除铁器服务热线
全国客服热线:

400-6368-3518

当前位置
首页 > 技术资料
自动送料机控制管理系统设计
来源:技术资料    发布时间:2024-02-02 13:45:35

  自动送料机控制管理系统设计自动送料机控制系统模块设计 华北科技学院毕业设计(论文) 摘 要 粉粒、粒状等固态物料的实时、精确计量一直是固态送料领域的难题。经过几十年的发展,随着传感技术、计算机技术、机电设备的发展,送料设备不断地完善,现在自动送料系统是生产中一个中间关键环节,它的作用是将生产中粉状、粒状物料以一定量一定速度输送到后续设备,以实现整个生产的自动化。 本文设计了基于单片机控制的送料机自动送料机控制管理系统的结构组成,论述了单片机AT89C51在实现其生产过程控制的硬件与软件的设计方法。系统以 C51控制核心,用2864A做外扩存...

  自动送料机控制系统设计 华北科技学院毕业设计(论文) 摘 要 粉粒、粒状等固态物料的实时、精确计量一直是固态送料领域的难

  。经过几十年的发展,随着传感技术、计算机技术、机电设施的发展,送料设备不断地完善,现在自动送料系统是生产中一个中间关键环节,它的作用是将生产中粉状、粒状物料以一定量一定速度输送到后续设备,以实现整个生产的自动化。 本文设计了基于单片机控制的送料机自动送料机控制管理系统的结构组成,论述了单片机AT89C51在实现其生产的全部过程控制的硬件与软件的设计方法。系统以 C51控制核心,用2864A做外扩存储器来存储系统的初始数据,其主要作AT89 用的是:为了给系统设置一个合适的初态,当出现系统程序错乱,能回到的初态;利用扩展并行接口来外接控制按键,以此来接收操作命令。同时为了让工作者能了解到各按键的状态,再给系统接入发光二极管来显示相应按键的状态;采用LED静态显示来显示工作时间量变化情况;为了使LED位信息与单片机输出的信息相对应,在两者之间接了译码器MC14511B;为了能及时确定生产线的满料状态,给系统设计了一个满料中断电路,同时为抗干扰,将满料信号进行光耦隔离;为了让系统能稳定工作,防止程序乱飞,给系统设计了一个看门狗电路;为解决各外设与单片机AT89C51速度不等的情况,在两者之间接了锁存器;最后给系统接了一个内部时钟振荡器。 本设计的最终目标是做到用一台电机控制两条生产线,由方向阀来控制管理系统是处于送料还是排料状态,具有抗干扰性,实现供料自动化,提高生产效率。同时本控制管理系统可以根据送料工艺的需要,设置两条生产线的输送、排料、满料、空料等参数值。 关键词:自动送料机控制系统 、单片机、AT89C51 、硬件设计、 软件设计 i 自动送料机控制系统设计 Abstract The feeding for the powder and granule is the difficult problem in the dosing domain in the last several years,along with technology of measurement、computer、 sensor made rapid progress,the feeding machine also made huge improvement. Now, automatic dosing system is a key part among the recipe—production system. The function of the automatic dosing system is,feed raw materials to its downstream machines according the recipe,to realize the automatic production. In these papers the structure composition and working principle of automatic feed machine based on single chip microcomputer are introduced in these papers ,to realize its industrial process control’s hardware and software design method by AT89C51.AT89C51 is a system control center. SCM is based on doing things with the 2864A extended memory to store the systems initial data,mainly to the system settings to an appropriate initial state, when there are system procedures disorder, it can return to the initial state; Using the extended parallel interface to the external control buttons, in order to receive operation commands,and in order for workers to understand the state of the button, give the system access to light-emitting diode to display the status of the corresponding keys; With LED display to display a static amount of working time changes; For making LED digital information and microcontroller output information corresponding, connection decoders MC14511B between them; In order to determine the production line of full and timely material status, design a material interruption of the circuit over the same time as the anti-interference,Interference will be full of materials for the opto-isolated signal;designing a watchdog circuit for the system in order to make the system stable, and prevent disordering procedures; For the system to resolve the various peripherals and the microcontroller AT89C51 varying speed conditions, indirecting in both the latch; Finally installed an internal clock oscillator in the system. The ultimate goal of this design is to do two production lines with a single motor control, valve to control the direction of the feed system is still nesting in the state, to have an anti-interference, to achieve feeding automation,to increase productivity. The ii 华北科技学院毕业设计(论文) control system also can feed the needs of technology, set two production lines of transportation nesting, full of material, space materials and other parameters. Key Words:automatic feed mechanism system 、single chip microcomputer AT89C51、 Hardware design 、software design iii 华北科技学院毕业设计(论文) 目录 摘 要 ............................................................... ? Abstract ................................................................ ? 第1章 绪 论 ........................................................... 2 1.1 设计背景和研究意义 ............................................ 2 1.2 自动送料机控制系统的工作原理及技术要求 ........................ 3 1.3 系统的主要技术参数 ............................................ 3 1.4 系统设计

  的选择 ............................................ 3 第2章 系统总体设计 .................................................... 8 2.1 单片机的选择 .................................................. 8 2.2 物位传感器的选择 .............................................. 9 2.3 存储器扩展电路的选择 ......................................... 11 2.4 LED显示电路选择 ............................................. 14 2.5 键盘输入电路 ................................................. 15 小结 ......................................................... 15 2.5 第3章 自动送料机主电路设计 ......................... 错误~未定义书签。17 系统结构原理图 ............................. 错误~未定义书签。17 3.1 3.2 主机电路核心器件介绍 ......................................... 17 3.3 显示电路 ..................................................... 26 3.4 继电器控制电路 ............................................... 30 3.5 键盘及显示电路 ............................................... 31 3.6 外部存储器扩展电路 ........................................... 36 3.7 看门狗MAX813L电路 ......................................... 40 3.8 料位开关 ..................................................... 42 3.9 硬件连接 ..................................................... 44 3.10 小结 ......................................................... 45 第4章 系统软件设计 ................................................... 48 4.1 系统的抗干扰及可靠性 ......................................... 48 4.2 软件设计 ..................................................... 48 4.3 小结 ......................................................... 53 第5章 结 论 .......................................................... 54 参 考 文 献 ........................................................... 55 程 序 清 单 ............................................................ 56 致 谢 .................................................................. 76 外文科技资料翻译 ...................................................... 77 英文原文 ........................................................... 77 中文译文 ........................................................... 81 第 1 页 共 82 页 自动送料机控制系统设计 第1章 绪 论 1.1 设计背景和研究意义 制造业是现代文明的支柱之一,其既占有基础地位,有处于前沿关键;它是工业发展光的主体又是国民经济持续发展的基础。而在我国的乡镇企业、私营企业,由于受资金管理等方面的限制,一般送料绝大多数是采用人工手动送料,且缺乏保护装置,这造成“效率低,劳动强度大,事故发生率大”等特点。 随着信息科技迅猛、市场经济的发展,国内、国际市场竞争日益激烈,产品更新更为迅速,尤其是随着高新科技日新月异,产品的类型、工艺外形越来越复杂,精度要求越来越高,再加上企业经营与发展必会面对劳工的短缺 、 人工成本上要省力化、合理化与自动化的发展趋向~传统的手工送料已经不能满足要求,这时自动送料机就应运而生。在今天现代科学技术的许多领域中,什么是送料机呢,顾名思义,送料机就是专门用于粒料,粉料,片状料,带状等材料的自动化,数控化,精确化的输送机器,是无论是轻工行业还是重工业都不可缺少的设备。传统观念,送料机是借助于机器运动的作用力加力于材料,对材料进行运动运输的机器。近代的送料料机发生了一些变化,开始将高压空气、超声波等先进技术用于送料技术中。 近年来,由于单片机控制技术、

  技术及电力电子技术的发展,作为辅助装置的送料机构自动化水平也需越来越高。提高自动化的水平不仅可以提高效率、产品的质量同时也能保证工人的人身安全。而单片机就是实现自动控制重要的一环,它是单片微型计算机的简称;是把微型计算机的各个功能部件(中央处理CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口、定时器、计算器以及串行通信接口)集成在一块芯片上,构成一个完整的计算机。单片机具有集成度高,体积小,成本低,控制能力强等诸多优点, 综上所述,在本着节约资金、降低成本,提高生产效率,保障人身安全的科学人性化管理的方针下对送料机构进行自动化设计。此设计中自动加料机控制系统就是采用以单片机为核心的自动控制技术来实现功能的,这样就可以在不购买新设备的基础上对旧设备进行自动化改良,这不仅大大提高了工作的效率,使整个过程又快又稳又节约资金。 第 2 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 1.2 自动送料机控制系统的工作原理及技术要求 本设计的由单片机控制的自动加料系统是与料斗式干燥机配套的加料系统。根据加料工艺要求,其工作原理是:单片机控制的自动加料系统是与料斗式干燥机配套的加料系统。根据加料工艺要求,其工作原理是:先将真空管关闭,启动电机,用低真空气流将塑料树脂粒子送入真空管,电机停转,再将粒子排入料斗,如此循环。本控制系统根据送料工艺的需要,设置两条生产线的输送、排料、满料、空料等参数值,通过单片机控制继电器,继电器控制交流接触器,又由接触器控制电机等执行机构的运动。控制系统的控制器由单片机89C51和扩展电路组成,单片机控制继电器,继电器控制交流接触器,又由接触器控制电机等执行机构的运动。本控制系统可以根据送料工艺的需要,设置两条生产线的输送、排料、满料、空料等参数值,也可装载系统前次工艺参数值。 1.3 系统的主要技术参数: (1) 用一台电机控制两条生产线) 要能检测到满料状态,并显示出输送、排料、满料时间 (3) 时间误差:0.1秒 (4) 具有抗干扰能力 1.4 系统设计方案的选择 1.4.1 方案一分析 采用一台电动机控制一条生产线,以方向阀的换向来调换生产线的工状态。具体做法是:是以单片机AT89C51为基础,利用外扩存储器来存储系统的初始数据,这主要是为了给系统设置一个合适的初态,当出现系统程序错乱,能回到的初态;利用扩展并行接口来外接控制按键,以此来接收操作命令,同时为了让工作者能了解到各按键的状态,再给系统接入发光二极管来显示对应按键的状态;采用LED静态显示来显示上班时间量变动情况,为了使LED位信息与AT89C51输出的信息相对应,在两者之间接了译码器;为了能及时确定生产线的满料状态,给系统设计了一个满料中断电路,同时为抗干扰,将满料信号进行光耦隔离;为了让系统能稳定工作,防止程序乱飞,给系统设计了一个看 第 3 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 门狗电路;为解决各外设与单片机AT89C51速度不等的情况,给两者之间接了锁存器;最后给系统接了一个内部时钟振荡器。具体硬件接图如下: 图1.1 方案一系统硬件接图 这种设计方案的优点在于:两条生产线既可单独运行,也可同时运行。当生产线满料时,电机不停转而方向阀换向还切换生产状态,充分发挥控制管理系统和电机的效率,但这种方案需要的单片机输出控制端口较多,且不满足设计要求——一台电机控制两条生产线。所以此次设计不予采用。 4.2 方案二分析 1. 将料装在小车里,利用行程开关与继电器状态的变化来实现对送料的状态的控制。具体做法是:开机之后,先给系统输入参数。根据启动哪条生产线点击相应自动键,系统自动运行。系统首先检查回零行程开关状态,若送的物料不在零位,则启动电机带动送料器回零位。接着检测装在送料器里的压力继电器状态,若是在空载状态,就启动送料器,使之运行到位,当到相应位置时,撞到相应行程开关时,送料器停止运行。当要使系统进行排料时,就按下状态切换按钮进行排料。接着检测装在送料器里的压力继电器状态,若是在空载状态下,则停止卸料,送料机向反向移动,直至回到零位,如此循环。系统采用单 第 4 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 片机8051来控制,外接8279键盘来进行控制命令输入,系统工作状态检测输入开关I/O,外控输出电机驱动,显示时间电路等。具体硬件接图如下: 图1.2 方案二系统硬件接图 这种设计方案的优点在于:系统是顺序控制系统,属于分时控制,集成度高、加工精度高、自动化水平高、操作方便。但此系统所需输入接口多,电机也多,所以在经济上占下风。还有就是实时性不高。所以此次设计不予采用。 1.4.3 方案三分析 采用一台电动机控制两条生产线,采用两个方向阀,一个是用来切换生产线的生产状态,一个是用来实现生产线的切换。实现具体的做法是以AT89C51为基础,用2864A做外扩存储器来存储系统的初始数据,这主要是为了给系统设置一个合适的初态,当出现系统程序错乱,能回到的初态;利用扩展并行接口来外接控制按键,以此来接收操作命令,同时为了让工作者能了解到各按键的状态,再给系统接入发光二极管来显示相应按键的状态;采用LED静态显示来显示工作时间量变化情况,为了使LED位信息与AT89C51输出的信息相对应,在两者之间接了译码器MC14511B;为了能及时确定生产线的满料状态,给系统模块设计了一个满料中断电路,同时为抗干扰,将满料信号进行光耦隔离; 第 5 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 为了让系统能稳定工作,防止程序乱飞,给系统设计了一个看门狗电路;为解决各外设与单片机AT89C51速度不等的情况,给两者之间接了锁存器;最后给系统接了一个内部时钟振荡器。具体硬件接图如下: 图1.3 方案三系统硬件接图 第 6 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 这种设计方案的优点在于:满足设计要求,自动化水平高,经济性良好。故此次设计选则方案三为最终方案。 第 7 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 第2章 系统总体设计 2.1 单片机的选择 20世纪80年代以来,单片机的发展非常迅速,就通用单片机而言,世界上一些著名的计算机厂家已投放市场的产品就有50多个系列,数百个品种。目前世界上较为著名的8位单片机的生产厂家和主要机型如下: 美国Intel公司:MCS—51系列及其增强型系列 美国Motorola公司:6801系列和6805系列 美国Atmel公司:89C51等单片机 美国Fairchild公司:F8系列和3870系列 美国Rockwell公司:6500/1系列 NS(美国国家半导体)公司:NS8070系列等等。 尽管单片机的品种很多,但是在我国使用最多的还是Intel公司的MCS—51系列单片机和美国Atmel公司的89C51单片机。CS—51系列单片机包括三个基本型8031、8051、8751。8031内部包括一个8位CPU、128个字节RAM,21个特殊功能寄存器(SFR)、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口、2个16位定时器/计数器,但片内无程序存储器,需外扩EPROM芯片。比较麻烦,不予采用; 8051是在8031的基础上,片内集成有4K ROM,作为程序存储器,是一个程序不超过4K字节的小系统。ROM内的程序是公司制作芯片时,代为用户烧制的,出厂的8051都是含有特殊用途的单片机。所以8051适合与应用在程序已定,且批量大的单片机产品中。也不予采用; 8751是在8031基础上,增加了4K字节的EPROM,它构成了一个程序小于4KB的小系统。用户可以将程序固化在EPROM中,可以反复修改程序。但其价格相对8031较贵。8031外扩一片4KB EPROM的就相当与8751,它的最大优点是价格低。随着大规模集成电路技术的不断发展,能装入片内的外围接口电路也可以是大规模的。也不予采用; AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机存取数据存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产, 第 8 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 兼容

  MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元。功能强大AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。此设计就采用AT89C51。 2.2 物位传感器的选择 物位是指贮存容器或工业生产设备里的液体、粉粒状固体、气体之间的分界面位置,也可以是互不相溶的两种液体间由于密度不等而形成的界面位置。根据具体用途分为液位、料位、界位传感器或变送器。物位不仅是物料耗量或产量、计量的参数,也是保证连续生产和设备安全的重要参数。特别是在现代工业中,生产规模大,速度高,且常有高温、高压、强腐蚀性或易燃易爆物料,对于物位的监视和自动控制更是至关重要。 物位测量可用于计算物料储量。对于粉粒体,必须考虑到颗粒间有空隙,应区分密度和容重。密度是指不含空隙的物料每单位体积的质量,即通常的质量密度 ,如果乘以重力加速度g,就成为重力密度r,简称为重度。容重是包含空隙在内的每单位体积的重量,也就是视在重度或宏观重度,它总要比颗,v 粒物质本身的重度小,其差额决定于空隙率。而空隙率又取决与许多因素。例如颗粒形状、尺寸的一致程度、是否受外力压实、是否经受过振动、有无黏结性等,所以粉粒体物料的体积储量和质量储量之间不易精确换算,这是需要注 [1]意的。 2.2.1 电容式物位传感器 利用物料介电常数恒定时极间电容正比与物位的原理,可构成电容式物位传感器。 根据电机的结构可将容式物位传感器分为三种:(1)适用于导电容器中的绝缘性物料,且容器为立式圆筒形,器壁为一极,沿轴线插入金属棒为另一极,其间构成的电容C与物位成比例。也可悬挂带重锤的软导线)适用于非金属容器,或虽为金属容器但非立式圆筒形,物料为绝缘性的。这时在棒状电极周围用绝缘支架套装金属筒,筒上下开口,或整体上均匀分布多个孔,使内外物位相同。中央圆棒和与之同轴的套筒构成两个电极,其间电容和容器形状无关,只取决于物位。所以这种电极只用于液位,粉粒体容易滞留在极间。(3)用于导电性物料,起外形和(1)一样,但中央圆棒电极上包有绝缘材料, 第 9 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 电容是由绝缘材料的介电常数和物位决定的,与物料的介电常数无关,导电物料使筒壁与中央电极间的距离缩短为绝缘层的厚度,物位升降相当于电极面积改变。 电容式物位传感器无可动部件,与物料密度无关,但应注意物料中含水分时将对测量结果影响很大,并且要求物料的介电常数与空气介电常数差别大,需用高频电路。所以不予采用。 2.2.2 阻力式料位传感器 阻力式料位传感器是指物料对机械运动所呈现的阻挡力。粉末颗粒状物料比液态物质流动性差,对运动物体有明显的阻力,利用这一特点可构成各种料位传感器: (1)重锤探索法:在容器顶部安装由脉冲分配器控制的步进电机,此电机正转时缓缓释放悬有重锤的钢索。重锤下降到与料面接触后,钢索受到的合力突然减小,促使力传感器发出脉冲。此脉冲改变门电路的状态,使步进电机改变转向重锤提升,同时开始脉冲计数。待重锤升至顶部触及行程开关,步进电机停止转动,同时计数器也停止计数并显示料位(料位值即容器全高减去重锤行程之差)。显示值一直保持到下次探索后刷新为另一值。开始探索的触发信号可由定时电路周期性地供给,也可以人为地启动。不进行探索时,重锤保持在容器顶部,以免物料将重锤淹埋。万一重锤被物位埋没,排放物料时产生的强大拉力就可能拉断钢索报警措施及出料过滤栅。 但这种方法运用了逻辑电路和数字技术,可连续测量料位值并输出数字量,是数字传感器,但其采样是周期性的,对时间而言不连续,此设计不予采用; (2)旋桨或推板法:这是一种位式传感器,或称料位开关。在容器壁的某一高度处装小功率电动机,其轴伸入容器内,末端带有桨状叶片。叶片不接触物料时,自由旋转的空载状态下电动机的电流很小,一旦料位上升到与叶片接触,转动阻力增加,甚至成堵转状态,电流显著加大。根据电流的大小使继电器的接点动作,发出料位报警或位式控制信号。如电机轴经过曲柄连杆机构变为往复运动,则可带动活塞或平板在容器中做推拉动作,即成推板法。旋桨法或推板法不一定都是靠电机电流的大小时继电器接点动作,也可以利用离合器或连杆上的传动机构,在叶片或推板负载增大时改变电接点的通断状态。所用 第 10 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 电动机应能在长时间堵转状态下,或离合器打滑状态下,不致过热而损坏。 这类原理构成的料位开关,只能安装在容器壁上,安装高度取决于动作所对应的料位值。应用不那么广泛,所以此设计也不予采用。 (3)音叉法:根据物料对振动中的音叉有无阻力探知料位是否到达或超过某高度,并发出通断信号,这种原理不需要大幅度的机械运动,驱动功率小,机械结构简单、灵敏而可靠。音叉由弹性良好的金属制成,本身具有确定的固有频率,如外加交变力的频率与其固有频率一致,则叉体处于共振状态。由于周围空气对振动的阻尼微弱,金属内部的能量损耗又很少,所以只需微小的驱动功率就能维持较强的振动。当粉粒体物料触及叉体之后,能量消耗在物料颗粒间的摩擦上,迫使振幅急剧衰减,音叉停振。 为了给音叉提供交变的驱动力,利用放大电路对压电元件施加交变电场,靠逆压电效应产生机械力作用在叉体上。用另外一组压电元件的正压电效应检测振动,它把振动力变为微弱的交变电信号。再由电子放大器和移相电路,把检振元件的信号放大。经过移相,施加到驱动元件上去,构成闭环振荡器。在这个闭环中,既有机械能也有电能,叉体是其中的一个环节,倘若受到物料阻尼难以振动,正反馈的幅值和相位都将明显的改变,破坏了振荡条件,就会停振。只要在放大电路的输出端接以适当的器件,不难得到开关信号。 为了保护压电元件免受物料损坏和粉尘污染,将驱动和检振元件装在叉体内部,经过金属膜片传递振动。如果在容器的上下方都装叉体,可以实现自动进料或自动出料的逻辑控制,或者把料位越限信号远传到控制室。在控制室里的控制电路判断料位是否越限,并按要求使被控的进出料设备启停。并且叉体的制造和装配良好时,音叉也可用于液体测量和控制。在测量时不需要大幅度的机械运动,驱动功率小,机械结构简单、灵敏而可靠。综上所述,此设计选择音叉法阻力式料位传感器。 2.3 存储器扩展电路的选择 2.3.1 24C01扩展: 串行总线上的各单片机或集成电路模块,通过一条数据线(SDA)和一条时钟线(SCL),按照通信规则进行寻址和信息传输。每个集成电路模块都有唯—伪地址,既可以是主控机(能控制总线,并能完成一次传输过程的初始化和产 第 11 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 生时钟信号及传输终止信号的器件)或被控机(被主控器寻址的器件),可以是发送器(在总线:发送信息的器件)或接收器(从总线上接收信息的器件) I?C总线上的器件,根据它的不同工作状态,可分为主控发送器、主控接收器、被控发送器、被控接收器。当多个主控器同时企图控制总线而不丢失信息,这叫多主竞争。这时就要进行仲裁,仲裁就是针对这种情况进行裁决的过程。只允许其中一个主控器继续占用总线,其它退出封藏器状态。仲裁过程中还要保证总线的信息不丢失。多主竞争时必须对所有参与竞争的主控器的时钟信号进行同步处理。信息传输时,SCL为高电平期间,SDA上的信息必须保持稳定不变,只有SCL为低电平期间,SDA上的信息才允许变化。同时SDA上信息每一位部和SCL的时钟脉冲相对应。SCL没有时钟信号,SDA信息将停止传输处于等待状态。这因为线“与”逻辑,使SCL在低电平时钳住总线。实现线“与”逻辑功能各I?C总线接口的输出端必须是漏极开路或集电极开路结构。SCL保持高电平期间,SDA由高电平向低电平变化这种状态定义为起始信号。SCL保持高电平期间,SDA由低电平向高电平变化,这种状态定义为终止信号。SDA 最高有效位首先传送),每个传送字节必须跟随一位传输的每个字节必须8位( 应答位。与应答信号相应的时钟信号由主控器产生,发送器在这个时钟信号释放SDA,使它处于高电平状态,以便接收由接收器在这位发出的应答信号。这时接收器还必须SCL在这位高电平期间,在SDA上输出一个恒定低电平信气以完成应答信号的输出。整个传输过程中,传输的字节数目是没有限制的。数据传输一段时间后,接收器无法继续接收更多的数据,主控器同样可以终止数 [2]据的传送。 24C01是一种128字节串行CMOS EEPROM,它具有如下特点:1、存储容量为128字节。2、串行接口可使用普通两根I/O接口。3、具有页写模式:每页4字节。4、同步周期小于10ms 。它只使用一条数据线和一条时钟线,采用ATMEL公司的24C01串口存储器,应用简单方便,但是其编程较为复杂。 2.3.2 2864A芯片扩展: 2864A是一种并行EEPROM,它的特点同上,但每页有16字节,2864A与8051单片机的接口电路如下图所示,2864A的片选端与高地址线A,这种线A对应多组地址空间,即 第 12 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 0000H~1FFFH,2000H~3FFFH,4000H~5FFFH,6000H~7FFFH,这8K字节存储器可作为数据存储器使用,且掉电后数据不丢失 。 图 2.1 2864扩展电路 2864A的四种工作方式: (1)维持方式:当为高电平时,2864A进入低功耗维持状态。此时,输CE 出线呈高阻状态,芯片的电流从140mA下降至维持电流60mA。 (2)读方式:当 和均为低电平而不为高电平时,内部的数据缓冲CEOE 器被打开,数据送上总线,此时,可进行读操作。 (3)写方式:2864A提供了两种数据写入方式:页写入和字节写入。 页写入:为了提高写入速度,2864A片内设置了16字节的“页缓冲器”,并将整个存储器阵列划分成512页,每页16个字节。页的区分可由地址的高9位(A4~A12)来确定,地址线)用以选择页缓冲器中的16个地址单元之一。对2864A的写操作可分为两步来实现:第一步,在软件控制下把数据写入页缓冲器,这部称为页装载,与一般的静态RAM写操作是一样的。第二步,在最后一个字节(即第16个字节)写入到页缓冲器后20ns自动开始,把页缓冲器的内容写到EEPROM阵列中对应的地址单元中,这一步成为页存 第 13 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 储。 写方式时,为低电平,在下降沿,地址码A0-A12被片内锁存器锁CEWE 存,在上升沿时数据被锁存片内还有一个字节装载限时定时器,只要时间未到,数据可以随机地写入页缓冲器。在连续向页缓冲器写入数据的过程中,不用担心限时定时器会溢出,因为每当下降沿时,限时定时器自动被复位并重新WE 启动计时。限时定时器要求写入一个字节数据的操作时间须满足;TBLW3μS

  CPU接收键码。这种键盘的使用比较方便,亦不需要编写很多程序,但使用的硬件较复杂,在微型计算机控制系统中使用还不多。 第 31 页 共 82 页 自动送料机控制系统模块设计 非编码键盘是由一些按键排列成的一个行列矩阵。按键的作用,只是简单地实现接点的接通和断开,但必须有一套相应的程序与之配合,才能产生出相应的键码。非编码键盘几乎不需要附加什么硬件电路,目前,在微型计算机控制管理系统中使用比较普遍。 使用非编码键需要用软件来解决按键的识别,防止抖动以及键码的产生等工作。 设有一个6行×5列的非编码键盘,其中有16个为数字键0,F,其余的为控制键,用以发布各种控制命令。键盘的行线C口的六条线,键盘的列线条线。在没有任何键按下时,所有键盘列线上的信号都是高电平。当有按键按下时,就会出现键的识别、防止抖动以及确定键码等一系列问题。 按键识别有各种方法,此系统只 “行扫描”法: (1)确定是否有按键按下。CPU通过并行口输出000000到键盘的行线,然后检测键盘的列线信号。若没有键按下,则为11111。若有任一个按键按下,则有某一条列线时,就表示有键按下。 (2)通过“行扫描”确定已按键的行、列位置。所谓行扫描就是依次给每条行线信号,而其余各行都输入1,并检测每次扫描时所对应的列信号。在图2中就是在C口先输出111110(PC5,PC0),然后是111101,直到最后是011111,并检测每次所对应的B口输入。 只有在某行上有键按下时,在这一行上输入0(其他行为1),在列输出上才能检测到0信号。若是输入为0的这一行上没有按键按下,则收到的列信号仍然全是1。因此,只要记下列信号不全为1时的C口输出及B口输入,就能确定以按键的位置。设图中处于第3行第1列的键已按下,则必须是行输出信号为110111,检测到的列信号为11101。对应于其他的行信号,列信号都是11111。这样,通过行扫描,就可以确定按键的行、列坐标。 (3)确定是否有多键同时按下。有时一次按下的键不止一个,这在一般情况下是由于误操作引起的,是不应该出现的通常称为窜键。出现这种情况时,就可能有不止一次会得到列信号不为全1,这时就不容易判断哪个键是真正需要按下的。为了处理这种情况可采取两种办法:一是行扫描一定是扫到最后一 第 32 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 行才结束,而不是检测到列信号不为全1时就结束,以便发现窜键;二是如果出现了窜键,最简单的处理办法就是这次行扫描不算,再来一遍,即以最后放开的那个键为准。实际上,由于扫描的速度很快,真正找到两个键同时按下的情况是很少的。 (4)消除键抖动。一般按键在按下的时候有抖动的问题,即键的簧片在按下时会有轻微的弹跳,需经过一个短暂的时间才会可靠地接触。若在簧片抖动时进行扫描就可能得出不正确的结果。因此,在程序中要考虑防抖动的问题。最简单的办法是在检测到有键按下时,等待(延迟)一段时间再进行“行扫描”,延迟时间为10,20ms。这可通过调用子程序来解决,当系统中有显示子程序时, [4]调用几次显示子程序也能同时达到消除抖动的目的。 3.5.2 8255A芯片介绍 自动加料系统有8个按键:启动两条生产线”键、分秒选择键,时间设置加,时间设置减,生产线状态的切换键,时间设置键,时间切换键。由于单片机的并行口有限,故本系统采用8255A扩展并行口。 (1)(8255A的内部结构 8255A的内部结构有以下几部分组成: a.并行I/O端口A、B、C 8255A的内部有3个8位并行I/O口:A口、B口、C口。3个I/O口都可以通过编程选择为输入口或输出口,但在结构和功能上有所不同。 A口:含有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入锁存器。 B口:含有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入锁存器(不锁存)。 C口:含有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入锁存器(不锁存)。 当数据传送不需要联络信号时,这3个端口都可以用作输入口或输出口。当A口B口需要有联络信号时,C口可以作为A口和B口的联络信号线。 b.工作方式控制电路:8255A的三个端口在使用使可分为A、B两组。A组包括A口8位和C口高4位:B组包括B口8位和C口低4位。两组的控制电路中分别有控制寄存器,根据写入的控制字决定两组的工作方式,也可对C口每一位置“1” 或清“0”。 c.数据总线缓冲器:数据总线 页 自动送料机控制系统模块设计 与单片机数据总线直接相连。数据的输入输出、控制字和状态信息的传递,均可通过数据总线缓冲器进行。 d.读/写控制逻辑:8255A读/写控制逻辑的作用是从CPU的地址和控制总线上接收有关信号,转变成各种控制命令送到数据缓冲器及A组和B组的控制 [13]电路,控制A、B、C3个端口的操作。 3.5.3 8255A引脚功能 图3.11 8255A的引脚 图 (1)8255A共有40个引脚,一般为双列直插DIP封装,40个引脚可分为与CPU连接的数据线、地址和控制信号以及与外围设备连接的三个端口线:双向三态数据总线。 .RESET:复位信号,输入,高电平有效。复位后,控制寄存器清0,A口、B口、C口被置为输入方式。 .:片选信号,输入,低电平有效。 CS RDRD.:读信号,输入,低电平有效。有效时,允许CPU通过8255A D0,D7读取数据或状态信息。 第 34 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) :写信号,输入,低电平有效。 .WR .AA:端口控制信号,输入。2位可构成四种状态,分别寻址A口、B口、10 C口和控制寄存器 .PA,PA:A口数据线 .PB,PB:B口数据线 .PC,PC:C口数据/信号线位)并行I/O数据线 时,PC,PC为A口、B口提供联络信号。 70 AA与 、、信号一起,可确定8255A的操作状态,如表所示 RDWRCS10 表3.6 8255A功能操作 操 作 A1 A0 WRCS RD 0 0 0 1 0 A口?数据总线 C口?数据总线 数据总线 数据总线 数据总线?控制口 x x X x 1 数据总线 非法状态 禁止操作 x x 1 1 0 数据总线接口电路 在连接键盘电路采用8255A为扩展I/O口时,要在中间加入一个74LS373,74LS373是一个三态门的8D锁存器,它可以作为AT89C51外部的一个扩展输入口,接口电路的工作原理是当外设把数据准备好后,发出一个控制信号加到373的G端,即锁存端,使输入数据在373中锁存,同时信号加到AT89C51单 第 35 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 片机的中断请求端,单片机响应中断,在中断服务程序中执行下面程序: INT0 MOV DPTR,#0BFFFH MOVX A,@DPTR 在执行上面的第二条指令时,P2.6=0,有效,通过或门后加到373的RDOE端,即373的三态门控制端,使三态门畅通,锁存的数据读入到累加器A中。 图3.12 8255A与AT89C51接口电路 3.6 外部存储器扩展电路 自动加料机存在两条生产线的输送、排料、满料、空料,共8个设置的重要数据需要读/写,并且能够提供掉电保护,所以就需要外扩程序存储器。程序存储器一般采用只读存储器,因为这种存储器在电源关断后,仍能保存程序,在系统上电后,CPU可取出这些指令予以重新执行。只读存储器简称ROM。ROM中的信息一旦写入之后,就不能随意更改,特别是不能在程序运行的过程中写入新的内容,故称之为只读存储器。 向ROM中写入信息叫做ROM编程。根据编程的方式不同,ROM分为以下几种: (1)掩膜ROM是在制造过程中编程。因编程是以掩膜工艺实现的,因此 第 36 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 称为掩膜ROM。这种芯片存储结构简单,集成度高,但由于掩膜工艺由于成本较高,因此只适合于大批量生产。 (2)可编程ROM(PROM) PROM芯片出厂是并没有任何程序信息,是由用户用独立的编程器写入的,但PROM只能写入一次,写入内容后,就不能在进行修改。 (3)EPROM EPROM是用电信号编程,用紫外线擦除的只读存储器芯片。在芯片外壳上的中间位置有一个圆形窗口,通过这个窗口照射紫外线射就可擦除原有的信息。 2 (4)EPROM 2这是一种用电信号编程,也用电信号擦除的ROM芯片,对EPROM的读写操作与RAM存储器几乎没有什么差别,只是写入的速度慢一些,但断电后能够保存信息。 22此设计采用外扩EPROM的扩展方式。EPROM是电擦除可编程只读存储器,其突出优点是能够在线擦除和改写,无须像ERPOM那样必须用紫外线射才能擦除,较新的EPROM产品在写入时能自动完成擦除,且不再需要专用的编程电源,可以直接使用单片机系统的+5V电源。 2常用的EPROM芯片有2816/1816A,2817/2817A,2864A。本设计采用的是用2864A的扩展方式。 2864A有四种工作方式: (1) 维持方式 当为高电平时,2864A进入低耗维持方式。此时,输出线呈高阻态,芯CE 片的电流从140mA降至维持电流60mA。 (2) 读方式 当和均为低电平而为高电平时,内部的数据缓冲器被打开,数CEOEWE 据送上总线,此时,可进行读操作。 (3) 写方式 2864A提供了两种数据方式:页写入和字节写入 页写入:2864A片内设置了16字节的“页缓冲器”,并将整个存储器阵列划分成512页,每页16个字节。页的区分可由地址的高9位来确定,地址线 页 自动送料机控制系统设计 位用以选择页缓冲器中的16个地址单元之一。写方式时,为低电平,在CEWE下降沿,地址码A0,A12被片内锁存器锁存,在上升时数据被锁存。片内还有一个字节装载限时定时器,只要时间未到,数据可以随机地写入页缓冲器。在连续向页缓冲器写入数据的过程中,不用担心限时定时器会益处,因为每当WE下降沿时,限时定时器自动被复位并重新启动计时。 字节写入:字节写入的过程与页写入的过程类似,不同之处是仅写入一个字节,限时定时器就溢出。 (4) 数据查询方式 数据查询是指用软件来检测写操作中的页存储周期是否完成。在页存储期间,如对2864A执行读操作,那么读出的是最后写入的字节,若芯片的转储工作未完成,则读出数据的最高位是原来写入字节最高位的反码。据此,CPU可判断 的编程是否结束。如果读出的数据与写入的数据相同,表示芯片已完成编程,CPU可继续向2864A装载下一页数据。2864A与单片机接口时,2864A的片选端与高地址线A,这种线A对应多组地址空间,即:0000H,1FFFFH,2000H,3FFFH,4000H,5FFFH,6000H,7FFFH。这8K字节存储器可作为数据存储器使用,但掉电后数据不丢失。2864A与AT89C51接口电路如图:单片机由于受引脚数的限制,数据线和地址线口兼用。为了将它们分离出来,以便同单片机片外的扩展芯片正确的连接,需要在单片机外部增加地址锁存器。我们这本设计中使用74LS373。74LS373是一种带有三态门的8D锁存器,其引脚如下所示。 图3.13 锁存器74LS373的引脚图 第 38 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) D7,D0:8位数据输入线位数据输出线 G:数据输入锁存选通信号,高电平有效。当该信号为高电平的时候,外部数据选通到内部锁存器,负跳变时,数据锁存到锁存器中。 :数据输出允许信号,低电平有效。当该信号为低电平的时候,三态OE 门打开,锁存器中数据输出到数据输出线。当该信号为高电平的时候,输出线的功能表 G D Q OE 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 × 不变 1 × × 高阻态 图3.14 2864A与AT89C51的连接图 第 39 页 共 82 页 自动送料机控制系统设计 3.7 看门狗MAX813L电路 几乎所有的单片机都需要复位电路,对复位电路的基本要求是:在单片机上电时能可靠复位,在下电时能防止程序乱飞导致EPROM中的数据被修改;另外,单片机系统在工作时,由于干扰等各种因素的影响,有可能出现死机现象导致单片机系统无法正常工作,为了克服这一现象,除了充分利用单片机本身的看门狗定时器(有些单片机无看门狗定时器)外,还需外加看门狗电路;除此以外,有些单片机系统还要求在掉电瞬间单片机能将重要数据保存下来,因掉电的发生往往是根随机的,因而此类单片机系统需要电源监控电路,在掉电刚发生时能告知单片机。MAXIM公司推出的MAX813L刚好能满足这些要求,下面具体介绍该芯片的性能特点及使用方法。 图3.15 MAX813L的引脚图 MAX813L有双列直插和贴片两种封装形式,其双列直插如图所示,引脚功能如下: 第1脚为手动复位输入,低电平有效;第2、3脚分别为电源和地;第4脚为电源故障输入;第5脚为电源故障输出;第6脚为看门狗输入,第7脚为复位输出,第8脚为看门狗输出。 MAX813L的性能特点: 第 40 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) MAX813L的内部结构框图如图所示,具有以下主要性能特点:由图可知该芯片具有以下主要性能特点: (1)复位输出。系统上电、掉电以及供电电压降低时,第7脚产生复位输出,复位脉冲宽度的典型值为200ms,高电平有效,复位门限的典型值为4.65V。 (2)看门狗电路输出。如果在1.6s内没有触发该电路(即第6脚无脉冲输入),则第8脚输出一个低电平信号。 (3)手动复位输入,低电平有效,即第1脚输入一个低电平,则第7脚产生复位输出。 (4)1.25V门限值检测器,第4脚为输入,第5脚为输出。当第4脚电压低于1.25V时,第5脚输出一个低电平信号。 图3.16 MAX813L的典型应用电路 MAX813L的典型应用电路如上所示。图中单片机以AT89C51为例,MAX813L的第1脚与第8脚相连。第7脚接单片机的复位脚(AT89C51的第9脚);第6脚与单片机的P1.4相连。在软件设计中,P1.4不断输出脉冲信号,如果因某种原因单片机进入死循环,则P1.4无脉冲输出。于是1.6s后在MAX813L的第8脚输出低电平,该低电平加到第1脚,使MAX813L产生复位输出,使单片机有效复位,摆脱死循环的困境。另外,当电源电压低于门限值4.65V时,MAX813L也产生复位输出,使单片机处于复位状态,不执行任何指令,直至电源电压恢复正常,可有效防止因电源电压较低时单片机产生错 第 41 页 共 82 页 自动送料机控制系统设计 误的动作。 电源故障输入PFI通过一个电阻分压器监测未稳压的直流电源。当PFI低于+1(25V时,电源故障输出脚第5脚PF0变低,可引起AT89C51中断,进行电源故障处理,或将重要数据保存下来。把分压器接到未稳压的直流电源是为了更早地对电源故障警告。 MAX813L是一体积小、功耗低、性价比高的带看门狗和电源监控功能的复位芯片;它使用简单、方便,它所提供的复位信号为高电平,因而是应用于复位信号为高电平场合的单片机系统的理想芯片。 3.8 料位开关 在料体进入料斗式干燥机后,要能检测到什么时候到达满料状态,所以就选用简单的阻力式传感器,阻力式料位传感器是指物料对机械运动所呈现的阻挡力。粉末颗粒状物料比液态物质流动性差,对运动物体有明显的阻力,利用这一特点可构成各种料位传感器。 采用音叉法,音叉法:根据物料对振动中的音叉有无阻力探知料位是否到达或超过某高度,并发出通断信号,这种原理不需要大幅度的机械运动,驱动功率小,机械结构简单、灵敏而可靠。 音叉由弹性良好的金属制成,本身具有确定的固有频率,如外加交变力的频率与其固有频率一致,则叉体处于共振状态。由于周围空气对振动的阻尼微弱,金属内部的能量损耗又很少,所以只需微小的驱动功率就能维持较强的振动。当粉粒体物料触及叉体之后,能量消耗在物料颗粒间的摩擦上,迫使振幅急剧衰减,音叉停振。 为了给音叉提供交变的驱动力,利用放大电路对压电元件施加交变电场,靠逆压电效应产生机械力作用在叉体上。用另外一组压电元件的正压电效应检测振动,它把振动力 为微弱的交变电信号。再由电子放大器和移相电路,把检振元件的信号放大。经过移相,施加到驱动元件上去,构成闭环振荡器。在这个闭环中,既有机械能也有电能,叉体是其中的一个环节,倘若受到物料阻尼难以振动,正反馈的幅值和相位都将明显的改变,破坏了振荡条件,就会停振。只要在放大电路的输出端接以适当的器件,不难得到开关信号。 为了保护压电元件免受物料损坏和粉尘污染,将驱动和检振元件装在叉体 第 42 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 内部,经过金属膜片传递振动。如果在容器的上下方都装叉体,可以实现自动进料或自动出料的逻辑控制,或者把料位越限信号远传到控制室。在控制室里的控制电路判断料位是否越限,并按要求使被控的进出料设备启停。并且叉体的制造和装配良好时,音叉也可用于液体测量和控制。在测量时不需要大幅度的机械运动,驱动功率小,机械结构简单、灵敏而可靠。 系统采用LD-YC/YG 型 音叉式物位限位开关 LD-YC/YG型音叉式物位限位开关作为一种新型的物位传感器,具有安装简单,不用标定,搅动、气泡对测量无影响等优点。在未来工业过程中将全面取代如浮球液位开关等落后的检测方式广泛应用于各行各业。 原理 传感器安装于仓的顶部或仓的侧壁上。音叉由压电晶体驱动产生振动,当叉体被液体浸没或被物料埋没时振动频率发生变化。这个变化由电子电路检出并输出一个开关量用于报警或控制。 适用范围 中等粘度、腐蚀性液体。流动性好的粉状物料和颗粒状物料。 第 43 页 共 82 页 自动送料机控制系统设计 禁用范围 高温、高粘度液体。高温、易结垢固体、块状物料。 主要技术指标 [YC 部分] 供电电压:直流 24V 或 10-55V (防爆型用 DC 24V) 交流 25-250V 50Hz 工作温度:叉体 -40-80? 仪表 -20-45? 输出方式: 直流24V 供电时为继电器输出(AC 220V 1A) 直流10-55V 供电时为集电极开路输出(350mA防爆型产品?50mA) 交流25-250V 供电时为两线W) 功 耗:直流供电时 0.25W(DC 24V) 交流供电时 1.5W(AC 220V) 安装方式:G1 管螺纹 防爆标志:本安 ia?BT4 隔爆型 d?BT4 [YG 部分] 供电电压:直流 24V 或 18-55V 交流50-250V 50Hz 工作温度:叉体 -40,150? 仪表 -20,70? 输出方式: 直流24V 供电时为继电器输出(AC 220V 1A) 直流18-55V 供电时为集电极开路输出(350mA) 交流50-250V 供电时为两线mA) 功 耗:直流供电时 0.25W(DC 24V) 交流供电时 1.5W(AC 220V) 安装方式:G1.5 管螺纹 3.9 硬件连接 此次设计的主要是要检测到满料状态,并显示出输送、排料、满料时间还 有对系统进行一点的人工控制。所以系统的框架主要如下图,采用8255A扩展 第 44 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 并行接口来外接几个独立的控制按键以及用来显示对应按键状态的发光二极管,因为外设与主单片机AT89C51运行速度不一,故在两者之间接个74LS373锁存器。AT89C51的自动加料系统中,程序直接放在AT89C51内部闪存中。所以外接2864A将设定数据通过串行口存入2864A中,同样的未解决两个硬件之间的速度问题,在两者之间接个74LS373锁存器。当外部控制指令传到单片机里时,单片机就要进行相应的输出,首先有显示时间的控制输出LED数码管的外部设备,因为要用两片LED来静态显示一条生产线的状态。故将其并接到译码器MC14511B,在通过74LS377做桥梁接到AT89C51的P0口。为了在机子满料时第一时间对系统进行调整,采用中断方式。具体的做法是将满料信号通过光耦隔离抗干扰技术接到AT89C51的外部中断输入口。最后为了提高系统的安全稳定性,外接一个看门狗来保证系统受干扰时不至于出现程序乱飞。具体的系统硬件图可见下图 第 45 页 共 82 页 自动送料机控制系统设计 图3.17 系统硬件连接框图 第 46 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 3.10 小结 本章主要是介绍了系统总体结构原理及硬件接法,还重点对显示、继电器控制、外存储器扩展、看门狗MAX813L等电路上硬件和电路原理接法进行论述。通过论述知道其各部分的原理作用,从而进行各部分的硬件、工作形式进行选择。 第 47 页 共 82 页 自动送料机控制系统设计 第4章 系统软件设计 4.1 系统的抗干扰及可靠性 单片机系统供电线路是干扰的主要来源,电源采用隔离变压器接入电网,隔离变压器在初级和次级之间加了一层屏蔽层。交流接触器是继电器控制的,在紧靠交流接触器的输入端口并上一个电阻和电容串联的电路滤去高次谐波。每个集成电路芯片的电源和地之间要并上0.1F的陶瓷电容。在输入输出通道, 上要加光耦P521。除了在继电器通道上外,两个满料信号也要经过P521光耦 INT1。另外,数字地和模拟地要分开,数字地线要粗而短。 才送至 INT0、 软件抗干扰方面,本系统采用指令冗余和软件陷阱。当CPU受到干扰后,会把一些操作数当作指令码来执行,引起程序混乱。由于当PC指针飞到单字节指令上时,会自动步入正轨。因此我们在程序中人为地在 RET、RET1、LCALL、LJMP、AJMP、DJZE、JZ、CJNE 等处插入一些单字节指令(NOP)。并在继电器开闭指令 SET、CLR前插入两条NOP指令。同时,当程序飞到ROM中未使用的非程序区时,非程序区要能捕获PC指针并强行拉到处理故障程序中。所以非程序区要每隔一段设置一个软件陷阱。软件陷阱由三条指令构成: NOP NOP LJMP ERROR ERROR 处理过程放在 0030H开始处 4.2 软件设计 程序设计包括主程序、中断程序、故障处理程序,系统中用到了两个定时器中断:定时器0每隔1.2s使P1.7产生脉冲信号;定时器1产生1s的定时,使LED显示递减。故障处理程序使PC指针跳回到原来起动的相应程序段;主程序完成内部RAM数据区初始化、8255初始化,并根据按键信号跳转到想应程序段。 4.1.1 主程序 先启动系统,系统启动后,初始化系统,方向阀处于送料状态。这时系统采取中断方式接收控制按键的命令,进而进行相应的电磁阀和电机的输出控制。 第 48 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 在系统工作期间,对应生产线上LED数码管所显示的时间量开始逐渐递减,若没满料或时间量不为零时,系统会进入循环,当满料时,对应的满料标志位置1,产生中断处理。紧接着若没按下另一生产线的启动按键,而方向阀换向,系统就进行排料。若是按下另一生产线的启动按键且方向阀换向,系统另一条生产线就开始如前一条生产线工作原理进行送料工作。若只是按下另一生产线的启动按键但没按下生产状态切换键,系统另一条生产线就开始如前一条生产线原理进行排料。以下为了叙述方便,初始生产线,另一条生产线。具体流程下页图。 第 49 页 共 82 页 自动送料机控制系统设计 图4.1 主程序流程图 第 50 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 4.2.2中断处理 系统执行命令在运作过程中,不断在每条指令的最后一个T周期进行中断请求的检查。如没有中断请求,则系统继续工作;若有,就对中断源进行中断裁决,满足中断响应条件的话,CPU将自动保护断点地址及相关存储器的信息保存起来,去响应中断源的请求,执行如电机停转、读取按键信息等等相应中断服务,。中断服务程序处理完毕,CPU通过执行一条中断返回指令回到断点处,恢复相关存储器的信息后,继续执行工作。具体流程详见下图 第 51 页 共 82 页 自动送料机控制系统设计 图4.2 中断处理流程图 第 52 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 4.2.3编程扫描 系统执行命令在运作过程中,不断地检测并判断键盘是否有键按下。若有,为消除抖动,进行软件延时10ms,再判断是否有键按下,若没有键按下,则进行返回。相反地,进行按键确定,并进行按下键处理。具体流程详见下图。 编程扫描程序框图 图4.3 4.3 小结 本章先是论述了实现系统的抗干扰性以及可靠性的原理与程序,后是分析了系统在软件设计上的思路与流程。例如:主程序,中断处理,编程扫描。了解到各部分在系统中所起的主要作用,从而进行相应的设计以满足设计的基本要求。 第 53 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 第5章 结 论 本设计是基于AT89C51的自动加料系统,程序直接放在AT89C51内部闪存中。设定数据通过串行口存入2864A中,一台电机来控制两条生产线,利用外ROM技术连接8个控制按键,以相应的按键来实现对系统状态的设置,进而由单片机来产生相应的控制信号,最终控制电机与方向阀的状态,由此来实现主要要求功能;为显示输送,排料,时间设置一个LED显示电路;另外,系统从硬件和软件方面采取了抗干扰措施。 但是在有限时间里加能力不足原因,未能设计出干燥机排料什么时候排完就产生中断信号这个技术问题。还望有能力之人多提些宝贵意见给我,好让我对此次设计进行功能的改善。 第 54 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) 参 考 文 献 [1] 刘灿军. 实用传感器[M]. 国防工业出版社,2004.14-15. [2] 何立民. MCS-51单片机应用系统设计 [M]. 北京航空航天大学出版 社,1998.173-175. [3] 张毅刚,彭喜元. MCS—51单片机应用技术 [M]. 哈尔滨工业大学出版社, 2003.150-154 [4] 王质朴,吕运朋.MCS—51单片机原理接口及应用 [M]. 北京理工大学出 版社,2009.221-222 [5] 方佩敏. 新编传感器原理应用与电路详解[M]. 电子工业出版社1998. [6] 贾瑞皋,薛庆忠. 电磁学[M]. 高等教育出版社,2003. [7] 周秉功. 继电器选型手册[M]. 机械工业出版社,1998. [8] 刘勇等. 数字电路[M]. 电子工业出版社,2003. [9] 徐科军. 传感器与检测技术[M]. 电子工业出版社,2004. [10]张勇德. 过程控制装置[M]. 化工出版社,2002. [11]赵负图. 传感器集成电路手册[M]. 化学工业出版社 2002( [12]贾瑞皋,薛庆忠. 电磁学[M]. 高等教育出版社,2003. [13]熊茂华,陈为国. 基于AT89C51单片机的全自动带料冲压控制管理系统[J]. 机 械加工与自动化,2000. [14]马明建等. 数据采集与处理技术[M]. 西安交通大学出版社,1998. [15]李仁. 电器控制[M]. 机械工业出版社,2002. [16]张强,谢忠武等. 基于单片机的电动机控制技术[M]. 中国电力出版社, 2008. [17]马宏忠,王建辉等. 电机学[M]. 高等教育出版社,2009. 第 55 页 共 82 页 自动送料机控制系统模块设计 程 序 清 单 ORG LJMP IINT0 ORG 0080H MAIN:MOV SP,#60H MOV PSW,#00H MOV 71H,#14H MOV 72H,# MOV 73H,#00H MOV 74H,#00H MOV 75H,#00H MOV 76H,#00H MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH SETB TR0 ;,开中断 SETB EA SETB ET0 JMCGS:JMB P1.2,KK NOP NOP JB P1.2,KK NOP MOV 70H,#01H KK:LJMP JMCGS ;等待中断 ORG 0100H ;中断服务子程序 IINT0:PUSH A ;入栈保护 PUSH PSW CLR EA ;关中断 第 56 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) CLR TR0 DJNZ 71H,ZDFH ;不到2秒直接中断返回 MOV A,70H MOV B,72H MVL AB MOV R6,B MOV R5,A MOV R2,#02H LCALL CHUFA MOV 73H,R5 LCALL KZCX MOV 74H,73H ZDFH:SETB EA ;开中断 SETB ET0 MOV TMOD,#01H 0重新赋初值 MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH SETB TR0 POP PSW ;出栈 POP A RETI ;中断返回 CHUFA:MOV R7,#08H CHU1:CLR C MOV A,R5 RLC A MOV R5,A MOV A,R6 RLC A MOV 07H,C CLR C 第 57 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 SUBB A,R2 JB 07H,CHU2 JNC CHU2 ADD A,R2 AJMP CHU3 CHU2:INC R5 CHU3:MOV R6,A JNE R7,CHU1 RET KZCX:MAIN A,73H ;控制子程序 CJNE A,74H,KZ2 ZJFH:RET ;直接返回 KZ2:JC PFKZ CFKZ:MOV B,#03H DIV AB MOV 75H,A CJNE A,#04H,ZJFH JC ZJFH MOV A,75H CJNE A,#0AH,CFKZ1 JNC CFKZ2 CFKZ1:MOV TMOD,#10H MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH SETB TR1 SETB P1.0 DELAY:JNB TF1,DELAY CLR TR1 CLR TF1 CLR P1.0 第 58 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) LJMP ZJFH CFKZ2:MOV R4,#02H CFKZ3:MOV TMOD,#10H MOV TH0,#3CH SETB TR1 SETB P1.0 DELAY:JNB TF1,DELAY1 CLR TR1 CLR TF1 CLR P1.0 DJNZ R4,CFKZ3 LJMP ZJFH PFKZ:MOV B,#03H DIV AB MOV 76H,A CJNE A,#08H,ZJFH JC ZJFH MOV A,76H CJNE A,#0AH,PFKZ1 JNC PFKZ2 PFKZ1:MOV TMOD,#10H MOV TL0,#3CH SETB TR1 SETB P1.1 DELAY:JNB TF1,8 CLR TR1 CLR TF1 CLR P1.1 LJMP ZJFH PFKZ2:MOV R4,#02H 第 59 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 PFKZ3:MOV TMOD,#10H MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH SETB TR1 SETB P1.1 DELAY4:JNB TF1,DELAY4 CLR TR1 CLR TF1 CLR P1.1 DJNZ R4,PFKZ3 LJMP ZJFH 存储器扩展子程序 STORE: SETB VSDA; SETB VSCL; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSDA; NOP; CLR VSDA; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSCL; RET; STOP:CLR VSDA; 第 60 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) SETB VSCL; NOP; NOP; NOP; NOP; SETB VSDA; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSDA; CLR VSCL; RET; MACK: CLR VSDA; SETB VSCL; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSCL; SETB VSDA; RET; MNACK:SETB VSDA; SETB VSCL; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSCL; 第 61 页 共 82 页 自动送料机控制系统模块设计 CLR VSDA; RET; CACK: SETB VSDA; SETB VSCL; CLR F0; MOV C,VSDA; JNC CEND; SETB F0; CEND:CLR VSCL; RET; WRBYT: MOV R0,#08H; WLP: RLC A; JC WR1; AJMP WR0; WLP1:DJNZ R0,WLP; RET; WR1:SETB VSDA; SETB VSCL; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSCL; CLR VSDA; AJMP WLP1; WR0:CLR VSDA; SETB VSCL; NOP; NOP; 第 62 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) NOP; NOP; CLR VSCL; AJMP WLP1; RDBYT:MOV R0,#08H; RLP: SETB VSDA; SETB VSCL; MOV C,VSDA; MOV A,R2; RLC A; MOV R2,A; CLR VSCL; DJNZ R0,RLP; RET; WRNBYT:MOV R3,NUMBYT; LCALL STA; MOV A,SLA; LCALL WRBYT; LCALL CACK; JB F0,WRNBYT; MOV R1,#MTD; WRDA:MOV A,@R1; LCALL WRBYT; LCALL CACK; JB F0,WRNBYT; INC R1; DJNZ R3,WRDA; LCALL STOP; RET; 第 63 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 RDNBYT:MOV R3,NUMBYT; LCALL STA; MOV A,SLA; LCALL WRBYT; LCALL CACK; JB F0,RDNBYT; RDN:MOV R1,#MRD; RDN1:LCALL RDBYT; MOV @R1,A; DJNZ R3,ACK; LCALL MNACK; LCALLSTOP; RET; ACK:LCALL MACK; INC R1; SJMP RDN1; 中断服务子程序: X0S: MOV DPTR,#2000H MOVX @DPTR,A SETB TR0 MOV 3AH,#20H MOV 3BH,#00H MOV R7,#00H MOV R6,#04H CLR 70H X0S0: CLR01H X0S1: JNB 01H,X0S1 CJNE R6,#00H,X0S0 第 64 页 共 82 页 华北科技学院毕业设计(论文) CJNE R7,#00H,X0S0 CLR TR0 CLR EX0 SETB 00H RETI 键盘程序: KEYI:ACALL KS1 ;调用判有无键闭合子程序 JNZ LK1 ;有键闭合,跳LK~ NI: ACALL DIR ;无键闭合,调用显示子程序,延时 AJMP KEYI LK1: ACALL DIR ;可能有键闭合,延时12MS软件区 ACALL DIR ACALL KS1 ;调用判有无子程序 JNZ LK2 ;经去消抖,判断确实有键按下跳 ACALL DIR ;调用显示子程序延时6MS AJMP KEYI ;抖动引起跳KEYI去处理 LK2: MOV R2,#0FEH ;列选码—〉R2 MOV R4,#00H ;R4 为列号计数器 LK4: MOV DPTR,#7F01H ;列选码—〉8155H MOV A,R2 MOVX @DPTR,A INC DPTR ;数据指针增2,指向PC口 INC DPTR MOVX A,@DPTR ;读8155H的PC口 JB Acc.0,LONE ;第0行线为高,无键闭合,跳 LONE ;转判第1行 第 65 页 共 82 页 自动送料机控制管理系统设计 MOV A,#00H ;第0行有键闭合,首键号—〉A AJMP LKP ;跳LKP,计算键号 LONE: JB Acc.1,LTOW ;1行线为高,无键闭合, 跳LTW0 ;转判断第2行 MOV A,#08H ;1行有键闭合,首键号8—〉A AJMP LKP ;跳LKP ,计算键号 LTW0: JB Acc.2,LTHR ;2行线为高,无键闭合跳LTHR ;转判;第,行 H—〉A MOV A,#10H ;2行有键闭合,首键号10 AJMP LKP ;跳LKP,计算键号 LTHR: JB Acc.3,NEXT ;3行线为高,无键闭合跳 NEXT, ;准备下一列的扫描 MOV A,#18H ;3行有键按。