装配流水线的模拟控制系统的设计

自主创新实践报告

设计题目装配流水线的模拟控制系统的设计

学生姓名惠志兵

专业电气自动化

班级0901

指导教师赵振荣

目录

摘要 (1)

第一章装配流水线的模拟控制系统总体设计和主要特点 (2)

1.1基本概念 (2)

1.1.1 设计思路 (3)

1.1.2 原理方框图 (3)

第二章控制系统的硬件设计 (3)

2.1 单片机复位电路的设计与分析 (4)

2.1.1 单片机复位电路的设计 (4)

2.2.2 单片机复位后的状态的分析 (5)

2.2 电源电路的设计与分析 (6)

2.2.1 电源电路的设计 (6)

2.2.2 电源电路分析 (7)

2.3 电机控制电路分析与设计 (7)

第三章控制系统的软件设计 (8)

3.1 主程序设计 (8)

3.1.1 主程序的起始地址 (8)

3.1.2 主程序的初始化内容 (9)

3.1.3 代码转换程序 (9)

3.2 动态显示程序模块结构图 (9)

3.3 系统总程序设计 (10)

第四章系统的PCB板设计制作 (11)

4.1 电路图的绘制 (11)

4.2 PCB板的制作 (12)

4.2.1 打印 (12)

4.2.2 转印 (12)

4.2.3 蚀刻 (13)

4.2.4 钻孔 (13)

第五章系统的安装与调试 (14)

5.1 元件的识别与检测 (14)

5.2 元器件安装的基本要求与原则 (14)

5.2.1 元器件的安装要求 (15)

5.2.2 元器件的安装原则 (15)

5.3 系统调试与分析 (15)

设计总结 (17)

参考文献 (17)

致谢 (19)

附录 (20)

装配流水线的模拟控制系统设计

摘要

本论文介绍了装配流水线的模拟控制系统的设计与制作全过程。文章首先论述了设计装配流水线模拟控制系统的意义及思路，然后分析和设计了系统硬件的各单元电路，其内容包括：复位电路，电源电路、显示电路、电机驱动电路等，最后对系统的软件进行分析与设计。整个系统以AT89C51单片机为中央控制器件，用红外传感器实现对生产操作工序和产品计件的检测，用软件方法实现对步进电机的转停、加速、减速，从而实现对生产装配流水线的模拟控制。完成了传感技术和现代控制技术在此装配流水线中的应用。设计基本可以完成各种生产所需的逻辑控制，并可根据实际工业情况灵活软件升级。

关键词：装配流水线,单片机,传感器,步进电机

第一章装配流水线的模拟控制系统总体设计和主要

特点

本章重点阐述装配流水线的模拟控制系统的基本概念、设计思路、系统电路的原理框图。

1.1 基本概念

在大量生产中，为提高生产效率，保证产品质量，改善劳动条件，不仅要求机床能自动地对工件进行加工，而且要求工件的装卸、工序间的输送、加工精度的检测、废品的剔除等都能自动地进行。因此，把设备按工件的加工工序依次排列，用自动输送装置将它们联成一个体，并用控制系统将各个部分的动作协调起来，使其按照规定的动作自动地进行工作，这种自动化的加工系统就称为自动化生产流水线。

1.1.1 设计思路

根据设计要求，初步设计思路如下：

1）整个控制系统采用MCS-51系列单片机作为控制核心。

2）装配流水线上的各工序操作请求信号和计数请求信号的采集用红外传感器开关完成，操作工序用延时模拟。

3）流水线的计数显示采用四位一体的七段LED数码管，动态扫描方式。动态扫描的时间，由软件实现。

4）各工序操作请求和记数请求采用中断响应。其中对第一、第二工序操作占用外部中断，而对第三工序操作、计数响应由定时器计数中断。

5）LED数码管的段选码输入，由并行端口P0低四位产生；LED数码管的位选码输入，由并行端口P0的高四位产生。

6）电机的转速调整及系统功能的切换由按键控制，程序实现，信号从P1口输入。

7）电机的控制信号由P2口输出。

1.1.2 原理方框图

根据设计要求和设计思路，确定该系统的设计方案。如图1.1为该系统设计方案的硬件设计框图。硬件电路主要由控制单元、计数显示单元、检测部分、接口单元电路等组成。

第二章 控制系统的硬件设计

为使装配流水线控制系统能够具有更好的实用性，并且具有更高的性能，需对该系统的硬件进行完整的设计。

该系统的硬件设计采用了模块化的设计方法。按实现的功能来分，可分为以下几个单元部分。其中，AT89C51单片机是整个电路的核心，它控制其他模块来完成各种复杂的操作。

复位电路

四路检 测单元

图1.1 系统结构框图

时钟电路

系统电源 段码驱动单元 位码驱动单元

电机驱动单元

单 片 机

按键电路

2.1 单片机复位电路的设计与分析

2.1.1 单片机复位电路的设计

在51系列单片机中，在振荡器运行时，RST引脚上保持到少两个机器周期的高电平输入信号，复位过程即可完成。为响应这一不定期程，CPU发出内部复位信号。内部复位操作是在发现RST为高电平后的第二个周期进行的，并且此后每个周期都重复进行复位操作，直到RST变成低电平为止。针对复位电路对时间的需要，我们对上电复位电路进行设计。一般来讲，Vcc电源的上升时间不超过1ms，片内振荡器启动时间在10ms之内。在这种情况下，把RST引脚通10uF电容接到Vcc并同时经过10K电阻和地相连，就可获得上电自动复位的结果。其具体的复位电路如图2.1所示。

图2.1 复位电路

接通电源后，Vcc便对电容通过电阻进行充电。RST脚的电压等于Vcc与电容两端电压之差。在充电过程中，随着电容电压逐步趋于Vcc，RST引脚上之电压最终将接近于0。此过渡过程之长短取决于电阻和电容值的大小。10uF电容足可使RST脚上的电压在振荡器启振后尚有两个机器周期以上的时间保持高于施密特触发器的低门槛电平，从而使整个复位过程得以完成。

2.2.2 单片机复位后的状态的分析

单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC＝0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内RAM 为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值，见下表2.2。值得指出的是，记住一些特殊功能寄存