基于单片机的注塑机控制系统设计

摘要
电气工程是电气工业的产物，本课题研究了单片机控制系统在注塑机控制系统中的应用。

在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。

基于单片机的注塑机控制系统的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关,所以本次的设计对于注塑机控制系统的研究和发展来说具有现实意义。

本设计以单片机为核心设计了系统结构图、加热系统、程序指令、系统控制流程图等，在保留了原始注塑机的基本功能的同时又增加了一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以控制方便，灵活，只要改变输入单片机的控制程序，便可控制注塑机的各种动作，从而使得注塑机的操纵和工作更加人性化，更加易于控制。

因此，本次的基于单片机的注塑机控制系统的设计在某种程度上面来说具有重大的经济和社会意义。

关键词：单片机，注塑机，控制系统，意义
Abstract
Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.
This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.
Keywords：Machine product; roller ; Control System; Meaningful
目录
摘要................................................. 错误！未定义书签。

Abstract ............................................. 错误！未定义书签。

1 绪论............................................... 错误！未定义书签。

1.1 本课题研究的目的、意义......................... 错误！未定义书签。

1.2 国内外发展现状 (3)
1.3 应用单片机控制系统的优点 (5)
1.4 单片机的应用场合 (6)
2 系统总体设计 (7)
2.1 注塑机控制系统概述 (8)
2.2 注塑机的工作原理 (9)
2.3 系统原理框图的确定 (10)
3 系统硬件的设计 (10)
3.1 单片机系统..................................... 错误！未定义书签。

3.2 键盘电路....................................... 错误！未定义书签。

3.3 辅助电加热电路................................. 错误！未定义书签。

3.4 实时时钟电路................................... 错误！未定义书签。

4 系统软件设计....................................... 错误！未定义书签。

4.1 软件组成....................................... 错误！未定义书签。

4.2 顺序控制流程图的确定........................... 错误！未定义书签。

4.3 温度采集模块流程图的确定....................... 错误！未定义书签。

结论.. (6)
致谢 (14)
参考文献 (14)
附录 (14)
1 绪论
单片机作为控制系统的核心部分，由于单片机体积小，使用方便的特点，被应用在智能仪器上，再结合其他的传感器之类的，可以实现对温度、湿度等精密量的测量，功能十分的强大。

同样由于单片机的体积小、环境适应能力强和使用方便等方面的优点，单片机也被普遍应用于工业控制上，比如多种多样的通讯系统以及机器人等方面。

此外，由于单片机的适应能力很强，所以在我们常用的手机、电脑等物品上应用十分广泛。

还有，医院的医疗设备如呼吸机等也有单片机的广泛应用。

还有就是汽车系统、物流系统、电力系统、通讯系统等都广泛应用单片机。

现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。

新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。

这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。

人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。

手的实践反过来又促进人脑的智慧。

在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。

1.1本课题研究的目的、意义
早在上世纪，人类已经发明了各种各样的注塑机控制系统，可以说，该注塑机控制系统的发明是产业发展的结晶，给模具工业的发展带来了很大的便利，服务于人类的生活。

随着社会的进步和科学技术的发展，在21世纪，注塑机控制系统已经完全改变，全自动注塑机早已在现实生活中被使用。

随着工业技术的发展，我们利用现有的技术发展与商业用途的新型注塑机控制系统，实现了大批量的注塑机控制系统的发展肯进步。

注塑机控制系统被广泛使用，主要用于各个生产塑料模具的工厂。

这要求该注塑机控制系统运行平稳，易于控制，注塑效果好，容量大，故障低，可靠性高，噪音低，寿命长等优点，从而适应社会的需求和经济发展。

1.2 国内外发展现状
注塑机在中国的建立的时间比较短，在很多中小型企业，市场的洗礼和考验的程度不够，注塑机的企业管理水平与国际标准还有一定的差距，在客观认识国内注塑机市场的需
求空间和诸多问题的发展现状，与国际接轨和发展就显得尤为重要。

在过去的几年中，中国的注塑机业已经进入了一个快速发展的时期。

在国内外两大市场具有良好的发展势头。

相关负责人表示，随着近几年的价格调整，原材料价格上涨，运输和人力成本不断上升，使中国的注塑机的发展是一个新的功能，如下所示：
一，生产和销售规模日益扩大，信息技术
为了提高品牌知名度，注塑机企业都采用了大量的营销策略。

例如，注塑机店铺装修文化，导购，市场营销活动，信息技术，服务意识。

运用现代技术和手段，以高要求，高消费客户群提供个性化服务。

注塑机企业也不断从国外著名品牌营销战略，服务技能的学习，努力提高自己的营销服务水平。

大型，大规模工业化生产的机械化，信息化管理的现代化，是注塑机企业做大做强的必然选择。

二，发展环境趋好
近年来，国家先后出台了一系列政策，以确保增长，扩大国内需求，调整的总体要求，结构，保持经济平稳较快发展的政策，这对于注塑机业的发展显著。

此外，注塑机下乡的实施和全国各地的建设，为低碳，环保的注塑机业必将得到大力推广和重视。

三，出口稳步增长
虽然注塑机的出口还处于起步阶段，具有广阔的发展空间。

中国的注塑机企业的高度重视，以提高产品质量，不断追求生产高档次，高品质的产品。

有些产品在质量和风格可与国际品牌的卧室的门完全可以媲美。

一些发达国家采购势头越来越强，这是扩大注塑机出口非常有利。

四，人才储备的重视
注塑机业起步比较低，行业整体素质不高，粗放型经济增长方式，抄袭的产品，常见的现象，同质化。

因此，许多新的功能可以从上面可以看出，中国的注塑机市场依旧非常看好，注重产品质量和售后服务，提高行业的整体素质等方面，可以加快我国注塑机机械工业水平和国际铁路速度快，国际化也是我们的一个挑战，要充分利用国际和特点，加强和交流的机会，努力提高国际化视野和国际化发展布局。

1.3 应用单片控制系统优点
与传统的注塑机相比，单片机在工业注塑机上的优势有以下几个方面：
（1）高可靠性、强抗干扰能力的单片机控制系统作为现代大规模集成电路技术的结
果，采用了内部电路采用了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

（2）完成，功能齐全，单片机控制系统开发的适用性，已形成了一个大，中，小系列产品的所有大小。

可用于各种规模的工业控制场合。

除了逻辑处理功能外，大多数现代单片机控制系统具有完善的数据运算能力，可用于各种控制领域。

1.4 单片机的应用场合
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。

例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

2.在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。

例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

3.在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

4.在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。

5.单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。

此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。

2 系统总体设计
2.1 注塑机控制系统概述
注塑机控制系统是整机的一个重要部分，其性能的优劣对整机有着至关重要的影响，随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，单片机增加了运算、数据传送和处理的功能，真正成为一种计算机工业控制装置。

单片机的功能远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，所以在工业发达国家，单片机在其自动化设备中的比例占首位。

近年来，我国的单片机技术也从初期的引进、消化走向吸收和推广应用阶段，并且在许多工业领域取得了良好的经济效益和社会效益。

在以往国内的注塑机控制系统中，主要存在两种控制类型：
(1) 继电器控制
(2) 单片机控制
在现代控制系统中，前种方法因其自身的局限性，多不采用。

而多是采用单片机控制系统，这是一种工业控制机，具有抗干扰能力强，工作可行性高，平均无故障时间长，可在恶劣环境下正常工作，并可与计算机联网运行。

此外，单片机系统还可大大缩短系统的设计，加快工作进度。

在本次设计中我们采用了单片机控制系统。

注塑机控制通常指的是电液控制，即由液压和电气控制部分组成。

注塑机的控制系统是保证注塑机按工艺过程规定的要求（压力、速度、温度、时间等）和动作程序，准确有效地工作的控制系统。

目前注塑机的发展主要集中在：
（1）提高制品尺寸精度和稳定性
（2）提高速度、缩短成型周期
(3) 生产过程的自动化和省力但所采用的技术手段，都离不开以计算机技术为基的自控技术。

因此，注塑机的控制成为目前注塑机发展中一个很重要的内容，主要包括动作程序控制（如开闭模、注射、保压等）和过程程序控制（例如，注射过程的速度和压力程序控制等）两个方面。

2.2 注塑机的工作原理
注塑机是一种专用的塑料成型机械，它利用塑料的热塑性，经加热融化后，加以高的压力使其快速流入模腔，经一段时间的保压和冷却，成为各种形状的塑料制品。

本次的设
计原型是采用SZ-250A型的注塑机，与注塑机相关的注塑机图片如下图1所示：
图1
2.3 系统原理框图的确定
本次设计的是基于单片机的注塑机控制系统的设计，根据分析，确定它的系统原理框图如下图2所示：
图2
3 系统硬件的设计
3.1 单片机系统
根据系统硬件框图可以看出，在本系统所需的外围电路中，多数是使用微控制器的I/O 口，并且本系统并非实时系统，对微控制器的速度需求不高，所以在本系统中，选择了性价比较高的ATMEL单片机AT89S51。

AT89s51单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。

使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S51单片机为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

3.2 键盘电路
键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。

键盘实质上是一组按键开关集合，通常选用机械弹性开关，它们利用了机械触点的合、断作用。

键的闭合与否，反映在输出电压上就是呈现低电平还是高电平，通过对电平高低状态的检测，便可确认是否有键按下。

为了确保CPU对一次按键动作只确认一次，那就必须消除抖动的影响，这样才能使键盘在单片机系统中使用的更加稳定。

常用的键盘接口分为独立式按键接口和矩阵式键盘接口, 由于本文需要四个开关，因此本电路选用独立触摸式开关，如图3所示。

S1
S2
S3
S4
1K R11
1K R121K R131K
R14VCC
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
图3
3.3 辅助电加热电路
当注塑机的塑料温度慢慢随着时间的推移冷却时，对液箱的塑料提前加热是必要的，这一电路恰好能完成这一功能。

工作原理：当单片机89s52 p2.6口输出高电平时，三极管导通，致使发光二极管发亮，同时光敏三极管导通，继电器闭合，电阻丝r1-r4发热，这样就完成了加热的任务，此电路虽然简单，但在注塑机中是必不可少的。

下图4为温度控制结构框图，图5为辅助加热电路图，图6为采温硬件电路图。

图4
图5
图6
3.4 实时时钟电路
本系统采用DS12C887芯片，DS12C887实时时钟芯片是美国最新研制成功的产品。

它可以广泛应用于计算机、工控仪表、通信器材等设备中，是目前具有实时时钟功能系统的首选芯片。

该芯片为 24管脚双排直列封装,内部包含锂电池、石英晶振、非易失静态RAM 和写保护电路等部分，可取代典型应用中的十六个元器件。

所以说DS12887实时时钟芯片本身就构成了一个完整的子系统，它的出现不仅缩小了设计系统的体积，而且也大大提高了系统的可靠性。

该芯片主要功能包括非易失时钟、警报器、百年历、可编程中断、方波发生器和114个字节非易失静态RAM等。

其引脚功能说明如下：
AD0–AD7–地址/数据复用总线
NC–空脚
MOT–总线类型选择(MOTOROLA/INTEL)
CS–片选
AS–ALE
R/W–在INTEL总线下作为/WR
DS–在INTEL总线下作为/RD
RESET–复位信号
IRQ–中断请求输出
SQW–方波输出
VCC–+5电源
GND–电源地
①在没有外部电源的情况下可工作10年
②自带晶体振荡器及电池
③可计算到2100年前的秒、分、小时、星期、日期、月、年七种日历信息并带闰年补偿
④用二进制码或BCD码代表日历和闹钟信息
⑤有12和24小时两种制式，12小时制时有AM和PM提示
⑥可选用夏令时模式
⑦可以应用于MOTOROLA和INTEL两种总线
⑧数据/地址总线复用
⑨内建128字节RAM
4 系统软件设计
4.1 软件组成
软件系统通常分为两大类：一类是系统软件，另一类是应用软件。

系统软件指的是操作系统、程序设计系统等与计算机密切相关的程序。

系统软件一般由计算机生产商或各种软件公司提供，带有一定的通用性，用不着自己编写。

本课题采用单片机控制系统，该单片机控制系统对注塑机进行实时监控。

应用软件是用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。

在计算机控制系统中，每个控制对象或控制任务都要有相应的控制程序，用这些控制程序来完成对象的不同要求，这种程序通常称为应用程序。

本课题主要根据注塑机的各种输入输出状态来设计对应的与单片机控制相关的电路图，流程图等等。

4.2 顺序控制流程图的确定
通过以上分析，我们可以知道注塑机的控制过程如下图7所示：
图7
4.3 温度采集模块流程图的确定注塑机的温度采集模块流程图如下图8所示：
图8
结论
到这里，论文总算完成了，心里有一种成就感，也觉得做一套系统的设计不容易。

在最近的一段时间的毕业设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是基于单片机的注塑机控制系统的设计，在做之前，我在图书馆和网上查找了许多关于这类的设计资料，也虚心地向我的同学和导师请教过，感觉受益良多，与此同时也觉得做一套完成的系统的设计不容易，需要掌握很多知识，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。

致谢
论文总算完成了，心里感概很多，在这里，我要向我的导师表示由衷的感谢！真心的感谢我的导师这年来我谆谆教导，感谢我敬爱的老师，您不仅在学习学业上给我以精心的指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀支持和理解，给予我人生的启迪，使我在顺利地完成大学阶段的学业同时，也学到了很多有用的做人的道理，明确了人生目标。

知道自己想要什么了，不再是从前那个爱贪玩的我了。

导师严谨求实的治学态度，锐意创新的学术作风，认真加负责，公而忘私的敬业精神，豁达开朗的宽广胸怀，平易近人。

经过近半年努力的设计与计算，查找了各类的注塑机控制系统的设计资料，论文终于可以完成了，我的心里无比的激动和开心。

虽然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因为我自己已经尽力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大学四年来对所学知识的应用和体现。

四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是从周围的老师和同学们身上潜移默化的学到了许多有用的知识，在此对所有关心我帮助我的表达我由衷敬意，谢谢各位同学老师。

最后，感谢学校各位领导与老师给了我在XX学院学习生活四年以及参加这次毕业设计的宝贵的锻炼机会，它使我深刻认识到在知识的汪洋大海面前我是多么无知和微不足道。

这是一个最好的时代，也是尊重知识，充分学习知识，掌握知识的时代。

只有持续的不间断地学习，才不会在激烈的竞争中落后于别人，也才能用自己的真才实学为社会做出自己应有的贡献。

知识是无止境的，无价的，我愿在求真的道路上下而求索！
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