施加剪切力,使板材按所需要的尺寸断裂分离的设备，其结构原理和检测元件安装部位如图1-1所示 图1-1 自动剪板机原理结构和检测器件位置示意图 2系统的基本构成 2.1 系统要求及其性能指标 根据自动剪板机的工作特点,对控制系统提出控制要求如下: 1 上电后,检测各工作机构的状态,控制各工作机构处于初始位置。 2 进料,由控制系统控制进料机构将板料自动输送到位。 3 定切割尺寸,采用伺服电机控制挡料器位置保证精确的剪切尺寸。 4 压紧和切割,待板料长度达到设定值后由主电动机带动压料器和切割刀具,先压然后剪断。 5 送料车的运行,包括卸载后自动返回。 6 板料的尺寸设定、自动计数及每车剪板数的预设定。 7 具备断电保护和来电恢复功能。 第 2 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 8 能实现加工过程自动控制,加工参数显示,系统检测。 9 保证板料加工均匀、加工效率和安全可靠性。 2.2 系统工作原理 当系统启动时,输入板料加工要求的尺寸、长度等参数，按下启动开关，系统将自动运行。 首先检查限位开关SQ6 的状态,若小车空载, 系统开始工作, 起动送料小车。小车运行到位, 限位开关SQ5 闭合,小车停车。紧接着启动送料机构 M 带动板料 C 向右移动。当板料碰到行程开关SQ1 时, 送料停止同时制动器松开、电磁离合器结合，主电动机通过传动机构工作。再接着是启动压块电机,使压块B 压下, 压块上限开关SQ2 闭合。当压块到位, 板料压紧时, 压块下限开关SQ3闭合。再接着是切割刀启动电动机, 控制剪刀下落。此时,SQ4 闭合, 直到把板料剪断, 剪断的板料落入小车。当小车上的板料够数时, 启动小车控制电动机, 带动小车右行,将切好的板料送至下一工序。最后被剪切过的板料都卸下之后, 再启动小车左行, 重新返回切割机下, 开始下一车的工作循环。(板料的长度L 可根据需要进行调整, 每一车板料数量可预先设定) 2.3 系统框图 该系统主要由计数采样模块、单片机处理模块、显示模块、控制电路、报警电路等组成。系统硬件结构框图如图2-1示。 键盘 看门狗 8255A 数码管 计数采样输入 STC 89C52 上下位机的通信 外空输出 电路 8255A 电源 声光报警 工作状态采样信号 图2-1 系统硬件结构框图 第 3 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 3 硬件部分的设计 3.1 主要器件的选取 3.1.1 单片机的选取 [1]本设计选取STC89C52单片机为主控芯片，该芯片是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、 [2]高速、低功耗的单片机，其指码完全兼容传统的8051单片机。12 时钟/机器周期和 6 时钟/机器周期可以任意选择 1. STC89C52单片机主要优点: (1)增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051CPU; (2)工作电压:5.5V-3.4V(5V单片机); (3)工作频率范围:0-40MHz，相当于普通8051的0-80MHz ，实际工作频率可达48MHz; (4)用户应用程序空间8K字节; (5)片上集成了512字节的RAM; (6)通用I/O口，复位后为: P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉,P0口是内部开漏输出，作为总线扩展时用，不用上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻; (7)ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器/仿真器，可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序，8K程序只需3秒即可完成; (8)EEPROM功能; [3](9)看门狗; (10)共3个16位定时器/计数器，既定时器T0、T1、T2; (11)外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down 模式可由外部中断可由低电平触发中断方式唤醒; (12)通用异步串行口(UART)，还可以使用定时器软件实现多个UART; (13)工作温度范围:-40,+85?(工业级)/0,75?(商业级) (14)PDIP 封装; 2(STC98C52单片机管脚引脚图如下图3-1: 第 4 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 图3-1 STC89C52管脚 3.1.2 并行I/O的选取 Intel 8086/8088 系列的可编程外设接口电路(Programmable Peripheral Interface)简称 PPI，型号为8255(改进型为8255A及8255A-5)，具有24条输入/输出引脚、可编程的通用并行输入/输出接口电路。它是一片使用单一+5V电源的40脚双列直插式大规模集成电路。8255A的通用性强，使用灵活，通过它CPU可直接与外设相连接。 [4]1. 8255A引脚功能 8255共有40个引脚,采用双列直插式封装,各引脚功能如下: D0--D7:三态双向数据线,与单片机数据总线连接,用来传送数据信息。 CS:片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。 RD:读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。 WR:写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。 Vcc:+5V电源。 PA0--PA7:A口输入/输出线。 PB0--PB7:B口输入/输出线。 PC0--PC7:C口输入/输出线。 第 5 页 皖西学院本科毕业论文(设计) RESET:复位信号线。 A1、A0:地址线，用来选择8255内部端口。 2(8255A单片机管脚引脚图如下图3-2所示: 图3-2 8255A管脚 3.2 硬件电路设计 本设计采用STC89C52单片机为核心设计的基于单片机的自动剪板机控制系统，系统稳定、可靠，总体设计原理图见附图1。 从中的硬件结构图，我们不难看出它的主要组成部分STC89C52单片机，8255A，MAX232，LED数码管，74LS48，3X4的键盘，双向晶闸管光电耦合器，电阻等等。这样组成的整个系统主就具有了电机过载检测、计数采样输入、系统工作状态检测输入、外控输出、声光报警、键盘、显示及电源等功能。 对于其各个单元电路的功能，以下做出详细介绍。 3.2.1 电源模块 如若是220V的电源供电，设计则采用7805(三端稳压电路)来实现全桥整流电路，如 [5]图3-3所示，其中N1:N2=1:0.04。 第 6 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 图3-3电源电路 考虑到电源的稳定性对数据采集的影响，本设计采用外接+5V电源供电，在此基础上加1234 -4所示。 上滤波电路保证供电平稳，减少系统误差，如图3 VCCJ2VCCR53211 2680LDE2C5C7C8C9C14C15322103103103103220UF220UF 4 FF 图3-4平稳电源电路 3.2.2 单片机控制电路 单片机是系统工作的核心，保证单片机正常工作，必需配置外围电路，本设计的上位机 [5]采用pc机，下位机采用单片机控制系统，如图3-5和图3-6所示，分别为上位机连接电路 和下位机单片机控制电路。 单片机STC89C52是整个系统的核心，TLC2543L对输入的模拟信号进行采集，转换结果 由单片机通过P3.5(15脚)接收，AD芯片的通道选择和方式数据通过P3.4(14脚)输入到 其内部的地址和控制寄存器，单片机采集的数据通过串口(11、10脚)经MAX3232C转换成 [6]RS232电平向上位机传输。 EE 第 7 页 DDCCBBAA 1234 23456 1 D D 123456 DD C C CC1 6皖西学院本科毕业论文(设计) 2 7 3 8 T2OUT4 9 R2IN5 DB9 B U12 1713930P10/TP00-5上位机(PC机)连接电路 图31823831P11/TP011933732P12P022043633P13P03BB 2153534P14P0463435P15P0573336 P16P06B83237P17P07 81321OE INT1P201222LEINT0STC89C54P2123P22 1524T1P231425T0P24STC89C52 26P25 3127EA/VPP26C228M1P2710p19 X118X2VCC24MHzC3C410UF910P3.OUT RESETRXD10p11P3.IINTXD K1617309RDALE/P 1251629WRPSENR51200R52 10K AA ATitle 图3-6 下位机单片机控制电路 SizeNumberRevision B3.2.3 串行通信电路的设计 Date:24-Apr-2008Sheet of File:L:\毕业设计-基于串行总线下数据采集系统的设计Drawn By:\设计Protel图纸\chuanxing\chanhang.ddb 单片机的串行通信使用的是异步串行通信，所谓异步就是指发送端和接收端使用的不是RSizeevision 123456[7]同一个时钟。异步串行通信通常以字符(或者字节)为单位组成字符帧传送。 B ADate:13-May-2008Sheet of MAX3232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+5v单电桌面\Drawn By:水流量\论文\原理图\caiji.DDBFile:C:\Documents and Settings\zhouziquan\Title源供电。仅需外接几个电容即可完成从TTL电平到RS-232电平的转换，如图3-7所示，它的123456 内部结构基本可分三个部分; Number第 8 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 1( 第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v 和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。 2( 第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。 其中13脚(R1IN)、12脚(R1OUT)、11脚(T1IN)、14脚(T1OUT)为第一数据通道。 8脚(R2IN)、9脚(R2OUT)、10脚(T2IN)、7脚(T2OUT)为第二数据通道。TTL/CMOS 数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头;DP9 232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。 插头的RS- 3( 第三部分是供电。15脚DNG、16脚VCC(+5v)。其实美信公司生产的用于RS-232接 口的芯片有好多好多。有各种各样的封装，有只有一个通道的，也有多通道的，有底 耗电的，也有耐15kv高压的。其中MAX3233E使用+3v电源、+-15kvESD保护、而且 省去了电荷泵的4只电容。 图 3-7 MAX3232引脚图 串行通信原理图如图3-8所示，本设计采用串行通信的异步通信方式传递数据，串行通信的速率用波特率来表示，所谓波特率就是指一秒钟传送数据位的个数。每秒钟传送一个数据位就是1波特。即:1波特,1bps(位/秒)。在串行通信中，数据位的发送和接收分别由发送时钟脉冲和接收时钟脉冲进行定时控制。时钟频率高，则波特率高，通信速度就快;反之，时钟频率低，波特率就低，通信速度就慢。字符帧由四部分组成，分别是起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。 1( 起始位:位于字符帧的开头，只占一位，始终位逻辑低电平，表示发送端开始发送一 帧数据。 2( 数据位:紧跟起始位后，可取5、6、7、8位，低位在前，高位在后。 3( 奇偶校验位:占一位，用于对字符传送作正确性检查。奇偶校验位是可选择的，共有 第 9 页 23456 1 D D C C 皖西学院本科毕业论文(设计) 三种可能，即奇偶校验、偶校验和无校验，由用户根据需要选定。 ”高电平，可取1、1.5、2位，表示一帧字符传送完毕。 4( 停止位:末尾，为逻辑“1 105 1 +5V6 21057105C1+VccT2OUT116 3V+GND2158C1-T1OUTR2IN314 4C2+R1IN4139C2-R1OUT5125 105V-T1IN611PCRXDTXDT2OUTT2IN710DB9 PCTXDRXDR2INR2OUT89BMAX3232 105 B 图3-8 串行通信电路 3.2.4 系统主电路设计 1 设计进料机构M 使用交流电机带动送料传送带，此设计传送带送料只需向一个方向运动，即只要求电机 向一个方向旋转即可，轻负载小功率电动机可直接启动，使用熔断器和热继电器分别作作短 路保护和过载保护。使待切割板料自动快速稳定地输送到指定的剪切位置。 2 设计压料机构B 压块B的作用是压紧待切割的板料，以利于剪切刀切断板料，压块B需具有上升和下降 两种运动方式，这就要求带动压块的电动机具有正反转运动功能，控制电路有联锁保护、用 熔断器和热继电器作短路和过载保护。 联锁控制是指:凡是生产线上某些环节或一台设备的某些部件之间具有相互制约或相互 配合的控制均称为联锁控制.此处设计所需的电机必须具有正反转功能，电机正反转就需要互 A[8]锁控制，电机正反转主电路如下图3-9所示: A TitleSizeRevision B NumberDate:13-May-2008Sheet of 第 10 页 桌面\Drawn By:水流量\论文\原理图\caiji.DDBFile:C:\Documents and Settings\zhouziquan\ 123456 皖西学院本科毕业论文(设计) FU FR M 图3-9电机正反转主电路 3 设计剪切刀 本设计中所需剪切刀应具有两种运动方式，一种是下行切断板料，另外一种就是上升复位，根据设计需求带动剪切刀机构的电动机也应具有正反转功能，同时用熔断器和热继电器作短路保护、过载保护。根据电机控制要求，其电机正反转主电路图如上图3-6所示， 3.1电机正反转控制设计: 1)电力拖动是指对电动机的控制，采用继电-接触器控制，都有自己的基本控制电路。 2)继电-接触器电气控制原理: 继电-接触器电气控制原理如下图3-10所示。上、下两图进行比较，不管是电器元件、触点数量、连接导线的数量都是一样的。但上图的按钮和接触器连线较集中，从维修的角度看要比下图优越。 3)元件作用: SB0:带磨姑头急停按钮;5SB1、5SB2:正反转启/停按钮。 5KM1:正转接触器;5KM2:反转接触器。 第 11 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 其中的5KM1和5KM2要求选用带机械联锁的交流接触器。 FR FR 图3-10继电——接触器电气控制原理 4)电器元件的工作情况: 正转启动:按5SB1，5KM1得电动作，其中一个触点自锁，另一个触点则用于互锁，即断开5KM2的线圈回路。 反转启动:按5SB2，首先是5KM1失电，其互锁触点恢复闭合，才是5KM2得电动作，其中一个触点自锁，另一个触点则用于互锁，即断开5KM1的线圈回路。 再次正转启动:按5SB1，首先是5KM2失电，其互锁触点恢复闭合，才是5KM1得电动作，其中一个触点自锁，另一个触点则用于互锁，即断开5KM2的线圈回路。 4 设计小车送料装置 为实现已剪切好的板料自动输送到下一个工作程序并使小车自动返回,可采用交流电机带动驱动轴,进而驱动行走轮来完成小车往返各机构的运动,根据控制的特点和要求,此处设计应使用得电机必须具有正反转功能。 4.1 小车电机选择 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场 第 12 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有: 1)无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。 2)定子绕组散热比较方便。 3)惯量小，易于提高系统的快速性。 4)适应于高速大力矩工作状态。 伺服的额定速度比一般异步电机高的多，并且可以控制转速和位移，而一般的变频器只侧重于转速控制，适用于开环调速，而伺服可以做到精确定位，速度环控制响应比变频器加外围速度控制更直接，动态响应好。此处的电机使用伺服电机。 4.2控制系统的主电路 为了实现对交流电机的控制，采用图3-11所示主电路。其中 KM1-KM7为接触器，KM1是紧急停止接触器,KM2控制蜂鸣器,KM3-KM7分别控制送料、压块、剪切和小车电机。 FU1-FU5使是熔断器，FR1-FR5是热继电器,FR1、FR3的设定值取送料和剪切电机上限温 [9]度的95%,当到达此温度时进行闪光报警。 图3-11 控制系统的主电路图 3.2.5 显示电路的LED数码管 LED数码管是由8个发光二极管忠的7个长条形发光二极管按a、b、c、d、e、f、g的顺序组成“8”型，另外一个是点行得的发光二极管dp放在右下角，用以显示小数点的作用，按照数码管的内部连接方式我们可以吧数码管分为:共阳极数码管共阴极。如下图3-12所示。 第 13 页 F 1234 E F D E C D皖西学院本科毕业论文(设计) 图3-12 数码管 3.2.6 报警电路的设计 B C当电机过载，系统自动给出报警，报警电路如图 3-13所示，设计采用8欧的0.5瓦的 扬声器，因为单片机的驱动能力较小，所以用74F04反相器进行匹配，当8255A的的PC7引 [10]脚输出低电平时，扬声器发出声音报警。 BO 21 U17A 74F04 图3-13报警电路 A 3.2.7 两片8255A芯片 B 1(一号芯片用于拓展键盘以及显示器，其中键盘在本设计中起着预设输入每车板料数的作 用。此次设计键盘采用3X4非编码键盘，键盘中包含0,9的10个数字按键和两个清零作用 及确认作用的按键。另外就是本次采用的是2位LED数码管动态扫描及时循环扫描方法进行 [11]对板料数显示，当然其中要用上74LS48作为断码驱动器，段选控制PB口输出相应字符段 1234 选码。电路如下图3-14所示: LS VCCSPEAKER第 14 页 A 皖西学院本科毕业论文(设计) VCC VCC 713AQA112BQB211CQC610DQDU1349BI/RBOQE515RBIQF314LTQG 74LS48 U3U2344D0PA0713333VDDAQAD1PA1112322BQBD2PA2211311CQCD3PA36103040DQDD4PA4492939BI/RBOQED5PA55152838VCCRBIQFD6PA63142737LTQGD7PA774LS48518RDPB03619WRPB1920A0PB2821A1PB33522RESETPB423PB5624CSPB625PB7 14PC015PC116PC217PC313PC412PC511PC610PC78255A 图3-14拓展键盘以及显示器电路 2(二号芯片用于输入、输出的拓展，其电路如图3-13所示。其中PA口的PA0–PA5与系统中的工作状态限位开关SQ1–SQ6连接，将自动剪板机的工作状况通过光电耦合器隔离、耦合传送给STC89C52;PB口的作外控输出，通过型号为SP1110的双向晶闸管光电耦合器控制接触器 KM1–KM7，从而对 小车、送料、压块、剪切的四台电动机实施控制;PC口的PC0–PC3及PC7 作声光报警输出。当某台电动机过载时PC0–PC3中的一个输出低电平，对应的发光二极管点亮，同时PC7输出低电平，接通报警器发出警报。如下图3-15所示: 第 15 页 皖西学院本科毕业论文(设计) P1.0-P1.7 RD WR P2.2 P2.3 72 63R1 U5SB1 U4344D0PA0333D1PA1322D2PA2311D3PA33040D4PA42939D5PA52838D6PA62737D7PA7??????518RDPB03619WRPB1920? A0PB2R7821A1PB33522RESETPB423U8PB5624SB2 72CSPB625PB71463PC015PC116PC217VCCPC3R413PC412VCCPC511PC6108255APC7RL1G2R-14-DC5VCC RL2G2R-14-DC5U616??????? Q1R1220V2N39043.3kQ2R7242N39043.3k 图3-15输入、输出的拓展电路 MOC3023 3.2.8 计数采样电路的设计 计数采样电路如图3-16所示。由光电检测开关SQ7对剪切落入料车的板料进行采样计数，当被剪切的板料落入料车时，照射到光电三极管基极的光源会被隔断，此时三极管集电极变成高电平，经反相器输出一低电平，经INT0向CPU申请一次中断;当CPU响应该中断时，会自动进行一次加1计数，并将数值与给定数值进行比较;当二数相等的时候，表明料车上板料已装满达到预订数目，暂停剪板机，起动料车将板料送往下一工序。 第 16 页 皖西学院本科毕业论文(设计) VCC R2 5.1KΩ R1 510Ω 27 36 图3-16 计数采样电路 3.2.9 看门狗电路的设计 由单片机构成的微型计算机系统中,由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰,造成程序的跑飞,而陷入死循环,程序的正常运行被打断,由单片机控制的系统无法继续工作,会造成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果,所以出于对单片机运行状态进行 [12]实时监测的考虑,便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的电路,俗称"看门狗"。 本次设计所采用的是STC89C52单片机，对其单片机看门狗电路设计如下图3-17所示: VCC C 10uF RST R 10KΩ 图3-17看门狗电路 第 17 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 4 软件部分的设计 4.1 软件系统设计 根据系统设计要求，采用了STC89C52单片机。本系统各部分软件由汇编语言完成，由主程序调用各功能子程序，完成信号的采集、传输、处理和显示。 整个软件系统要完成运送板料，板料长度，剪切，板料数量计数，小车运送等功能。本设计所采用系统流程图如图4-1所示，从系统流程图可体现出剪板机的整个工作流程:最先是限位开关SQ6 的状态,如若小车空载, 则系统开始工作, 起动送料小车。小车运行到位, 限位开关SQ5 闭合,小车停车。紧接着启动送料机构 M 带动板料 C 向右移动。当板料碰到行程开关SQ1 时, 送料停止同时制动器松开、电磁离合器结合，主电动机通过传动机构工作。再接着是启动压块电机,使压块B 压下, 压块上限开关SQ2 闭合。当压块到位, 板料压紧时, 压块下限开关SQ3闭合。再接着是切割刀启动电动机, 控制剪刀下落。此时,SQ4 闭合, 直到把板料剪断, 剪断的板料落入小车。当小车上的板料够数时, 启动小车控制电动机, 带动小车右行,将切好的板料送至下一工序。最后被剪切过的板料都卸下之后, 再启动小车左行, 重新返回切割机下, 开始下一车的工作循环。 本系统的软件主要有主程序、中断服务程序、键盘子程序、读取键盘程序、数码管显示子程序、中断优先级判断及中断响应处理程序等。本次系统采用的是程序查询式控制方式。单片机程序流程图必须具有极强的逻辑功能，并且能够顺利的完成自动减板机的整个循环，并可以继续循环下去，对于本次设计的基于单片机的自动剪板机控制系统所使用的单片机程序流程图如下图4-1所示: 第 18 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 初始化 设预置数 启动电机 确认 显示清零 N 光电开关SQ7 N 启动键按下 Y 计数值+1 Y SQ6闭合 1 1 N 预置数满了 2 N 启动电机M1 Y 启动电机M1 N SQ5闭合 Y 2 至下一工序 关电机M1 启动M2 N SQ1闭合 Y 关电机M2 启动M3 N SQ3闭合 Y 图4-1 单片机程序流程图 第 19 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 5 总结与展望 5.1设计总结 本设计正是针对自动剪板机机型设计的系统，在对整个系统的基本结构、基本功能、设计思路、实现方法都做了简要论述的基础上，重点对其中的部分电路硬件电路和软件流程加以详细解说。 本设计所采用的是89C52单片机，用起来十分方便，效果极佳。但是在一个单片机应用系统中，干扰因素有很多，如接地不良、电网的污染等诸多因素，能任何一种干扰都可以使系统工作失常。在制作中必须考虑这些因素的存在的。 5.2设计展望 随着自动技术的进一步发展，基于单片机的自动剪板机的控制系统有着良好的市场前景，是一种很值得推广的产品。对于各大加工厂来说,采用基于单片机的自动剪板机的控制系统在现实实践可获很大的收益。 通过本设计的基于单片机的自动剪板机的控制系统，完成了对板料信息的采集和预处理，并经由串口发送PC机进行融合。实现了数据采集功能，完成了自动剪板。 但由于本人学识所限以及时间的紧迫，本系统也存在一些缺点和不足，相信随着科技的发展及设计者理论知识和设计经验的不断积累，必然会有更好的 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 。 第 20 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 致 谢 在论文完成之际，向我尊敬的指导教师张斌老师表示诚挚的感谢。在四年的大学生活中，张斌老师严谨认真的治学态度，宽广渊博的专业知识，平易近人的为人风格使我受益匪浅。做论文期间，在张斌老师的不倦指导、细心讲述，才使得我准确的把握脉络、准确顺利的完成论文的编写。在本文完成之际，谨表我对张斌老师最诚挚的谢意和感激。 另外，我还要感谢我的同学，感谢他们在我做论文时给予我的支持和帮助，使我尽快完成论文;感谢系里为我们提供机房，为我们做论文创造了有利的条件;感谢学校图书馆，为我提供了一个相关知识搜索的平台。只有在你们的帮助下，我的论文才能顺利的完成，谢谢你们～ 第 21 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 参考文献 [1] 张慰兮,王 颖.《微型计算机(MCS-51系列)原理、接口及应用》.南京大学出版社 [2] 万福君,潘松峰.《单片微机原理系统设计与应用》.中国科学技术大学出版社 [3] 张友德.《单片微机原理及应用》.复旦大学出版社 [4] 周荷琴,吴秀清.《微型计算机原理与接口技术》.中国科学技术大学出版社 [5] 朱定华,汝平.《微型计算机原理及应用》.电子工业出版社 [6] 张毅刚,彭喜源.《MCS-51单片机应用设计及原理》.哈尔滨工业大学出版社 [7] 房小翠.《单片微型计算机与机电接口技术》.国防工业出版社 [8] 郑萍.《现代电气控制技术》.重庆大学出版社 [9] 张迎新.《单片微型计算机原理、应用及接口技术》.国防工业出版社 [10] 刘迎春 叶相滨.《传感器原理设计与应用》.国防科技大学出版社 [11] 徐煜明 韩 雁.《单片机原理及接口技术》.电子工业出版社 [12] 胡学海 .《单片机原理与应用系统技术》.电子工业出版社 [13] 朱定华.《单片机原理及接口技术实验》.清华大学出版社 [14] 李晓明.《电工电子技术，电路与模拟电子技术基础》.高等教育出版社 [15] 康光华.《电子技术基础，数字部分》.高等教育出版社 第 22 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 附录一:总体电路图 VCCVCC VCC 713AQA11227BQBU13211CQC610DQD4936BI/RBOQE515RBIQF314LTQG 74LS48 U1U3U2713AQA3441939112D0PA0XTAL1P0.0/AD0BQB33338211D1PA1VDDP0.1/AD1CQC32237610D2PA2P0.2/AD2DQD311183649D3PA3XTAL2P0.3/AD3BI/RBOQE304035515D4PA4P0.4/AD4RBIQFVCC293934314D5PA5P0.5/AD5LTQG283833D6PA6P0.6/AD62737932D7PA7RSTP0.7/AD774LS4851821RDPB0P2.0/A8361922WRPB1P2.1/A992023A0PB2P2.2/A108212924A1PB3PSENP2.3/A1135223025RESETPB4ALEP2.4/A12233126PB5EAP2.5/A1362427CSPB6P2.6/A142528PB7P2.7/A1514110PC0P1.0/T2P3.0/RXD15211PC1P1.1/T2EXP3.1/TXD16312PC2P1.2P3.2/INT017413PC3P1.3P3.3/INT113514PC4P1.4P3.4/T012615PC5P1.5P3.5/T111716PC6P1.6P3.6/WR10817PC7P1.7P3.7/RDAT89C528255A R172U5U463344D0PA0333D1PA1322D2PA2311D3PA33040D4PA42939D5PA52838D6PA62737D7PA7518RDPB03619WRPB1920A0PB2821A1PB3R73522RESETPB423PB5U8624CSPB62572PB714PC01563PC116PC217PC313R4PC412VCCPC511PC610PC7VCC8255ARL1G2R-14-DC5VCC RL2G2R-14-DC5U616Q1220VR12N39043.3k24Q2R72N39043.3k MOC3023 第 23 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 附录二:程序清单 主程序 主程序的作用是对系统进行初始化，即设置中断控制字及计数常数等。当主程序执行完 以后，便进入等待状态。当系统需要工作时，只要操作人员按一下Start按钮，即可转到相 应的中断服务程序。 程序如下所示: ORG 0000H ; 上电，复位入口地址 AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INTPT ;转INT0中断服务程序 ORG 0100H MAIN:MOV P1,#00H ; 断开系统所有控制电源 SETB IT0 ;设外部中断0为边沿触发方式 中断服务程序 中断服务程序用以对系统进行顺序控制，中断服务程序如下所示: SETB EX0 ; 允许外部中断0中断 SETB EA ; CPU开中断 MOV TMOD,#06H ; 设T0为计数方式2 MOV TH0,#0F6H ; 装入时间常数 MOV TL0,#0F6H SETB TR0 HERE:AJMP HERE ; 等待 中断服务程序如下: ORG 0120H INTPT: MOV DPTR,#7FFFH ; 置74LS138—2#地址 第 24 页 皖西学院本科毕业论文(设计) LOOP1: MOVX A,@DPTR ; 判小车是否到位 JNB ACC.5,LOOP1 MOV P1,#01H ; 启动小车左行 LOOP2: MOVX A, @DPTR ; 判小车是否到位 JB ACC.4,LOOP2 SETB P1.1 ，送板料 REPEAT:SETB P1.4 ; 启动SSRe LOOP3: MOVX A, @DPTR; 板料是否到位 JB ACC.0,LOOP3 CLR P1.4 ; 断SSRe ETB P1.3 ; 启动SSRb LOOP4: MOVX A, @DPTR;判断压块是否压紧 XRL A,#0E8H JNZ LOOP4 SETB P1.2 ; 启动SSRa，剪切刀下降 LOOP5: MOVX A, @DPTR ; 判断板料是否剪断 XRL A,#0C1H JNZ LOOP5 CLR P1.3 ; 断SSRb，使压块复位 LOOP6 MOVX A,@DPTR ; 判断剪刀和压块是否复位 XRL A,#0CFH JNZ LOOP6 JNB TF0,REPEAT ; 判断N块板料是否全部剪完 CLR TF0 CLR P1.0 ; 启动小车 AJMP LOOP1 ; 转到LOOP1,继续剪切下一车板料 第 25 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 皖西学院本科毕业论文(设计)任务书 系别:机械与电子工程学院 专业:电气工程及其自动化 学生姓名 武斐 学号 2008011168 毕业论文(设计)题目: 基于单片机下自动剪板机控制系统设计 毕业论文(设计)内容: 设计主要以单片机为核心构成自动剪板机控制系统。研究用单片机检测、控制电动机速度和材料进给位置检测的软、硬件的设计方法。通过研究可控触发模式，实现剪板机控制系统的智能化。由于系统采用集成化智能控制，可广泛地应用于其他控制场合。 毕业论文(设计)要求及应完成的工作: 设计是本着充分利用学生在实习中制作的现有最小系统，结合学过的专业技术知识，配合一定的基本电子元件完成系统的设计和调试。通过系统的设计，检验学生对于专业知识的掌握程度，考察学生综合运用专业知识的技能。通过设计进一步培养和提高学生运用所学专业知识解决实际问题的能力。 毕业论文(设计)各阶段名称 起 止 日 期 1 资料查询及撰写开题报告 2012年01月 进 2 撰写开题报告 2012年02月 度 安3 收集相关资料，进行硬件系统架构 2012年03月 排 4 写源程序代码 2012年03月-04月底 5 程序调试与撰写毕业论文 2012年04月-05月底 应收集的资料、主要参考文献及实习地点: [1].陈光东，赵性初，《单片机微型计算机原理与接口技术》武汉:华中理工大学出版社 [2].先锋工作室，《单片机程序设计实例》.北京:清华大学出版社 [3].李朝清.《单片机原理及接口技术》. 北京:航空航天大学出版社，1997 实习地点:机电学院实验室 指导教师签字: 系主任签字: 年 月 日 年 月 日 第 26 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 皖西学院本科毕业论文(设计)开题报告 系别: 机械与电子工程学院 专业:电气工程及其自动化 学生姓名 武斐 学号 2008011168 指导教师 张斌 职称 副教授 所选题目名称: 基于单片机下自动剪板机控制系统设计 课题研究现状: 目前，基于单片机的自动剪板机控制系统的应用越来越广泛，自动剪板机控制系统的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、电动控制技术、微机应用技术的最新发展成果。国内现有的单片机下自动剪板机控制系统能够很有效的提高板料加工精度和生产效率，是很具有经济实用型的数控系统。 课题研究目的: 如今是电气的时代，自动剪板机在现代化的生产和生活中有着十分重要的地位。在工农业生产、交通运输、国防、航空航天中，各种各样的自动剪板机都被大量地使用着。以前自动剪板机的电动机大多使用由模拟电路组成的控制柜进行控制，现在单片机已经开始取代模拟电路作为电机控制器。当今自动剪板机的发展方向越来越多样化和复杂化，现有的专用集成电路很难满足苛刻的新产品开发要求，为此可考虑开发自动剪板机的新型单片机控制器。 课题研究内容: 设计主要以单片机为核心构成自动剪板机控制系统。研究用单片机检测、控制电动机速度和材料进给位置检测的软、硬件的设计方法。通过研究可控触发模式，实现剪板机控制系统的智能化。由于系统采用集成化智能控制，可广泛地应用于其他控制场合。 第 27 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 课题研究计划: 2012年01月:毕业设计准备阶段 2012年02月:完成开题报告和文献综述 2012年01月-02月:收集相关资料 2012年02月-03月:完成硬件控制模块的设计 2012年03月-04月:写源程序代码 2012年05月-06月上旬:程序调试与撰写毕业论文 2012年06月中旬:论文答辩 主要参考文献: [1] 康华光主编 《电子技术基础数字部分(第四版)》 华中理工大学电子学教研室 [2] 谢嘉奎主编 《电子线路线性部分(第四版)》 高等教育出版社 [3] 先锋工作室，《单片机程序设计实例》.北京:清华大学出版社 [4] 胡伟,季晓衡主编《单片机C程序设计及应用实例》 人民邮电出版社 [5] 李光飞主编 《单片机C程序设计实例指导》 北京航空航天大学出版社 [6] 赵 亮主编 《单片机C语言编程与实例》人民邮电出版社 [7] 樱然苗主编 《单片机课程设计指导》北京航空航天大学出版社 [8] 张 萌主编 《单片机应用系统开发综合实例》 清华大学出版社 [9] 陈光东，赵性初，《单片机微型计算机原理与接口技术》武汉:华中理工大学出版社 指导教师意见: 对于设计的理解比较透彻，同意开题。 签字: 年 月 日 领导小组意见: 签字: 年 月 日 备注: 第 28 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 皖西学院本科毕业论文(设计)中期检查表 院(系):机械与电子工程学院 专业: 电气工程及其自动化 毕业论文题目: 基于单片机下自动剪板机控制系统设计 学生姓名 武斐 学 号 2008011168 指导教师 张斌 职 称 副教授 计划完成时间:2012年 5月 18日 毕业论文(设计)的进度安排: 3月15日,3月24日:写好开题报告书草稿，并上交(按指导老师的建议对论文提纲或设计任务的内容、方法、步骤及相关问题进行修改; 3月25日—3月30日:在老师的指导下，完成并打印好开题报告书，格式规范; 3月31日—4月30日:进一步查阅资料，完成论文初稿，于4月20日-25日接受指导教师期中检查，并按指导老师提出的意见或建议修改论文，并打印完成; 5月4日—5月18日:请指导老师再审阅论文打印稿，按指导教师要求及撰写规范进行修改，准备提交( 完成情况: , 根据自己所学专业收集大量参考资料及期刊杂志，并对资料进行了仔细整合、梳理，编写出了开题报告书和论文提纲，并在指导老师指导下对其进行相应的修改。 2 根据修改后的论文提纲,在对文章的主要观点、论述方式和逻辑结构进行反复论证的基础上，完成了论文初稿。 3 按照进度计划，将初稿提交指导老师并在其指导下对初稿进行了相应的修正。 指导教师意见: 进度总体尚可，请抓紧时间完成初稿。 2012 年 4 月12日 备注: 第 29 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 皖西学院本科毕业论文(设计)指导教师意见表 系别:机械与电子工程学院 专业:电气工程及其自动化 毕业论文(设计)题目: 基于单片机下自动剪板机控制系统设计 学生姓名 武斐 学 号 2008011168 指导教师 张 斌 职 称 副教授 指导教师评语: 设计对基于单片机控制自动剪板机控制系统的工作原理以及如何实现系统的智能化控制进行了较为深入和细致的分析与研究，能依据检测与控制电路自身的特点以及自己所学的知识，较为合理地选择设计方案。设计的检测、控制、显示和保护电路均基本能满足实际要求。设计不仅对各功能模块进行了简要的阐述，同时还初步对该设计在实际的电路中的应用前景进行了分析。 论文条理基本清晰，结构较为严谨，理论分析基本正确。 论文的完成情况总体良好，可以申请答辩。 毕业论文(设计)分工情况:(多人合作时填写，包括本人研究的内容及其在课题中所占份量) 设计为独立完成 指导教师签字: 张斌 指导教师 中等 评定等级 2012年 5 月 26 日 第 30 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 皖西学院本科毕业论文(设计)评阅教师意见表 系别:机械与电子工程学院 专业:电气工程及其自动化 毕业论文(设计)题目: 基于单片机下自动剪板机控制系统设计 学生姓名 武斐 学 号 2008011168 评阅教师 张仲义 职 称 讲师 评阅教师评语: 武斐同学以《基于单片机下自动剪板机控制系统设计》一题展开研究，论文中心论题明确，选题角度新颖，富有创造性，有一定的理论水平或应用价值;有比较丰富的文献材料和较充足的理论依据;理论分析恰当，条理清楚、层次比较清楚、语言通顺;能运用专业理论知识、计算机、英语等各方面的能力，并符合任务书的要求;同时论文格式基本符合要求，有个别错误，打印清楚，基本达到预期要求;研究中有一定的个人见解和应用前景。 综上所述，论文达到中等标准。 评阅教师签字:张仲义 评阅教师 中等 评定等级 2012年 5 月 28 日 备注: 第 31 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 皖西学院本科毕业论文(设计)评阅教师意见表 系别:机械与电子工程学院 专业:电气工程及其自动化 毕业论文(设计)题目: 基于单片机下自动剪板机控制系统设计 学生姓名 武斐 学 号 2008011168 评阅教师 刘世林 职 称 讲师 评阅教师评语: 武斐同学设计的基基于单片机下自动剪板机控制系统设计基本能符合设计要求，该同学能依据剪板机控制系统的特点以及自己所学的知识，较为合理地选择设计方案。设计的位置检测、显示和保护电路均基本能满足实际要求，设计不仅对各功能模块进行了简要的阐述，同时还初步对该设计在实际的测试系统中的应用前景进行了分析。论文条理基本清晰，结构较为严谨，理论分析基本正确。准许申请答辩。 评阅教师签字: 刘世林 评阅教师 中等 评定等级 2012年 5 月 30 日 备注: 第 32 页 皖西学院本科毕业论文(设计) 皖西学院本科毕业论文(设计)答辩记录表(小组答辩) 系别:机械与电子工程学院 专业:电气工程及其自动化 毕业论文(设计)题目: 基于单片机下自动剪板机控制系统设计 学生姓名 武斐 学 号 2008011168 指导教师 张斌 职 称 副教授 答辩小组成员签字: 答辩记录: 答辩小组评语: 在答辩过程中，武斐同学介绍了该设计的主要内容并回答了答辩老师的提问。答辩表明:该同学对该课题作了较深入的研究，查阅了较多的文献资料，具备了一定的文献综述能力。该同学对教师提出的问题，回答基本正确。另外，论文也有不足之处，如该设计只有仿真没用进行实物调试等。 综合指导教师、评阅人的意见和该学生在答辩过程中的表现，答辩小组经过认真讨论，一致同意通过该同学的毕业论文答辩。 答辩小组组长签字: 答辩小组 中等 评定等级 年 月 日 第 33 页