機(jī)械畢業(yè)論文

1、V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：鮑立 指導(dǎo)教師： 浙江機(jī)械學(xué)院摘 要V帶屬新型的傳動(dòng)帶，現(xiàn)已得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，尤其是近年來(lái)隨著我國(guó)人民生活水平日益提高，汽車(chē)V帶等產(chǎn)品的需求大幅度增加，帶動(dòng)我國(guó)橡膠行業(yè)中V帶生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大。V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)是V帶生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵設(shè)備之一，對(duì)提高V帶的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率起至關(guān)重要的作用。V帶尺寸的精確十分重要，一是因?yàn)閷?duì)傳動(dòng)性能有很大的影響，除要求V帶的截面尺寸必須具有一定的準(zhǔn)確性外，V帶的長(zhǎng)度也必須滿足一定的要求。二是因?yàn)橐蠂?guó)際標(biāo)準(zhǔn)和歐美標(biāo)準(zhǔn)。為使同時(shí)使用的一組V帶長(zhǎng)度一致，每條V帶的長(zhǎng)度必須控制在一個(gè)比較小的誤差范圍內(nèi)，常需要專(zhuān)用的測(cè)長(zhǎng)機(jī)

2、測(cè)量后進(jìn)行配組。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)V帶的廠家，除了一些采用進(jìn)口單鼓切割機(jī)的切割后不再需要打磨外，采用雙鼓切割機(jī)的大部分中小型企業(yè)都需要有打磨V帶這一最后工序。許多生產(chǎn)廠家的做法是：對(duì)長(zhǎng)度要求不高的產(chǎn)品，切割后的V帶在簡(jiǎn)易型的磨削機(jī)上進(jìn)行打磨而不再進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)。隨著V帶使用廠家對(duì)V帶配組要求的提高，許多中小型廠原有的簡(jiǎn)易型打磨機(jī)由于不能保證V帶的長(zhǎng)度已顯落后，迫切需要在這類(lèi)打磨機(jī)上安裝測(cè)長(zhǎng)打磨為一體的控制系統(tǒng)，以保證V帶尺寸的精度與產(chǎn)品質(zhì)量。 本文第一章主要介紹了V帶的在國(guó)民生產(chǎn)和人們生活中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外制造V帶的設(shè)備和所面臨的問(wèn)題，即研究背景。 第二章介紹了V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能以及實(shí)現(xiàn)該功能的部分硬

3、件。V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)主要實(shí)現(xiàn)（1）連續(xù)磨帶，磨帶速度快；（2）單獨(dú)的測(cè)長(zhǎng)和定長(zhǎng)功能；（3）能夠自動(dòng)正反磨帶，磨削有足夠的可靠性。（4）能夠在線測(cè)長(zhǎng)，時(shí)時(shí)檢測(cè)V帶尺寸的精度，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。（5）具有傳感器零位校正功能。部分硬件主要是張緊從動(dòng)輪部分,壓輪部分,磨輪部分以及張緊主動(dòng)輪部分。 第三章主要介紹了V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成，包含了主控板、電動(dòng)機(jī)、傳感器、觸摸屏以及控制面板等部分。第四章主要介紹了V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包含了主程序、部分子程序、通信程序與觸摸屏程序的設(shè)計(jì)。主要的子程序有：初始化程序、回零程序、測(cè)量程序、定長(zhǎng)程序，正反磨程序和復(fù)位程序等。通信程序是單片機(jī)

4、與觸摸屏間的通信程序。子程序的設(shè)計(jì)主要是程序的功能、流程及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括介紹程序名、功能等。單片機(jī)與觸摸屏接口程序的設(shè)計(jì)是采用RS232串口通信，通過(guò)設(shè)定協(xié)議實(shí)現(xiàn)兩者間的數(shù)據(jù)交換。 第五章是V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件程序的調(diào)試體會(huì)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，我們?cè)谠囼?yàn)室里完成了不少實(shí)驗(yàn)來(lái)，遇到了很多問(wèn)題。這章寫(xiě)了軟件方面和硬件方面的問(wèn)題，以及我們是怎樣解決這些問(wèn)題的內(nèi)容。最后一章是結(jié)束語(yǔ)，對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的完成情況及主要的收獲進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵詞：測(cè)長(zhǎng) 磨削 自動(dòng)控制系統(tǒng) 串口通信Design of measuring long V-belt grinding machine contr

5、oled by single chip microcomputer system softwareStudent: Bao Shenghong Advisor: Dr. Yang YajunSchool of Mechanical and Automotive Engineering Zhejiang University of Science and TechnologyAbstractV belt is the new transmission belt, already obtained more and more widespread application, particularly

6、 enhanced day by day in recent years along with our country living standards, product and so on automobile V belt demands increased large scale, lead in our country rubber profession V belt scale of production to expand rapidly. V belt measured that the long milling machine is one of V belt producti

7、on process key equipments, to improves V belt's product quality and the production efficiency plays the very important role. V belt size precise very important; first, because has the very tremendous influence to the transmission performance, besides requests V belt's section size to have ce

8、rtain accuracy, V belt's length must satisfy certain request. Second, because must conform to the international standard and the European and American standard. Simultaneously in order to cause a group of V belt length which uses to be consistent, each V belt's length must control in a quite

9、 small error range, after often needs the special-purpose metroscope survey, carries on matches the group. At present the home production V belt's factory, uses import gangu cutter's cutting after some no longer needs to polish, uses the double drum cutter's majority Small and medium-siz

10、ed enterprise to need to have polishes V belt this finishing operation. Many Manufacturer's procedure is: To the length request not high product, after the cutting V belt carries on the polish on the simple milling machine no longer to carry on measures is long. Uses the factory along with V bel

11、t to match the enhancement which for V belt the group requests, because many middle and small scale factory original simple dressers cannot guarantee that V belt's length obviously fell behind, urgent needs to install on this kind of dresser measured that the long polish is a body's control

12、system, guarantees V belt size the precision and the product quality. The first chapter mainly introduced V belt, in the national dividend and the people live the application, domestic and foreign makes the question which V belt's equipment and faces, namely research background. Chapter 3 contro

13、l system hardware which introduces and should whet to pare machine constitutes, include with single slice machine for core of the lord control the plank part, touch to hold, electric motor and spread feeling machine etc., and constitute the contact that frame diagram explained them through the hardw

14、are of system.The second chapter introduced V belt measured the long milling machine realizes the function as well as realizes this function partial hardware. V belt measured that the long milling machine mainly realizes (1) the continual abrasive belt, the abrasive belt speed is quick; (2) independ

15、ent measures long and the fixed-length function; (3) can the automatic pro and con abrasive belt, the grinding have the enough reliability. (4) can online measure is long, examines V belt size at times the precision, the guarantee product quality. (5) has the sensor zero correction function. The par

16、tial hardware are mainly tighten the driven wheel part, the pressure roller part, the emery wheel part as well as tighten the driving pulley part.The third chapter mainly introduced V belt measured the long milling machine control system's hardware composition, has contained master control parts

17、 and so on board, electric motor, sensor, touchscreen as well as control panel.The fourth chapter mainly introduced V belt measured the long milling machine monolithic integrated circuit control system's software design, has contained the master routine, the partial subroutines, the signal proce

18、dure and the touchscreen procedure design. The main subroutine includes: The initialization routine, returns to zero procedure, the measurement routine, the fixed-length procedure, the pro and con rubs the procedure and the replacement procedure and so on. The signal procedure is the monolithic inte

19、grated circuit and the touchscreen signal procedure. The subroutine design is mainly the procedure function, the flow and the structural design, including introduction procedure name, function and so on. The monolithic integrated circuit and the touchscreen interface routine's design uses the RS

20、232 serial port correspondence, realizes both's data exchange through the hypothesis agreement.The fifth chapter is V belt measures the long milling machine monolithic integrated circuit control system software routine the debugging experience. In makes the graduation project in this period of t

21、ime, we completed in the test chamber have many tested, has met many questions. This did Zhang Xie the software aspect and the hardware aspect's question, how as well as we solve these question content.The last chapter ends language, designing completion circumstance and main results of topic to

22、 carry on summary to this graduation.Keyword: measure、polish、automatic control systems、serial communication目 錄摘 要IAbstractIII目 錄V第一章 緒論11.1 引言11.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2第二章 系統(tǒng)功能分析和系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)42.1 系統(tǒng)功能分析42.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)52.3 本章小結(jié)6第三章 控制系統(tǒng)硬件組成73.1 系統(tǒng)基本配置73.1.1 主控板73.1.2 電動(dòng)機(jī)83.1.3 線位移傳感器93.1.4 觸摸屏93.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)103.3 本章小結(jié)11第四

23、章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)124.1 主程序結(jié)構(gòu)124.2 部分子程序功能及其流程圖154.2.1 初始化程序154.2.2 帶輪回零程序164.2.3 定長(zhǎng)程序174.2.4 V帶測(cè)量程序184.2.5 正向磨削程序254.2.6 反向磨削程序254.2.7 復(fù)位程序264.3 單片機(jī)與觸摸屏通信程序設(shè)計(jì)264.3.1 通信協(xié)議274.3.2 通信程序設(shè)計(jì)294.4 本章小結(jié)33第五章 程序調(diào)試體會(huì)35結(jié) 論41參考文獻(xiàn)42致 謝43附錄1 程序清單44第一章 緒論1.1 引言V帶屬新型的傳動(dòng)帶，現(xiàn)已得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，尤其是近年來(lái)隨著我國(guó)人民生活水平日益提高，汽車(chē)V帶等產(chǎn)品的需求大幅度增加，

24、帶動(dòng)我國(guó)橡膠行業(yè)中V帶生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大。V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)是V帶生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵設(shè)備之一，對(duì)提高V帶的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率起至關(guān)重要的作用。V帶已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械、紡織、家電、輕工、農(nóng)機(jī)等各個(gè)領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民日常生活中發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用。隨著傳動(dòng)帶品種多樣性、使用性能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，在傳動(dòng)帶生產(chǎn)中不斷采用了新材料、新技術(shù)和新工藝，使用越來(lái)越先進(jìn)的生產(chǎn)裝備和檢測(cè)手段。V帶尺寸的精確十分重要，一是因?yàn)閷?duì)傳動(dòng)性能有很大的影響，除要求V帶的截面尺寸必須具有一定的準(zhǔn)確性外，V帶的長(zhǎng)度也必須滿足一定的要求。二是因?yàn)橐蠂?guó)際標(biāo)準(zhǔn)和歐美標(biāo)準(zhǔn)。為使同時(shí)使用的一組V帶長(zhǎng)度一致，每條V帶的長(zhǎng)度必須控制在一個(gè)

25、比較小的誤差范圍內(nèi)，常需要專(zhuān)用的測(cè)長(zhǎng)機(jī)測(cè)量后進(jìn)行配組。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)V帶的廠家，除了一些采用進(jìn)口單鼓切割機(jī)的切割后不再需要打磨外，采用雙鼓切割機(jī)的大部分中小型企業(yè)都需要有打磨V帶這一最后工序。許多生產(chǎn)廠家的做法是：對(duì)長(zhǎng)度要求不高的產(chǎn)品，切割后的V帶在簡(jiǎn)易型的磨削機(jī)上進(jìn)行打磨而不再進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)123。1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的V帶生產(chǎn)工藝裝備已達(dá)到相當(dāng)先進(jìn)和完善的水平，整個(gè)生產(chǎn)工藝連續(xù)化，普遍采用計(jì)算機(jī)控制，使成型、硫化、切割、磨削等工藝設(shè)備實(shí)現(xiàn)了高度光機(jī)電一體化，操作人員少，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。如德國(guó)的SCHOLZ公司、BERSTORFF公司、日本的神戶公司等均是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)

26、此類(lèi)設(shè)備的企業(yè)；此外，一些規(guī)模較大的橡膠公司如PIRELLI和GATES公司等也已能自行設(shè)計(jì)制造V帶生產(chǎn)設(shè)備，如成型機(jī)、切割機(jī)、測(cè)長(zhǎng)打磨機(jī)等。這些公司生產(chǎn)的設(shè)備，有的將成型、切割、測(cè)長(zhǎng)打磨機(jī)等集成為一體，如SCHOLZ公司的V帶萬(wàn)能成型機(jī)，也有自成產(chǎn)品的，如日本的神戶機(jī)械株式會(huì)社生產(chǎn)的切割機(jī)、測(cè)長(zhǎng)打磨機(jī)等。這些設(shè)備的共同特點(diǎn)是均采用工控機(jī)和觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和人機(jī)對(duì)話，采用高精度的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，無(wú)間隙滾珠絲杠，高精度光柵等各種傳感器，以保證縱橫向移動(dòng)位置的精確度56。我國(guó)V帶產(chǎn)品在解決了工藝等一些關(guān)鍵問(wèn)題后，近幾年發(fā)展迅速，除國(guó)內(nèi)市場(chǎng)外，已逐步向國(guó)外滲透。浙江省的V帶產(chǎn)品現(xiàn)在東南亞等地已有相當(dāng)

27、大的出口規(guī)模，許多企業(yè)已將目標(biāo)瞄準(zhǔn)歐美市場(chǎng)，但由于生產(chǎn)設(shè)備落后等問(wèn)題，產(chǎn)品的質(zhì)量與國(guó)外產(chǎn)品還有相當(dāng)大的距離，產(chǎn)品還很少進(jìn)入歐美市場(chǎng)。從80年代末開(kāi)始，國(guó)內(nèi)少數(shù)有實(shí)力的廠家，如上海膠帶股份有限公司、貴州大眾橡膠有限公司等相繼從德國(guó)、日本、美國(guó)引進(jìn)了部分新型傳動(dòng)帶生產(chǎn)設(shè)備，開(kāi)始生產(chǎn)切邊V帶、同步帶和多楔帶，產(chǎn)品很受用戶青睞，市場(chǎng)銷(xiāo)路相當(dāng)不錯(cuò)。但這些進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，僅一條生產(chǎn)線就需幾千萬(wàn)元人民幣，即使只購(gòu)買(mǎi)單臺(tái)設(shè)備也需要200-300萬(wàn)人民幣，這對(duì)國(guó)內(nèi)一般的中、小型V帶生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)是無(wú)法承受的4。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)V帶的廠家，除了一些采用進(jìn)口單鼓切割機(jī)的切割后不再需要打磨外，采用雙鼓切割機(jī)的大部分中小型

28、企業(yè)都需要有打磨V帶這一最后工序。許多生產(chǎn)廠家的做法是：對(duì)長(zhǎng)度要求不高的產(chǎn)品，切割后的V帶在簡(jiǎn)易型的磨削機(jī)上進(jìn)行打磨而不再進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)，大大降低了產(chǎn)品的精度。隨著V帶使用廠家對(duì)V帶配組要求的提高，許多中小型廠原有的簡(jiǎn)易型打磨機(jī)由于不能保證V帶的長(zhǎng)度已顯落后，迫切需要在這類(lèi)打磨機(jī)上安裝測(cè)長(zhǎng)打磨為一體的控制系統(tǒng)，以保證V帶尺寸的精度與產(chǎn)品質(zhì)量。現(xiàn)有的V帶測(cè)長(zhǎng)打磨機(jī)設(shè)備主要有以下幾點(diǎn)不足：1.其主要功能是V帶測(cè)長(zhǎng)，一般情況都需要先對(duì)V帶進(jìn)行磨削后再進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)磨削，這樣就多了一道工序。如果用這類(lèi)設(shè)備直接進(jìn)行V帶磨削，則由于原設(shè)計(jì)是當(dāng)檢測(cè)到V帶偏短時(shí)再進(jìn)行少量的磨削修整，因而連續(xù)磨削時(shí)可靠性不夠高，磨削速度不

29、夠快，影響操作工人使用這類(lèi)生產(chǎn)設(shè)備的積極性。2.一些仿制進(jìn)口的 V帶測(cè)長(zhǎng)打磨機(jī)常用氣液阻尼缸控制 V帶的打磨修整 ,以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、慢進(jìn)、停止和快退等功能。但由于制造和安裝等原因 ,節(jié)流閥不能準(zhǔn)確控制壓輥進(jìn)給速度 ,易出現(xiàn)每磨削一根 V帶都要調(diào)整節(jié)流閥的現(xiàn)象 ,且在磨削同一根 V帶的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)壓輥進(jìn)給速度不穩(wěn)定甚至壓輥突然卡緊高速旋轉(zhuǎn)磨輪的現(xiàn)象 ,這些現(xiàn)象在 V帶的磨削過(guò)程中是不允許出現(xiàn)的 。3.許多企業(yè)V帶磨削采用的是干磨方式，粉塵大，工作環(huán)境惡劣，設(shè)備的電器部分極易損壞，這是一些國(guó)產(chǎn)V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)的控制系統(tǒng)部分工作壽命較短的主要原因，而進(jìn)口產(chǎn)品或仿進(jìn)口產(chǎn)品的價(jià)格又較高，一般的中小型廠家不可

30、能全部采用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)設(shè)備生產(chǎn)效率及自動(dòng)化程度的要求也越來(lái)越高。針對(duì)目前的V帶磨削生產(chǎn)方式，人們也提出了更高的要求。希望能設(shè)計(jì)出一種能連續(xù)磨削，同時(shí)也能進(jìn)行在線測(cè)長(zhǎng)的新型V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)。不僅能提高生產(chǎn)效率，也能降低工人的操作強(qiáng)度910。第二章 系統(tǒng)功能分析和系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)功能分析V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能1. 連續(xù)磨帶，磨帶速度快。2. 單獨(dú)的測(cè)長(zhǎng)和定長(zhǎng)功能。3. 能夠自動(dòng)正反磨帶。4. 能夠在線測(cè)長(zhǎng)，時(shí)時(shí)檢測(cè)V帶尺寸的精度，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。5. 具有傳感器零位校正功能。1. 回零：步進(jìn)電機(jī)使帶輪返回零點(diǎn)。2. 測(cè)量：測(cè)量鍵用于對(duì)帶長(zhǎng)的測(cè)量。3. 正磨

31、：對(duì)被加工帶測(cè)長(zhǎng)并比較是否合格，不合格繼續(xù)。4. 反磨：與正磨作用相同，區(qū)別在于加工精度比正磨高。5. 復(fù)位：程序初始化及系統(tǒng)復(fù)位。2.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)圖2.1 V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖注：1操作面板；2張緊氣缸；3張緊帶從動(dòng)輪；4壓輪；5壓緊氣缸； 6磨輪；7張緊帶主動(dòng)輪；8帶輪電機(jī)；9絲桿；10步進(jìn)電機(jī)。結(jié)構(gòu)及工作原理：圖2.1所示為V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)結(jié)構(gòu)。與一般V帶測(cè)長(zhǎng)打磨機(jī)相似,需磨削的V帶由張緊氣缸控制,磨輪上方的壓輪由力矩電機(jī)控制。帶輪和磨輪分別由帶輪電機(jī)和磨輪電機(jī)驅(qū)動(dòng),帶輪和磨輪電機(jī)均為雙速電機(jī)8。1.控制面板： 這是V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)的人機(jī)界面，包含一個(gè)觸摸屏和一些按鈕。觸摸屏可以

32、用做數(shù)據(jù)的輸入和顯示輸出。按鈕用來(lái)控制磨削機(jī)的運(yùn)作。2.張緊從動(dòng)輪部分：這部分包括張緊帶從動(dòng)輪、張緊汽缸及線位移傳感器。張緊帶從動(dòng)輪及張緊汽缸的主要作用是在磨削時(shí)，確保被加工V帶隨時(shí)處于張緊狀態(tài)。線位移傳感器是與張緊汽缸的活塞相連接的，活塞升縮的同時(shí)也使傳感器的長(zhǎng)度發(fā)生變化，只要通過(guò)A/D對(duì)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，就可以隨時(shí)測(cè)量被加工V帶的長(zhǎng)度。 3.壓輪控制部分：這部分包含壓輪和力矩電機(jī)。主要作用是通過(guò)對(duì)力矩電機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓輪的升降控制，保證在磨削時(shí)始終能讓壓輪頂住V帶，使其與磨輪的完全接觸，有良好的磨削效果。4.磨輪控制部分：這部分包含磨輪和交流電機(jī)。由交流電機(jī)帶動(dòng)磨輪轉(zhuǎn)動(dòng)。磨輪是V型的槽

33、，磨削時(shí)V帶嵌入槽中，同時(shí)磨輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與V帶的運(yùn)動(dòng)方向相反，這樣可以提高磨削效率。5.張緊主動(dòng)輪部分：這部分包含張緊帶主動(dòng)輪、帶輪電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)。張緊帶主動(dòng)輪及步進(jìn)電機(jī)的作用是用來(lái)定長(zhǎng)，在觸摸屏上輸入長(zhǎng)度時(shí)，程序就會(huì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)牽引張緊帶主動(dòng)輪運(yùn)行相應(yīng)的距離，達(dá)到指定位置。帶輪電機(jī)只要驅(qū)動(dòng)張緊帶主動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)V帶運(yùn)轉(zhuǎn)711。2.3 本章小結(jié) 本章主要闡述了新型V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)的功能分析，以及V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。新型V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)功能包括連續(xù)磨帶、獨(dú)立測(cè)長(zhǎng)等功能，同時(shí)簡(jiǎn)單介紹了整機(jī)的部分硬件。第三章 控制系統(tǒng)硬件組成3.1 系統(tǒng)基本配置下面是V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)控制系統(tǒng)硬件框圖：圖3

34、.1 系統(tǒng)硬件框圖V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)主要包含了主控板、電動(dòng)機(jī)、傳感器、觸摸屏以及控制面板等部分組成。下面簡(jiǎn)單介紹下各部分的硬件。 主控板主控板的核心是單片機(jī)，同時(shí)還包括外圍一些基本電路。綜合考慮后采用80C51單片機(jī)做為控制芯片。下面對(duì)其做基本介紹。MCS-51單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多功能I/O接口等計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。具體包括：一個(gè)8位CPU;4KB ROM或EPROM（8031無(wú)ROM）；128字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；21個(gè)特殊功能寄存器SFR；4個(gè)8位并行I/O接口，其中P0、P2為地址/數(shù)據(jù)線，可尋址64KB的RAM和64KB的ROM；一個(gè)

35、可編程全雙工串行口；具有5個(gè)中斷源，兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，嵌套中斷結(jié)構(gòu)；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。圖3.2 80C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 電動(dòng)機(jī) 1.力矩電動(dòng)機(jī)在某些自動(dòng)控制系統(tǒng)中，被控制對(duì)象的轉(zhuǎn)速相對(duì)于伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低得多，所以，二者之間常常必須用減速機(jī)構(gòu)連接。采用減速器一方面使系統(tǒng)裝置變得復(fù)雜，另一方面它是使閉環(huán)控制系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩的重要原因之一，影響了系統(tǒng)性能的提高。而力矩電動(dòng)機(jī)就是一種能和負(fù)載直接連接產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩、能帶動(dòng)負(fù)載在堵轉(zhuǎn)或大大低于空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)。力矩電動(dòng)機(jī)由于在設(shè)計(jì)、制造上保證了電動(dòng)機(jī)能在低速或堵轉(zhuǎn)情況下能產(chǎn)生足夠大的力矩而不損壞，加上它有精度高，反應(yīng)速

36、度快、線性度好等優(yōu)點(diǎn)，因此，它常用在低速、需要轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)和需要一定張力的隨動(dòng)系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。 2.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移或直線位移的機(jī)電執(zhí)行原件。每當(dāng)輸入一個(gè)電脈沖時(shí)，它便轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的速度主要取決于脈沖信號(hào)的頻率，總位移量取決于總的脈沖信號(hào)數(shù)，故它作為伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于控制系統(tǒng)時(shí)，往往可以使系統(tǒng)簡(jiǎn)化、工作可靠，而且不需要位移傳感器就可以達(dá)到較精確的定位，獲得較高的控制精度。本設(shè)計(jì)采用110BC30C，0.75度/1.5度，9.8NM的步進(jìn)電機(jī)， 及五相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器WD5H5。驅(qū)動(dòng)器基本資料：適配二相四出線110BYG系列、130

37、BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)；H橋驅(qū)動(dòng)，恒流斬波；相電流可調(diào)節(jié)為2A，4A，5A，或6A；自動(dòng)半流鎖定；工作電壓AC100V±10%，50/60HZ，最大輸入功率為350VA。3.交流異步電動(dòng)機(jī)交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠，價(jià)格便宜，具有較好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，因此，它是工業(yè)中使用最為廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子夠成，定子是靜止不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。它的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（定子繞組內(nèi)三相電流所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)）和轉(zhuǎn)子電流（轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的電流）的相互作用。本設(shè)計(jì)采用YD90S-6/4型號(hào)三相異步電機(jī)。 線位移傳感器精確

38、而可靠地發(fā)出位置給定信號(hào)并檢測(cè)被控對(duì)象的位移是位置伺服系統(tǒng)工作良好的基本保證。位置傳感器將具體的直線或轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)換成模擬的或數(shù)字的電量，再通過(guò)信號(hào)處理電路或算法，形成與控制器輸入量相匹配的位置誤差信號(hào)。本設(shè)計(jì)采用NS-WY02型的位移傳感器，其特點(diǎn)如下：內(nèi)置彈簧、自動(dòng)復(fù)位；高分辨率 、預(yù)期壽命長(zhǎng)；精度高、誤差小；移動(dòng)平滑、舒暢。 觸摸屏隨著多媒體信息查詢的與日俱增，人們?cè)絹?lái)越多地用到了觸摸屏。利用這種技術(shù)，我們用戶只要用手指輕輕地碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)，這種技術(shù)大大方便了那些不懂電腦操作的用戶。 觸摸屏的基本原理是，用手指或其他物體觸摸安裝在

39、顯示器前端的觸摸屏?xí)r，所觸摸的位置(以坐標(biāo)形式)由觸摸屏控制器檢測(cè)，并通過(guò)接口(如RS-232串行口)送到CPU，從而確定輸入的信息。 觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。本設(shè)計(jì)方案采用日本三菱公司產(chǎn)的F940系列觸摸屏，其與單片機(jī)與之間可以通過(guò)串行通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換12。3.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)人機(jī)界面主要由觸摸屏和按鈕組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)的控制。觸摸屏主要作為數(shù)據(jù)的輸入及輸出顯示。按鈕主要功能如下：回零：步進(jìn)電機(jī)使帶輪返回零點(diǎn)。測(cè)量：測(cè)量鍵用于對(duì)帶長(zhǎng)的測(cè)量。正磨：對(duì)被加工帶測(cè)長(zhǎng)并比

40、較是否合格，不合格繼續(xù)。反磨：與正磨作用相同，區(qū)別在于加工精度比正磨高。復(fù)位：程序初始化及系統(tǒng)復(fù)位。操作面板界面設(shè)計(jì)如下圖：圖3.3 人機(jī)界面3.3 本章小結(jié)本章主要介紹了V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)的硬件組成，主要包含了主控板、電動(dòng)機(jī)、傳感器、觸摸屏以及控制面板等部分組成。主控板的核心是單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用80C51單片機(jī)做為控制芯片。觸摸屏采用日本三菱公司產(chǎn)的F940系列觸摸屏，其與單片機(jī)與之間可以通過(guò)串行通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。電機(jī)主要介紹了步進(jìn)電機(jī)、力矩電機(jī)和交流異步電動(dòng)機(jī)。第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)V帶測(cè)長(zhǎng)磨削機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件主要是實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的精確走位控制，V帶產(chǎn)品尺寸的測(cè)量和V帶產(chǎn)品尺寸的定長(zhǎng)，以及

41、觸摸屏人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。4.1 主程序結(jié)構(gòu)主程序主要是實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)對(duì)硬件控制系統(tǒng)的監(jiān)控掃描，檢測(cè)外部硬件電路狀態(tài)有無(wú)變化。一旦狀態(tài)變化時(shí)，就調(diào)用相應(yīng)的子程序，等待某一子程序結(jié)束后再返回。當(dāng)上電時(shí)，主程序開(kāi)始運(yùn)行，循環(huán)執(zhí)行每條語(yǔ)句。先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，再控制步進(jìn)電機(jī)使主動(dòng)輪回零，然后就是對(duì)人機(jī)界面上的各個(gè)按鍵進(jìn)行循環(huán)掃描，當(dāng)有按鍵狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，主程序就調(diào)用相應(yīng)的子程序，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。本程序包括如下子程序：初始化程序：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化；回零程序：主動(dòng)輪回到零位；定長(zhǎng)程序：控制主動(dòng)輪行程；測(cè)量程序：測(cè)量被加工帶的長(zhǎng)度；正磨程序：對(duì)被加工帶進(jìn)行正磨；反磨程序：對(duì)被加工帶進(jìn)行反磨；復(fù)位程序：系統(tǒng)復(fù)位和傳感

42、器零位校正。 下面是主程序結(jié)構(gòu)的流程圖：圖4.1 主程序流程圖主程序如下：ORG0000H LJMPMAIN ORG 000BH LJMPTIMER0 ;跳定時(shí)中斷0進(jìn)行顯示處理 ORG 0060HMAIN: ;調(diào)用系統(tǒng)初始化子程序,設(shè)置堆棧,定時(shí)器,中斷,顯示初始內(nèi)容等LCALL SYSTEM_INIT ；調(diào)用系統(tǒng)初始化子程序LCALLSEND_INIT KEY_GOT: LCALL DISP ;調(diào)顯示子程序LCALLKEY ;監(jiān)測(cè)掃描鍵盤(pán)子程序,鍵碼返回給 ACC JZ KEY_GOT ;鍵返回0，說(shuō)明沒(méi)有鍵按下MOVB,A ;暫存鍵碼值SUBBA,#04HJNCKEY_GOT ;則如果按

43、下的不是磨削,測(cè)量或調(diào)零鍵則不做處理MOVA,B ;恢復(fù)鍵值MOVB,#03H MULABMOVDPTR,#KEY_TABLEJMPA+DPTRKEY_TABLE: LJMP KEY_GOTLJMPADJUST_ZERO ;調(diào)零處理程序LJMPMEASURE_LENGTH;測(cè)量V帶的長(zhǎng)度LJMPMILL_BELT ;磨削V帶ADJUST_ZEROLCALL ADJUST_ZERO ;調(diào)零處理程序LJMPKEY_GOT ;處理結(jié)束后返回到KEY_GOTMEASURE_LENGTH:LCALL MEASURE ;測(cè)量V帶的長(zhǎng)度LJMPKEY_GOT ;處理結(jié)束后返回到KEY_GOTMILL_BEL

44、T:LCALL MILLING ;磨削V帶LJMPKEY_GOT ;處理結(jié)束后返回到KEY_GOT4.2 部分子程序功能及其流程圖主程序主要包含了初始化程序、回零程序、定長(zhǎng)程序、測(cè)量程序、正磨程序、反磨程序和復(fù)位程序7個(gè)子程序1314。 初始化程序初始化程序是開(kāi)機(jī)時(shí)運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化的程序，包括對(duì)觸摸屏單元的初始賦值和程序單元的初始賦值。 下面是初始化程序的流程圖：圖4.2 初始化程序流程圖程序：SYSTEM_INIT:MOVR0, #1FHSYST10: INCR0 MOVA, #0 MOVR0,A MOVA, R0 CJNE A,#0FFH,SYST10 ;對(duì)20HFFH清零;初始化是

45、把顯示的清為0 MOV SHOWBUF1,#0 ;對(duì)觸摸屏的初始化 MOV SHOWBUF2, #19 MOV SHOWBUF3, #0 MOV SHOWBUF4, #16 MOV SHOWBUF5, #0 MOV SHOWBUF6, #0 MOV SHOWBUF7, #0 MOV SHOWBUF8,#0 MOV LENTH_H, #0 MOV LENTH_L, #0 MOV BLACK_DELAY, #20H ;特殊寄存器MOVTMOD,#01H ;T0方式1 MOVTH0, #09EH MOVTL0, #058H;25ms初值 SETB TR0 ; SETB ET0 ; SETB EA ;

46、 RET4.2.2 帶輪回零程序回零函數(shù)是開(kāi)機(jī)或按下回零按鈕時(shí)執(zhí)行，對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)脈沖，控制其運(yùn)轉(zhuǎn)。包括電機(jī)的啟動(dòng)、加速、勻速、減速、停止等。流程圖：略當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)脈沖控制其向零點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，先加速再勻速，啟動(dòng)速度500HZ，最高速度5000HZ，每次以500HZ變化。當(dāng)碰到第一個(gè)光開(kāi)關(guān)時(shí)開(kāi)始減速，減到最低速500HZ，碰到第二個(gè)光開(kāi)關(guān)（外中斷1）時(shí)停止。程序：略4.2.3 定長(zhǎng)程序定長(zhǎng)程序是按下定長(zhǎng)按鈕時(shí)執(zhí)行，控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到指定位置。包括對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)、加速、勻速、減速、停止等控制，同時(shí)對(duì)每次所發(fā)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)確保步進(jìn)電機(jī)不失步。下面是定長(zhǎng)程序的流程圖：圖4.3 定長(zhǎng)程序流程圖當(dāng)

47、程序運(yùn)行時(shí)，單片機(jī)先判斷電機(jī)當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的關(guān)系，確定運(yùn)動(dòng)方向及運(yùn)行脈沖數(shù)，再比較脈沖數(shù)的多少來(lái)確定脈沖的最高頻率，然后將脈沖分為加速、勻速、減速三部分，并且加速與減速的數(shù)量是一樣的，單片機(jī)按此頻率及數(shù)量對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)脈沖，控制其運(yùn)轉(zhuǎn)，以確保不失步。程序：略4.2.4 V帶測(cè)量程序測(cè)量程序是按下測(cè)量按鈕時(shí)執(zhí)行，測(cè)量被加工帶的長(zhǎng)度，并將每次所測(cè)的結(jié)果（平均值、最大值、最小值）顯示在觸摸屏上。下面是測(cè)量程序的流程圖：圖4.4 測(cè)量程序流程圖當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，AD每1毫秒采集一次數(shù)據(jù)（8個(gè)數(shù)據(jù)），調(diào)用冒泡程序?qū)?個(gè)數(shù)據(jù)按從小到大排序，取中間4個(gè)數(shù)據(jù)算平均值，將平均值送給一個(gè)8元素?cái)?shù)組的最高位，同時(shí)原先

48、8個(gè)數(shù)前移一位，第一位數(shù)去掉，并再次調(diào)用冒泡程序?qū)@8個(gè)數(shù)按從小到大排序，取中間4個(gè)算平均值。將平均值與觸摸屏上的現(xiàn)有最大、最小值做比較并重新賦值，同時(shí)與現(xiàn)有平均值重新算平均值，最終將值顯示在觸摸屏上。程序：MEAS_01:MOV SHOWBUF1,#15 ;顯示SL ERR MOV SHOWBUF2,#15 MOV SHOWBUF3,#13 MOV SHOWBUF4,#16 MOV SHOWBUF5,#17 MOV SHOWBUF6,#29 MOV SHOWBUF7,#16 MOV SHOWBUF8,#16 CLR LIGHT05 CLR LIGHT06 SETB LIGHT07 ;置偏短指

49、示燈亮LCALL DISP SETB KEYP ;置鍵反應(yīng)標(biāo)志 RET MEASURE:NOPLCALL LVBO_DATA ;取偏差值LCALL DAT_CHANG ;進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換 LCALL WARP_CP ;和設(shè)置偏差比較 CLR CSUBB A,#1 JZ MEAS_01 ;偏短則報(bào)警 SETB OUT06 MOV SHOWBUF1,#12 ;D MOV SHOWBUF2,#10 ;A MOV SHOWBUF3,#16 ;滅 MOV SHOWBUF4,#16 ;滅 MOV R6, LENTH_H MOV R7,LENTH_L ;取帶長(zhǎng)長(zhǎng)度LCALL HB2 ;轉(zhuǎn)換成BCD碼放在R5，R4MOV A,R5 ;取低位送顯示ANL A,#0FHMOV SHOWBUF5, AMOV A, R5SW