毕业设计论文-基于单片机的自动剪板机的控制系统设计Word下载.doc

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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

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

Automatic 

shearingmachine 

control 

systemdesign 

basedonsinglechip

Abstract:

AutomatictheshearssystemscontrollerdesignisSTC89C52,thesystemismainlybySTC89C52microcontroller,motoroverloaddetection,countingsampleinput,thesystemworkingstatedetectioninput,externalcontroloutput,soundandlightalarm,keyboard,displayandpowersupplyandsoon,theuseofSCMasthecontrollerthroughthevariousprocessesofthestateofthepositiondetectionswitchdetectsshearingmachine,automaticcontrolshearsshearcountwhileworkingtoachieveautomaticshearsprocessautomationtechnology.

Keywords:

STC89C52 

microcontroller;

automatically 

shears;

controlsystem;

programflowchart

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 8

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 14

3.2.7两片8255A芯片 14

3.2.8计数采样电路的设计 16

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 24

第33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。

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。

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

8255A

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。

看门狗

键盘

STC

89C52

计数采样输入

数码管

外空输出

上下位机的通信电路

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

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

本设计选取STC89C52单片机为主控芯片[1]，该芯片是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，其指码完全兼容传统的8051单片机[2]。

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；

（9）看门狗[3]；

（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，PowerDown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：

图3-1STC89C52管脚

3.1.2并行I/O的选取

Intel8086/8088系列的可编程外设接口电路（ProgrammablePeriphera