剪板機的單片機控制-畢業(yè)設(shè)計

-PAGE3-摘要本文根據(jù)實際工程自動化技術(shù)改造需要，完成了全自動剪板機智能控制系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試。說明書首先探討了全自動剪板機智能控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，根據(jù)實際需要，在常規(guī)的PLC控制和單片機控制中選擇了以單片機為主的控制方案。然后分析了單片機在自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，對硬件電路中的主要環(huán)節(jié)：如輸入輸出接口的擴展、鍵盤和顯示器電路、步進電機的驅(qū)動控制、繼電器及CPU監(jiān)控器X25045電路等給出設(shè)計思路和具體實現(xiàn)方法。對軟件設(shè)計中的主要環(huán)節(jié)：如編程器仿真器環(huán)境、控制軟件流程、主要功能模塊實現(xiàn)方法、軟件調(diào)試等進行了論述?？紤]到自動控制系統(tǒng)在實際工作環(huán)境中的可靠性和安全性，在硬件設(shè)計和軟件編程中采取了抗干擾措施，如采用監(jiān)控器芯片、設(shè)計檢測工作狀態(tài)程序等。在設(shè)計自動控制系統(tǒng)的時侯，同時考慮今后技術(shù)改進和推廣的需要，為系統(tǒng)的擴展留下了余地。關(guān)鍵詞：自動剪板機自動控制單片機系統(tǒng)硬件設(shè)計軟件編程

AbstractAccordingtotherequirementofimprovingactualengineeringautomatictechnology,theexploitationanddebuggingoftheintelligentcontrollingsystemoncompleteautomationboardshearswerefinishedinthispaper.Firstly,theimplementschemeofintelligentcontrollingsystemoncompleteautomationboardshearsisdiscussed.accordingtothepracticalneedsandrequirementofclients,theSCMcontrollerwaschosenasmaincontrolschemebetweentheconventionalPLCcontrollerandSCMcontroller.Secondly,theexecutingorganneededintheautomaticcontrollingsystemisanalysedandthenthedesignofmechanicalpart,suchastheorganoffeeding,theorganofpreciselengthsetandtheorganofchargeanddischarge,isalsofinished.Finally,theapplicationofSCMintheintelligentcontrollingsystemwasanalyzed.ThedesigningideaandspecificimplementmethodsoftheimportantsectionofhardwaresuchastheexpandingofI/Ointerface,thecircuitofkeyboardanddisplay,thedrivingcontrollerofstep-by-stepelectricmachinery,thecircuitrelyaandCPUmonitorweregiven.Themainsectionofsoftwaresuchastheenvironmentofprogrammingeditorandemulator,theflowchartofcontrollersoftware,theimplementmethodsofprimaryfunctionmoduleandthedebuggingofsoftwarewerdiscussedConsideringthereliabilityandsecurityofintelligentcontrollingsysteminthepracticalworkingenvironment,anti-jammingmeasurewasadopted,suchasusisngtheCOMSchipanddesigningtheprogramtoinspectworkingstateetc.Afteritwasdebugged,thepracticaleffectisverygood.Whendesigningtheintelligentcontrollingsystem,therequirementsoftechnologyimprovementandspreadarealsoconsidered,whichleavesthespacefortheextendingofsystem.Keywords:completeautomationboardshearsautomaticcontrolSCMsystemhardwaredesigningsoftwareprogramming

目錄摘要 1Abstract 2第一章緒論 11.1課題背景 11.2課題研究目的與意義 11.3低成本自動化概述 21.4智能控制理論的發(fā)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀 31.5本課題的研究任務(wù)和工作 6第二章系統(tǒng)方案分析 72.1總體方案分析 72.2控制系統(tǒng)實現(xiàn)的總體設(shè)想 9第三章步進電機的單片機控制技術(shù) 133.1概述 133.2步進電機的選用 133.3步進電機的驅(qū)動電路設(shè)計 173.4步進電機的單片機控制 193.5步進電機加減速控制查表法設(shè)計 26第四章控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 354.1系統(tǒng)硬件電路的基本組成 354.2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計原則 354.3AT89C51單片機芯片簡介 364.4控制系統(tǒng)擴展接口設(shè)計 374.5主板硬件電路設(shè)計 394.6輸入電路設(shè)計 434.7輸出電路設(shè)計輸出電路分為三部分： 464.8抗干擾電路設(shè)計 474.9其它電路設(shè)計 48第五章軟件設(shè)計 495.1匯編語言及編程環(huán)境簡介 495.2系統(tǒng)程序設(shè)計 505.3X25045程序模塊設(shè)計 585.4軟件抗干擾設(shè)計 59第六章結(jié)論 62參考文獻(xiàn) 64致謝 65附錄：英文技術(shù)資料及翻譯 66第57頁共74頁第一章緒論1.1課題背景自動化技術(shù)是本世紀(jì)以來發(fā)展極其迅速和影響極大的科學(xué)技術(shù)之一?，F(xiàn)代自動化技術(shù)是一種完全新型的生產(chǎn)力，是直接創(chuàng)造社會財富的重要手段，對人類的生產(chǎn)活動和物質(zhì)文明起著巨大的推動作用。因此，受到世界各國的廣泛重視和越來越多的應(yīng)用。機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)，實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，是機械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術(shù)水準(zhǔn)，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步有很大的直接影響。因此，發(fā)展我國的機械制造業(yè)自動化技術(shù)，符合我國社會主義的基本原則，符合我國現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展規(guī)律。發(fā)展我國的機械自動化技術(shù).應(yīng)實事求是，一切從我國的具體國情出發(fā)，走中國的機械自動化技術(shù)發(fā)展之路。當(dāng)前，我國機械制造業(yè)中自動化裝備少、水準(zhǔn)低，不僅在數(shù)量上同世界先進國家有較大差距，而且在品種上、質(zhì)量上、應(yīng)用上，同世界先進水準(zhǔn)也存在階段性差距。在這種國情下，要把龐大的勞動力大軍從機械制造業(yè)生產(chǎn)崗位上撤下來，投入巨額資金改造現(xiàn)有的大量落后設(shè)備和研制大量的現(xiàn)代自動化裝備及控制裝置，在科學(xué)技術(shù)水準(zhǔn)和人員素質(zhì)不太高的情況下采用先進的技術(shù)裝備，都是不現(xiàn)實的。而大力發(fā)展低成本自動化技術(shù)，卻是潛力大，前景廣，投資省，見效快，可以收到事半功倍的經(jīng)濟效果，適合我國現(xiàn)階段的發(fā)展需要和國情。我國機械制造業(yè)存在大量的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機械自動化技術(shù)時，可以應(yīng)用微電子技術(shù)改造這些已有通用設(shè)備。比如用數(shù)顯、數(shù)控裝置改造通用設(shè)備，提高單機自動化程度；用可編程序控制器改造通用機床、專用機床、組合機床及其自動設(shè)備與半自動設(shè)備組成的生產(chǎn)線，這樣可以把計算機功能完備、編程靈活、適應(yīng)性強的優(yōu)點和繼電器控制簡單、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來。這是一條低成本、高效益、符合我國國情的機械自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。1.2課題研究目的與意義以計算機為核心的自動化技術(shù)是我國工業(yè)重點發(fā)展的高科技領(lǐng)域之一。工業(yè)自動化技術(shù)是推動我國科技進步、推動國民經(jīng)濟發(fā)展的重要手段。不斷采用最新的電子信息技術(shù)來裝備和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，是我國進行現(xiàn)代化建設(shè)的必由之路。上世紀(jì)80年代后期，隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)機械設(shè)備的控制柜逐漸被新一代的智能化儀表所代替。對于日益復(fù)雜的控制功能，傳統(tǒng)控制柜顯得無能為力，而單片機具有可編程序的特點，運行時可以根據(jù)要求，自動選擇控制算法，適應(yīng)性強；單片機采用以軟件代替硬件的方法，可以簡化線路，使儀器的性能價格比不斷提高。本文的研究目的，在于探索在板材加工中，應(yīng)用單片機控制技術(shù)，實現(xiàn)板材加工的自動控制。在板材加工系統(tǒng)中，板料長度檢測、板料進料、壓緊、走刀、落料、長度調(diào)整等過程必須按一定的節(jié)拍一定的控制精確度動作。而且，不同長度、不同厚度、不同材料的扳材，各動作行程、先后順序、刀具位置等要求都不一樣。對于這樣的控制要求，傳統(tǒng)控制柜很難實現(xiàn)，采用PLC控制器價格又高，一些中小企業(yè)就采用人工控制，這不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量，而且加工車間噪聲大、粉塵多，操作人員的勞動條件十分惡劣。隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機械加工過程采用計算機控制為加工過程的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)造了條件，同時也可以大大地改善操作人員的工作環(huán)境。設(shè)各自動化是提高生產(chǎn)效率，增強競爭能力的保證。更新和改造傳統(tǒng)設(shè)備是設(shè)備實現(xiàn)現(xiàn)代化的兩個重要途徑。采用新的低成本自動化技術(shù)改造老設(shè)備，是提高企業(yè)經(jīng)濟效益的好辦法。1.3低成本自動化概述設(shè)備老化是制約技術(shù)創(chuàng)新的重要因素，應(yīng)有目的，分層次地更新老設(shè)備，有重點地提高機械工業(yè)的裝備技術(shù)等級，并根據(jù)國力，結(jié)合國情，逐漸地推進機械工業(yè)向技術(shù)密集產(chǎn)業(yè)方向發(fā)展，促使勞動生產(chǎn)率的提高。低成本自動化(LCALowCostAutomation)是為了適應(yīng)中小企業(yè)實現(xiàn)綜合自動化的低成本自動化技術(shù)，也就是充分利用現(xiàn)有設(shè)備的潛力，以較少的投入實現(xiàn)基礎(chǔ)自動化或局部綜合自動化，提高生產(chǎn)效率和企業(yè)的競爭能力。這項研究領(lǐng)域受到越來越多人的關(guān)注。1.3.1低成本自動化(LCA)主要特點1)技術(shù)經(jīng)濟效益顯著。產(chǎn)出投入比高。投資回收期短，一般在1-2年內(nèi)即可全部回收投入的資金；2)不要求對已有生產(chǎn)制造工藝過程做出重大改變，投資風(fēng)險小;3)實行LCA在企業(yè)中構(gòu)成了弱聯(lián)系的自動化獨立島，需要充分發(fā)揮職工的主觀能動性；4)能夠采用“短，平，快”的高新技術(shù)實現(xiàn)LCA。它以高效、實用和可靠為目標(biāo)，不需要處處追求最新的技術(shù)成就，應(yīng)該做到“少花錢，多辦事，辦好事”。1.3.2低成本自動化系統(tǒng)的設(shè)計原則通常進行系統(tǒng)設(shè)計既要系統(tǒng)先進自動化程度高，又要投入盡可能低。要解決這個基本矛盾，必須綜合考慮多方面因素，在盡可能壓低投資成本的前提下，按一定設(shè)計原則實施。1)滿足需要原則。即把滿足用戶對產(chǎn)品功能及自動化水平等要求作為設(shè)計的中心任務(wù)。2)最小系統(tǒng)原則。即在考慮滿足要求的前提下，用最簡單的硬件、軟件，最經(jīng)濟的方法構(gòu)成系統(tǒng)，使系統(tǒng)的硬件及軟件冗余功能最小。3)可靠性原則。即在規(guī)定條件下和規(guī)定時問內(nèi)無故障地完成某種功能的能力。4)匹配性原則。要求系統(tǒng)各組成部分在功能和水平上盡可能接近一致，電平上相互匹配，以求功能得到充分利用。5)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則。對系統(tǒng)的元器件選擇應(yīng)盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化產(chǎn)品或己使用過的較成熟的組件或子系統(tǒng)?？刂撇糠直M可能使用專用模塊、系列化的控制器及總線模塊。以求降低研制成本，縮短開發(fā)周期，增強抗干擾能力和改善維修條件等。6)先進性原則。在滿足經(jīng)濟性能前提下，盡可能采用新的技術(shù)與方法，充分利用社會已取得的成果，如己發(fā)展成熟的新技術(shù)、新工藝及新的元器件等，使原有設(shè)備結(jié)構(gòu)更加簡單、功能更強、可靠性更高，體積重量更小更輕，操作與維修更加簡便。1.3.3在我國發(fā)展低成本自動化的重要性我國工業(yè)自動化總體水平不高。由于我國對設(shè)備折舊率的規(guī)定，設(shè)備更新較慢，Ｋ期以來在很多行業(yè)普遍存在著耗能大效率低等弊端。改革開放以后一些行業(yè)陸續(xù)引進了國外先進的生產(chǎn)線、新技術(shù)、新器件，使機械行業(yè)的面貌發(fā)生了巨大的變化。但是，對引進設(shè)備的消化吸收工作仍然做得不夠，受財力因素的制約，只能不斷引進必要的關(guān)鍵性設(shè)備，不可能全部依賴引進。這樣，對正在使用的設(shè)備來說，如果它在生產(chǎn)原理方面與國外設(shè)備沒有實質(zhì)的不同，而設(shè)備的主體部件又比較耐用，那就可以充分利用已有設(shè)備、挖掘潛力，采用低成本自動化技術(shù)，在不停產(chǎn)或少停產(chǎn)的情況下，實施技術(shù)改造，達(dá)到少的投資，快的速度，高的效益。上述設(shè)備在我國的機械行業(yè)恰恰是大量存在著的，用新的全套設(shè)備來取代，經(jīng)濟上不許可，企業(yè)中的技術(shù)力量也難于勝任。發(fā)展低成本自動化是促進技術(shù)改造的有利手段，具有很好的前景。1.4智能控制理論的發(fā)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀自從1932年奈魁斯特(Hnyquist)發(fā)表了有關(guān)反饋放大器的穩(wěn)定性論文以來，控制理論的發(fā)展已走過了60多年的歷程，其中前30年是經(jīng)典控制理論的成熟和發(fā)展階段，后30年是現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展階段。經(jīng)典控制理論主要研究的對象是單變量定常線性系統(tǒng)。到了60年代，經(jīng)典控制理論已經(jīng)成熟.同時由于計算機技術(shù)的成熟和發(fā)展，以及多輸入一多輸出線性系統(tǒng)的控制需要，促使控制理論由經(jīng)典控制理論向現(xiàn)代控制理論過渡?，F(xiàn)代控制理論以龐特亞金的極大值原理、貝爾曼(Belman)的動態(tài)規(guī)劃、卡爾曼(Kalman)的線性辨識和估計理論為基石，形成了以最優(yōu)控制(二次型最優(yōu)控制、HX控制等)、系統(tǒng)辨識和最優(yōu)估計、自適應(yīng)控制等為代表的現(xiàn)代控制理論分析和設(shè)計方法。系統(tǒng)分析的數(shù)學(xué)模型主要是狀態(tài)空間描述法。然而，在現(xiàn)實生產(chǎn)實踐中，許多復(fù)雜的生產(chǎn)過程不是連續(xù)的，而有些過程的控制目標(biāo)本身難以定量研究，因此需要與數(shù)據(jù)處理方法、規(guī)則、經(jīng)驗相結(jié)合，才能取得滿意的控制效果。智能控制是一門新興的學(xué)科，它的發(fā)展得益于許多學(xué)科，其中包括人工智能、認(rèn)知科學(xué)、現(xiàn)代自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、學(xué)習(xí)理論、生物控制和激勵學(xué)習(xí)等。上述各學(xué)科均以不同側(cè)面反映了智能控制的要求、理論利方法。1966年，J.M.Mendel首先提出將人工智能用于飛船控制系統(tǒng)的設(shè)計。1971年，著名學(xué)者K.S.FU(傅京遜)從發(fā)展學(xué)習(xí)控制的角度首次提出智能控制這一概念，它在文獻(xiàn)中歸納了三種類型的智能控制系統(tǒng)。1)人作為控制器的控制系統(tǒng)。由于人具有識別決策和控制等功能，因此對于不同的控制任務(wù)、不同的對象及環(huán)境情況，人作為控制器的控制系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和自組織的功能，能自動采取不同的控制策略以適應(yīng)不同的情況。2)人機結(jié)合作為控制器的控制系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中，機器完成那些連續(xù)進行的并需要快速計算的常規(guī)控制任務(wù)，人則完成任務(wù)分配、決策、監(jiān)控等任務(wù)。3)無人參與的自主控制系統(tǒng)。最典型的例子是自主機器人，這時的自主式控制器需要完成問題求解和規(guī)劃、環(huán)境建模、傳感信息分析和底層的反饋控制等任務(wù)。它實際上是一個多層的智能控制系統(tǒng)。1985年8月，IEEE在美國紐約召開了第一屆智能控制學(xué)術(shù)討論會。來自美國各地的60位從事自動控制、人工智能和運籌學(xué)研究的專家學(xué)者參加了這次學(xué)術(shù)討論會。會上集中討論了智能控制原理和智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。這次會議后不久，在IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會內(nèi)成立了IEEE智能控制專業(yè)委員會。1987年1月，在美國費城的第一次國際會議，來自美國、歐洲、日本、中國以及其他發(fā)展中國家的150位代表出席了這次學(xué)術(shù)盛會。提交大會報告和分組宣讀的60多篇論文以及專題討論顯示出智能控制的長足發(fā)展；同時也說明了由于許多新技術(shù)問題的出現(xiàn)以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，需要重新考慮控制領(lǐng)域和相近學(xué)科。這次會議是個里程碑，它表明智能控制作為一門獨立學(xué)科，正式在國際上形成。智能控制作為一門新興學(xué)科，還沒有形成一個統(tǒng)一的完整的理論體系。智能控制研究所面臨的晟迫切問題是：對于一個給定的系統(tǒng)如何進行系統(tǒng)的分析和設(shè)計。把復(fù)雜環(huán)境建模的嚴(yán)格數(shù)學(xué)方法研究同人工智能中的新興學(xué)科分支“計算智能”的理論方法研究緊密地結(jié)合起來，有望導(dǎo)致新的智能控制體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和發(fā)展；并預(yù)示這種研究將在“自上而下”和“自下而上”兩個方向工作的交匯處取得突破性的進展，使智能控制系統(tǒng)的研究出現(xiàn)新的局面。綜上所述，智能控制理論的研究領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，且存在的問題也相當(dāng)多。智能在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，意味著大量使用智能儀器(IntelligentInstrument)，通常是指含有各種形態(tài)的計算機并可以通過編程的方法實現(xiàn)其功能的儀器。嵌入到儀器中的計算機必定是微型計算機，故也把智能儀器稱為微機化儀器。就廣義來說，智能控制是指能隨外界環(huán)境變化自主選擇正確行動的能力。人工智能的創(chuàng)始者之一，獲得諾貝爾獎的西蒙指出：人工智能的研究目的是在于學(xué)會編制計算機程序來完成機智的行動，這包括解決問題、學(xué)習(xí)、推理和做出決定。在信息科學(xué)中，信息技術(shù)發(fā)展分為信息化，自動化、最優(yōu)化和智能化四個層次。智能化包括理解、推斷、判斷與分析功能，它是數(shù)值、邏輯、和知識經(jīng)驗綜合分析的結(jié)果：知識的表達(dá)和應(yīng)用是智能化的標(biāo)志。從信息科學(xué)的智能概念來看，目前的智能儀器還處于智能化的低級階段。但相對于傳統(tǒng)儀器而言，這種儀器已能實現(xiàn)自動參數(shù)補償、自動量程選擇、自動校準(zhǔn)。1.5本課題的研究任務(wù)和工作本說明書的任務(wù)是結(jié)合鈑金機械加工廠家的技術(shù)改造需要，在現(xiàn)有普通剪板機的基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)全自動剪板機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)加工過程自動化，提高現(xiàn)代化水平。全自動控制器主要組成部分有單片微機、接口擴展電路、鍵盤輸入顯示電路、信號采集電路及輸出驅(qū)動部分等組成。設(shè)計時根據(jù)功能需要選擇控制精度高、靈活性適應(yīng)性好、成本低的控制器。通過各種控制電路的優(yōu)劣對比、分析計算確定合理的控制電路，選用適當(dāng)?shù)募呻娐沸酒碗娮釉瓿山M裝測試。在電路設(shè)計中注意抗干擾設(shè)計。1、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計通過編程，完成全自動生產(chǎn)過程的控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、實時信號采集、計算分析及實時控制處理。編制好控制軟件并進行軟件的仿真調(diào)試和修改。2、軟硬件聯(lián)調(diào)由于實際情況與理論推導(dǎo)可能不一致，或者考慮問題不全面，難免出現(xiàn)故障和問題，需要認(rèn)真分析與排除，在失敗和不足中總結(jié)經(jīng)驗，改進系統(tǒng)設(shè)計。3、完成課題說明書根據(jù)自動剪板機的工作原理及控制器的功能要求，論證自動剪板機控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。說明控制系統(tǒng)構(gòu)造及配套執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計，分析單片機在智能控制過程中的應(yīng)用，針對控制器硬件主要環(huán)節(jié)、控制信號采集和電機驅(qū)動控制及人機交互等，從設(shè)計思想、實現(xiàn)原理、調(diào)試方法等角度進行了必要闡述。結(jié)合操作要求，介紹控制器的軟件實現(xiàn)過程。并針對控制器的運行環(huán)境，就現(xiàn)場抗干擾的對策進行具體分析，說明利用軟件和硬件措施確保系統(tǒng)可靠運行。

第二章系統(tǒng)方案分析目前，工業(yè)現(xiàn)場控制方法常用的有兩種：一是采用可編程序邏輯控制器(PLC)系統(tǒng)；二是采用單片機控制系統(tǒng)。其性能比較如下：此處省略

NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和設(shè)計圖紙等.請聯(lián)系

扣扣：九七一九二零八零零另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載！該論文已經(jīng)通過答辯4.6輸入電路設(shè)計4.6.1鍵盤和顯示電路圖4.5鍵盤和顯示電路說明：8279芯片與鍵盤、顯示器連接電路原理圈。如圖4.5所示，其地址為07FFH。8279鍵盤配置為44，掃描線由SL0～SL2通過74LSI38譯碼提供，查詢線由反饋輸入線RL0～RL7提供。8279顯示器最大配置為16位數(shù)碼管。位選線由掃描線SL0～SL2經(jīng)8位譯碼器、驅(qū)動器提供；段選線由B0～B3，A0～A3通過驅(qū)動器提供。鍵盤是由若干個按鍵組成的開關(guān)矩陣，是最簡單的單片機輸入設(shè)備，操作員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)和命令，實現(xiàn)人機通訊。鍵盤上閉合鍵的識別由專門的硬件實現(xiàn)的稱為編碼鍵盤：靠軟件識別的稱為未編碼鍵盤。本著降低成本的角度出發(fā)，本系統(tǒng)鍵盤電路的設(shè)計采用未編碼鍵盤方式，各鍵定義見表。表4-2各鍵定義見表按鍵號功能定義按鍵號功能定義S00S99S11S10尺寸和數(shù)量消零S22S11多個加工尺寸輸入S33S12單一尺寸自動加工S44S13循環(huán)變尺寸自動加工S55S14手動/自動轉(zhuǎn)換S66S15零位微調(diào)控制S77S16手動復(fù)位S88S17急停4.6.2開關(guān)量輸入電路為了檢測自動剪板機各個執(zhí)行機構(gòu)的工作狀態(tài)，設(shè)計了八路數(shù)字信號采集通道，圖示為其中一路，利用74LS244芯片讀入工作狀態(tài)信號，片選地址27FFH，右側(cè)ST為行程開關(guān)等。各開關(guān)的功用是ST1壓料器(壓塊)壓緊狀態(tài)檢測開關(guān)、ST2定長狀態(tài)檢測開關(guān)、ST3零位狀態(tài)檢測開關(guān)、ST4小車工作位置狀態(tài)檢測開關(guān)、ST5小車載荷情況檢測開關(guān)、ST6擋料器極限位置檢測開關(guān)、ST7小車下一位置檢測開關(guān)、ST8卸料情況檢測開關(guān)。圖4.6一路開關(guān)量輸入電路4.6.3串行通訊電路電路中設(shè)計了采用芯片MAX232E為核心進行串行通訊的電路，目的是完成單片機與上位機的通訊，為以后系統(tǒng)擴展留有余地。本系統(tǒng)實際電路焊接這部分元件和芯片并未焊接安裝。4.7輸出電路設(shè)計輸出電路分為三部分：4.7.1交流電機驅(qū)動控制電路在單片機控制系統(tǒng)中，我們使用了中間繼電器作為控制輸出的第一級執(zhí)行機構(gòu)，通過繼電器控制大功率接觸器的通斷，從而完成從直流低壓到交流高壓、從小功率到大功率的轉(zhuǎn)換?？刂迫嘟涣麟妱訖C接觸器選用三接點形式的.考慮到接觸器的吸合及斷開產(chǎn)生的電弧可能造成電路設(shè)計是將輸出電路部分單獨分出來，做在另一塊板上，其控制電路如圖。圖4.7中接觸器都是由交流220V強電直接控制的。圖4.7繼電器控制電路4.7.2電磁離合器與電磁制動器驅(qū)動控制電路電磁離合器與電磁制動器采用安徽廣德電器廠DDL1系列電磁離合器DDZ1系列單片電磁制動器。電源采用直流24V電壓。電磁離合器與電磁制動器驅(qū)動控制電路相同，下圖所示是控制剪切傳動的電磁離合器控制電路。卸料機構(gòu)也是通過離合器控制的去掉腳踏開關(guān)部分其它電路相同。圖4.8電磁離合器控制電路4.7.3步進電機驅(qū)動控制電路步進電機的相控制信號線.直接使用了AT89C51單片機的P1口線，這樣可以簡化編程，提高控制的實時性。由于步進電機采用高低壓驅(qū)動電源為12V和120V，且各相繞組通電電流是安培級的大電流，屬于強電回路，因此與單片機相連時，需經(jīng)過光電隔離和大功率驅(qū)動。光電耦合器將單片機的弱電系統(tǒng)的地和強電系統(tǒng)的電源線、地線隔離開來，NMOS場效應(yīng)功率管IRF640將光耦輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為安培級電流信號以驅(qū)動步進電機。與電機繞組串聯(lián)的大功率的精密小電阻用于限流，而與繞組并聯(lián)的二極管是續(xù)流二極管，它利用自身鉗位作用保護IRF640。如果不接續(xù)流二極管，當(dāng)IRF640斷開時，線圈因為是感性負(fù)載，斷電瞬間會產(chǎn)生很高的反向電動勢，把功率管的源極電壓提得很高，一旦超過管子耐壓值，管子將被擊穿損壞。其一相驅(qū)動電源電路見4-3.圖。4.8抗干擾電路設(shè)計單片機系統(tǒng)的可靠性由多種因素決定，其中系統(tǒng)抗干擾性能是可靠性的重要指標(biāo)。工業(yè)環(huán)境中的干擾一般是以脈沖形式進入單片機系統(tǒng)，渠道主要有三條：電磁信號通過空間輻射進入系統(tǒng)；干擾通過與系統(tǒng)相連的前向通道、后向通道及與其它系統(tǒng)的相互通道進入；電磁信號通過供電線路進入系統(tǒng)。本系統(tǒng)中重點防止過程通道與供電系統(tǒng)的干擾。具體措施：1、光電隔離在輸入和輸出通道上采用光電隔離器來進行信息傳輸，它將單片機系統(tǒng)與開關(guān)、執(zhí)行機構(gòu)從電氣上隔離開來，很大一部分干擾將被阻擋。本系統(tǒng)中步進電機驅(qū)動電路、交流電機驅(qū)動電路、電磁離合器驅(qū)動電路、電磁制動器驅(qū)動電路都采用了光電隔離器。2、抗干擾電源單片機系統(tǒng)供電線路是干擾的主要來源，電源采用隔離變壓器接入電網(wǎng)，可以防止電網(wǎng)的干擾侵入單片機系統(tǒng)。隔離變壓器與普通變壓器的不同之處在于它在初級和次級之間加了一層屏敞層，并將它和鐵芯一起接地。購買時要注意購買抗干擾電源。3、配置去耦電容原則上每個集成電路芯片都應(yīng)安置一個0.01MF的陶瓷電容器，可以消除大部分高頻干擾。4、良好接地本系統(tǒng)既有模擬電路又有數(shù)字電路，因此數(shù)字地與模擬地要分開，最后只在一點相連，如果兩者不分，則會互相干擾。5、其它抗干擾措施在印刷電路板設(shè)計中，不要把強、弱電路設(shè)計在一塊印刷電路板上：電源線的走向應(yīng)盡量與數(shù)據(jù)傳遞方向一致；接地線應(yīng)盡量加粗；在印刷電路板的各個關(guān)鍵部位應(yīng)配置去耦電容。對系統(tǒng)中用到的元件要進行篩選。電路設(shè)計時要注意電平匹配。4.9其它電路設(shè)計為了使智能控制器操作方便，設(shè)計了工作狀態(tài)指示電路，利用發(fā)光二極管顯示開機和各功能鍵操作狀態(tài)。此外還設(shè)計了聲光報警電路。說明：控制系統(tǒng)所有直流電源直接購買不自行設(shè)計。

第五章軟件設(shè)計5.1匯編語言及編程環(huán)境簡介5.1.1匯編語言簡介計算機普及被喻為人類文化的第三次革命，它以機體的硬件結(jié)構(gòu)，去執(zhí)行可以隨設(shè)計要求而改變的軟件。這就使得機器有了靈活應(yīng)用的彈性，只要有合適的軟件，它就會嚴(yán)格按照指令處理各種繁瑣的任務(wù)。設(shè)計軟件的工具稱為編程語言，它的種類很多，最早的是機器語言，后來為了程序設(shè)計師使用方便，在機器語言與編程語言之間建立了一個界面，此界面所用詞匯及語法便是匯編語言(又稱組合語言)。之后，一些編程者覺得匯編語言不容易掌握，難學(xué)難用，又發(fā)展出一些比較容易應(yīng)用的高級語言。但是用高級語言編制的程序執(zhí)行慢，又極占空間，使得計算機的存儲器得不到合理應(yīng)用。匯編語言則不存在這個問題，在嚴(yán)謹(jǐn)制作方式下，占用空間小，且執(zhí)行效率高。朱邦復(fù)在《匯編語言藝術(shù)》一文中，對匯編語言及其它高級語言的性能進行了比較，他通過多次實驗證實：匯編語言的執(zhí)行速度與其它高級語言相比至少快6倍，其占用存儲器空間與其它高級語言相比至少可節(jié)約2倍。在軟件設(shè)計中采用了模塊化結(jié)構(gòu)后，我感覺做起來也很輕松。如鍵盤模塊、EEPROM讀寫模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、功能執(zhí)行模塊等，只要在前人的基礎(chǔ)上進行一些改造，即可拿來使用。有了這些應(yīng)用模塊，后期工作只是去建造主程序的框架；而且當(dāng)任務(wù)改變時，只要修改主程序，應(yīng)用程序模塊可直接使用。所以在本次設(shè)計中，我采用MCS-51匯編語言編程。程序容量3K，采用AT89C51芯片不需要另外擴展程序存儲器，即節(jié)約了成本，又簡化了硬件結(jié)構(gòu)。5.1.2集成開發(fā)環(huán)境介紹本系統(tǒng)的調(diào)試選用萬利(Manley)公司的MICE-51仿真設(shè)備，該仿真系統(tǒng)即可以在計算機內(nèi)自成一體，獨立運行，又可以對MCS.51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)進行仿真開發(fā)。MICE-51仿真系統(tǒng)主要特點如下；1)軟件支持匯編語言編程。2)接口豐富：系統(tǒng)中包含8031CPU、EPROM(監(jiān)控)、仿真程序區(qū)、8255、8155、8253等微機常用接口電路；AD0809、DAC0832等A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路；鍵盤、數(shù)碼管顯示、發(fā)光二極管等；且系統(tǒng)具有EPROM寫入功能。3)提供兩種工作方式：第一種是經(jīng)RS232口與微機相連，在計算機上輸入源程序，進行編輯、編譯、鏈接、調(diào)試。第二種方式為單板方式，程序編譯后裝入仿真器，利用仿真系統(tǒng)鍵盤進行鏈接、調(diào)試，支持現(xiàn)場調(diào)試。5.2系統(tǒng)程序設(shè)計5.2.1功能(1)、系統(tǒng)初始化。(2)、數(shù)字鍵、功能鍵的鍵值處理與顯示。(3)、系統(tǒng)控制信號檢測處理。(4)、鍵功能實現(xiàn)。(5)、實現(xiàn)自動控制過程。(6)、斷電急停的保護設(shè)計。5.2.2主要程序模塊見圖5.1。5.1主程序流程圖主程序的作用主要是完成系統(tǒng)初始化，等待功能命令輸入及功能鍵散轉(zhuǎn)處理。利用X25045的功能設(shè)計實現(xiàn)的對斷電或異常情況進行判斷和現(xiàn)場恢復(fù)(X25045第一次使用前要把EEPROM清零)。圖5.2主程序流程圖第53頁共74頁圖5.3自動循環(huán)加工程序流程圖第77頁共74頁說明：因本系統(tǒng)是順序控制系統(tǒng)，屬于分時控制，實時性不高，故采用程序查詢式控制方式。這種控制方式硬件電路少，接口簡單，軟件的開發(fā)及調(diào)試都比較方便。啟動關(guān)斷剪切壓料傳動機構(gòu)和啟動關(guān)斷卸料機構(gòu)都是通過控制電磁離合器的脫離結(jié)合實現(xiàn)的。流程圖閱讀參照圖2.1。按自動加工鍵控制系統(tǒng)自動工作，后擋板(擋料器)回零位，送料小車返回，后擋板由零位到第一位置：送板料定位，觸動定位行程開關(guān)，松開制動器，壓緊剪切主電機通過電磁離合器帶動壓塊和刀具向下運動，撞到壓緊行程開關(guān)后：后擋板讓刀后撤，壓緊剪切主電機帶動刀具剪切，電磁離合器斷開，延時，刀具夾具返回制動器制動；卸料機構(gòu)啟動卸料，完成后后擋板自動運動到下一位置，送板料定位，觸動定位行程開關(guān)，類推…完成一次循環(huán)，循環(huán)計數(shù)減1，再進行下一輪循環(huán)：加工過程數(shù)據(jù)實時顯示。當(dāng)小車滿載送料到下一工位，卸除后返回。為了減少加工廢料合理利用板材，一般加工一塊板料設(shè)置一次循環(huán)，而一次循環(huán)只出現(xiàn)一次邊廢料，這一循環(huán)加工次數(shù)已知，可作為廢料計算數(shù)。為了消除累積誤差，設(shè)定了三次循環(huán)回零返回一次。在自動加工過程中，為了防止程序受環(huán)境干擾跑飛和在斷電后恢復(fù)供電的時候，恢復(fù)系統(tǒng)現(xiàn)場工作狀態(tài)的需要，在程序中多處設(shè)有系統(tǒng)狀態(tài)實時記錄、狀態(tài)檢測程序和看門狗喂狗程序，流程圖中簡略了。5.2.5手動加工程序手動加工程序設(shè)計是在自動控制程序的基礎(chǔ)上解除了進料機構(gòu)、小車送料機構(gòu)和主電機傳動機構(gòu)上的電磁離合器的控制，其它部分的設(shè)計與自動控制相同。剪切操作由腳踏開關(guān)控制，這里不再進一步說明。5.2.6加工參數(shù)輸入程序單一尺寸輸入程序說明：1、開機狀態(tài)，“____.__”提示輸入加工板料數(shù)量和板料尺寸。多個加工尺寸輸入程序功能：輸入加工數(shù)量，多段尺寸段個數(shù)，每一段尺寸、小車滿載數(shù)、廢料計算數(shù)。2、直接按多位置尺寸輸入鍵，提示“____.__”要求輸入循環(huán)次數(shù)、小車滿載數(shù)、多個加工尺寸段數(shù)和廢料計算數(shù)。如果不是開機狀態(tài)，有回零動作。3、按數(shù)字鍵輸入數(shù)值。4、再按多位置尺寸鍵，提示“NO1___.___”按數(shù)子鍵輸入第一位置尺寸；再按多位置尺寸鍵?提示“NO2___.__”按數(shù)子鍵輸入第二位置尺寸；類推…，某次輸錯可清零重輸。最后一段的尺寸的存儲放在尺寸計算中完成。為了合理利用128字節(jié)的片內(nèi)RAM，節(jié)省空間，在輸入尺寸時，存儲采用壓縮BCD碼，尺寸存儲地址：57H、58H、59H——絕對位置尺寸；5AH、5BH、5CH——相對位置尺寸和多段位置尺寸第一位置尺寸；5DH～7BH——連續(xù)空間存儲第二至第九位置尺寸。圖5.4為其流程圖。圖5.4多次定長尺寸輸入程序流程圖5.2.7步數(shù)計算子程序圖5.5步數(shù)計算子程序流程圖圖5.6步數(shù)計算子程序流程圖5.2.7其它功能程序設(shè)計急停功能是采用外部中斷INT0實現(xiàn)，其中斷子程序編制是第一次按鍵，進入循環(huán)等待整個系統(tǒng)停機；三分鐘后第二次按鍵，結(jié)束等待系統(tǒng)繼續(xù)工作。如果按第一次按鍵時間較長(超過10s)，單片機系統(tǒng)會對X25045芯片清零；三分鐘后第二次按鍵.程序跳轉(zhuǎn)到主程序開始地址。微調(diào)功能目的是調(diào)整擋料器上的定長檢測開關(guān)反應(yīng)靈敏度的，通過微調(diào)來確定定長檢測開關(guān)的工作位置。程序設(shè)計為點退，按一鍵退一步，如果定長檢測開關(guān)和零位檢測開關(guān)同時接收到信號，即為零位。否則重新調(diào)整定長檢測開關(guān)在擋料器上的位置。5.3X25045程序模塊設(shè)計在本系統(tǒng)中，有一些數(shù)據(jù)在斷電后需要保護，如用戶設(shè)置的加工參數(shù)、加工狀態(tài)、計數(shù)次數(shù)等等，該功能由芯片X25045完成。X25045芯片與89C51的接線見圖4.3，其看門狗功能在前面已經(jīng)作了介紹，這里主要介紹看門狗功能的實現(xiàn)及其內(nèi)部512字節(jié)程序存儲器的硬件數(shù)據(jù)保護功能。5.3.1看門狗功能的實現(xiàn)首先設(shè)置定時時間，程序如下：MOVR0，#10H；將定時時間設(shè)定為600ms若將定時時間設(shè)定為1.4s或200ms應(yīng)送#00H或20HLCALLWR-SR；調(diào)寫狀態(tài)子程序其次在程序運行過程中，耍定時給看門狗復(fù)位即喂狗，程序如下：SETBCSCLRCSSETBCS；給看門狗的片選端加一負(fù)脈沖當(dāng)程序跑飛，看門狗得不到復(fù)位，定時時間到，7腳復(fù)位端輸出高電平，將系統(tǒng)復(fù)位。5.3.2讀寫程序模塊設(shè)計將緩沖區(qū)中若干字節(jié)數(shù)據(jù)送X25045的子程序流程圖見圖5.7。讀數(shù)方法與寫數(shù)方法相似，只要將X25045定義為讀方式，循環(huán)中寫操作改為讀操作即可。圖5.7X25045寫數(shù)流程圖5.3.3系統(tǒng)狀態(tài)記錄程序和狀態(tài)恢復(fù)程序當(dāng)系統(tǒng)工作狀態(tài)發(fā)生改變時記錄程序?qū)崟r記錄，把重要數(shù)據(jù)寫入X25045芯片的EEPROM中，如果程序跑飛或斷電發(fā)生，系統(tǒng)復(fù)位恢復(fù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)即讀出X25045芯片的EEPROM中數(shù)據(jù)，并根據(jù)正常或異常特征位判斷，是斷電異常的恢復(fù)到斷電異常前的系統(tǒng)工作狀態(tài)，繼續(xù)未完成的工作。5.4軟件抗干擾設(shè)計硬件措施如果得當(dāng)，可將絕大部分干擾拒之門外，但仍然會有少數(shù)干擾進入微機系統(tǒng)，故軟件措施作為第二道防線必不可少。當(dāng)干擾作用到單片機本身時，單片機將不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序，從而引起混亂。如何發(fā)現(xiàn)單片機受到干擾，如何攔截失去控制的程序流向，如何使系統(tǒng)的損失減小，如何恢復(fù)系統(tǒng)的正常運行，這些就是CPU抗干擾需要解決的問題。設(shè)計中采用了以下幾種方法。1)設(shè)置“令牌”設(shè)置令牌的目的是使每個模塊的進、出口處都有把關(guān)。模塊化的程序在組合后，可對每一模塊進行編號；模塊的入口處有一發(fā)放“令牌”的語句，在模塊的重要位置和模塊出口，都要對“令牌”進行核對才準(zhǔn)予通行，并在模塊出口處回收“令牌”或在下一模塊入口處更換“令牌”。這樣只有當(dāng)程序在正常入口處進入模塊時，才能得到通行證一“令牌”并驗證通過；當(dāng)程序從模塊的其他位置非法進入時，肯定得不到“令牌”，這樣就能在核對“令牌”處發(fā)覺并把程序引入出錯處理或進入陷阱處理程序，重新調(diào)整各處數(shù)據(jù)、標(biāo)志、輸出口，再轉(zhuǎn)入正常入口。具體做法是可設(shè)一令牌寄存器，核對“令牌”，檢驗令牌寄存器是否與本模塊號一致。出口處清除令牌寄存器。這樣，雖然因為程序跑飛而非法進入某一模塊也不至于讓它任意破壞數(shù)據(jù)、改變標(biāo)志和錯誤輸出，并能及時發(fā)現(xiàn)，使其返回正常入口。2)掉電保護電網(wǎng)瞬間斷電或電壓突然下降將使微機系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，微機系統(tǒng)難以恢復(fù)正常。對付這一類事故的有效方法就是掉電保護。掉電信號由硬件電路檢測到復(fù)位端。軟件使系統(tǒng)及時對掉電作出反應(yīng)。在掉電服務(wù)程序中，首先進行現(xiàn)場保護，保存當(dāng)時重要的狀態(tài)參數(shù)，并置特征量，當(dāng)電源恢復(fù)正常時，CPU重新復(fù)位，恢復(fù)現(xiàn)場，繼續(xù)未完成的工作。3）指令冗余當(dāng)CPU受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。這時要盡快將程序納入正軌(執(zhí)行真正的指令系列)。MCS-51系統(tǒng)中所有指令都不超過3個字節(jié)，而且有很多單字節(jié)指令。當(dāng)程序彈飛到某一條單字節(jié)指令上時，便自動納入正軌。當(dāng)彈飛到某一雙字節(jié)或三字書指令上時，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯。因此，應(yīng)多采用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵的地方人為地插入一些單字節(jié)指令(NOP)，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重復(fù)書寫，這便是指令冗余。在雙字節(jié)和三字節(jié)指令之后插入兩條NOP指令，可保護其后的指令不被拆散。或者說，某指令前如果插入兩條NOP指令，則這條指令就不會被前面沖下來的失控程序拆散，并將被完整執(zhí)行，從而使程序走上正軌。但不能加入太多的冗余指令，以免明顯降低程序正常運行的效率。因此，在一些對程序流向起決定作用的指令之前插入兩條NOP指令，保證彈飛的程序迅速納入正確的控制軌道。此類指令有：RET、RETI、LCALL、SJMP、JZ、CJNE等。在某些對系統(tǒng)工作狀態(tài)至關(guān)重要的指令(如SETBEA之類)前也插入兩條NOP指令，以保證被正確執(zhí)行。上述關(guān)鍵指令中RET和RETI本身即為單字書指令，可以直接用其本身來代替NOP指令，但有可能增加潛在危險，不如NOP指令安全。4)軟件陷阱指令冗余使彈飛的程序安定下來是有條件的，首先彈飛的程序必須落到程序區(qū)，其次必須執(zhí)行到冗余指令。當(dāng)彈飛的程序落到非程序區(qū)(如EPROM中未使用的空間、程序中的數(shù)據(jù)表格區(qū))時前一個條件即不滿足，當(dāng)彈飛的程序在沒有碰到冗余指令之前，已經(jīng)自動形成一個死循環(huán)，這時第二個條件也不滿足。對付前一種情況采取的措施就是設(shè)立軟件陷阱，對于后一種情況采取的措施是建立程序運行監(jiān)視系統(tǒng)(WATCHDOG)。所謂軟件陷阱，就是一條引導(dǎo)指令，強行將捕獲的程序引向?qū)Τ绦虺鲥e進行處理的程序。如果我們把這段程序的入口標(biāo)號稱為ERR的話，軟件陷阱即為一條LJMPERR指令；為加強其捕捉效果，一般還在它前面加兩條NOP指令，因此，真正的軟件陷阱由三條指令構(gòu)成：NOPNOPLJIMPERR軟件陷阱安排在下列四種地方：(1)未使用的中斷向量區(qū)。當(dāng)干擾使未使用的中斷開放，并激活這些中斷時，就會進一步引起混亂。如果在這些地方布上陷阱，就能及時捕捉到錯誤中斷。(2)未使用的大片ROM空間。對于剩余的大片未編程的ROM空間，一般均維持原狀(OFFH)，OFFH對于指令系統(tǒng)，是一條單字節(jié)指令(MOVR7,A)，程序彈飛到這一區(qū)域后將順流而下，不再跳躍(除非受到新的干擾)，只要每隔一段設(shè)置一個陷阱，就一定能捕捉到彈飛的程序。軟件陷阱一定要指向出錯處理過程ERR。我們將ERR字排在0030H開始的地方，程序不管怎樣修改，編譯后ERR的地址總是固定的(因為它前面的中斷向量區(qū)是固定的)。這樣我們就可以用0000020030五個字節(jié)作為陷阱來填充ROM中的未使用空間，或者每隔一段設(shè)置一個陷阱(020030)，其它單元保持0FFH不變。(3)表格。有兩類表格，一類是數(shù)據(jù)表格，供MOVCA,@A+PC指令MOVCA,@A+DPTR指令使用，其內(nèi)容完全不是指令。另一類是散轉(zhuǎn)表格，供JMP@A+DPTR指令使用，其內(nèi)容為一系列的三字節(jié)指令LJMP或兩字節(jié)指令A(yù)JMP。由于表格內(nèi)容和檢索值有一一對應(yīng)關(guān)系，在表格中間安排陷阱將會破壞其連續(xù)性和對應(yīng)關(guān)系，只能在表格的最后安排五字節(jié)陷(NOPNOPLJMPERR)。(4)程序區(qū)。程序區(qū)是由一串串執(zhí)行指令構(gòu)成的，在這些指令串之間常有一些斷裂點，正常執(zhí)行的程序到此便不會繼續(xù)往下執(zhí)行了，這類指令有JMP、RET等。這時PC的值應(yīng)發(fā)生正常跳變。如果還要順次往下執(zhí)行，必然就出錯了。當(dāng)然，彈飛來的程序剛好落到斷裂點的操作數(shù)上或落到前面指令的操作數(shù)上(又沒有在這條指令之前使用冗余指令).則程序就會越過斷裂點，繼續(xù)往前沖。我們在這種地方安排陷阱之后，就能有效地捕捉住它，而又不影響正常執(zhí)行的程序流程.由于軟件陷阱都安排在程序正常執(zhí)行不到的地方，故不會影響程序執(zhí)行效率。

第六章結(jié)論本課題是結(jié)合工程技術(shù)改造實際進行研究，對板材的全自動剪切生產(chǎn)控制系統(tǒng)進行設(shè)計與調(diào)試。通過對控制系統(tǒng)和控制理論的國內(nèi)外發(fā)展概況、我國制造業(yè)的現(xiàn)狀及在我國發(fā)展低成本自動化的重要性等方面的介紹，論述了本課題的設(shè)計價值和任務(wù)。說明書完成的主要工作有：1、分析控制系統(tǒng)確定實現(xiàn)方法1)方案選擇考慮中小企業(yè)的實際要求、用戶提出的一些特殊條件、產(chǎn)品的制造成本等原因，本課題沒有使用常規(guī)的PLC控制，而是選擇了單片機為主體的控制系統(tǒng)。2)總體方案設(shè)計通過對剪板機的工作原理及硬件結(jié)構(gòu)的分析，提出總體設(shè)想。初步設(shè)計全自動剪板控制系統(tǒng)，擬采用繼電器、電磁離合器為控制元件，控制進料機構(gòu)、剪切機構(gòu)、托架卸料機構(gòu)、送料小車；采用步進電機為執(zhí)行元件控制擋料定長機構(gòu)。3)機械部分設(shè)計分析自動加工過程所需配套執(zhí)行機構(gòu)，根據(jù)功能要求，從經(jīng)濟適用角度給出擋料定長機構(gòu)、托架支撐卸料機構(gòu)和板料進給機構(gòu)等機構(gòu)的設(shè)計思路。4)步進電機的單片機控制考慮經(jīng)濟性，系統(tǒng)采用步進電機控制板料定長。因此分析了步迸電機性能、選用方法和步進電機驅(qū)動電路：研究了步進電機位置速度控制設(shè)計和程序控制流程。5)控制器的總體布置設(shè)想考慮智能控制器的可靠性及安裝的方便性，控制器的硬件設(shè)計分為三部分：主板部分、輸入顯示部分、輸出部分。給出具體實現(xiàn)方案。6)控制器軟件總體設(shè)想整個控制系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計，按鍵功能設(shè)置模塊。設(shè)計斷電保護程序，工作狀態(tài)檢測錯誤恢復(fù)程序，參數(shù)提示輸入及工作中實時顯示程序等。2、根據(jù)功能需要完成控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計制造1)主板電路設(shè)計完成單片機最小控制系統(tǒng)設(shè)計制作。根據(jù)X25045芯片中集成的主要器件的功能，設(shè)計選用它。使之完成系統(tǒng)復(fù)位、斷電數(shù)據(jù)保護和系統(tǒng)檢測。設(shè)計了合理的接口擴展電路，采用了AT89C51與8279芯片的連接電路實現(xiàn)鍵盤輸入和顯示；采用AT89C51與74LS244芯片連接實現(xiàn)輸入接口擴展，采用74LS273芯片實現(xiàn)輸出接口擴展。2)鍵盤顯示電路設(shè)計設(shè)計制作了鍵盤、顯示器與8279芯片的連接電路。該電路是單片機常用的信號輸入輸出配置，實現(xiàn)操作人員與單片機之間的通訊即控制信號輸入和加工參數(shù)加工狀態(tài)顯示。3)輸入信號采集電路設(shè)計設(shè)計制作了數(shù)字量采集電路。采用光電隔離把各個執(zhí)行結(jié)構(gòu)狀態(tài)數(shù)字量信號通過行程開關(guān)進行采集。4)步進電機驅(qū)動電路設(shè)計設(shè)計制作了一種新穎的具有檢測反饋控制環(huán)節(jié)的高低壓驅(qū)動電路。5)輸出控制電路設(shè)計設(shè)計制作了電磁離合器驅(qū)動控制電路，繼電器驅(qū)動控制電路，電磁制動器驅(qū)動控制電路。3、采用模塊化結(jié)構(gòu)完成控制系統(tǒng)軟件設(shè)計編制調(diào)試了控制系統(tǒng)完整的匯編語言控制程序，此文說明了主程序模塊構(gòu)成和主要模塊程序的流程，繪制了詳細(xì)的流程圖。本文通過這次課題研究工作加深了對機電一體化技術(shù)及單片機控制系統(tǒng)體系的認(rèn)識，積累了一定的軟硬件開發(fā)，并培養(yǎng)了理論學(xué)習(xí)和設(shè)計的能力，收獲頗多。

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致謝在大學(xué)四年期間，扎實的學(xué)習(xí)了本專業(yè)的知識，受益匪淺。在此感謝各位老師的辛勤教誨，學(xué)校各位領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷，同學(xué)們的支持。本文在導(dǎo)師李衛(wèi)教授的指導(dǎo)下完成，李教授的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識，豐富的實踐經(jīng)驗和一絲不茍的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象。讓我終身受益。值此論文完成之際，謹(jǐn)向李老師表示深深的謝意！

附錄：英文技術(shù)資料及中文翻譯單片機單片機自動完成賦予它的任務(wù)的過程，也就是單片機執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設(shè)計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應(yīng)著一種基本操作；單片機所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機能自動完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機能識別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計數(shù)器PC（包含在CPU中），在開始執(zhí)行程序時，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，PC在中的內(nèi)容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，可能是1、2或3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTELi960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當(dāng)代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。單片機比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機和其他計算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。單片機又稱單片微控制，它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當(dāng)于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的儲存器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別。單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設(shè)備。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達(dá)到幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機來講是不能接受的。單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的?？梢哉f，二十世紀(jì)跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。現(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。單片機的基本結(jié)構(gòu)單片機由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成1.SCM即單片微型計算機（SingleChipMicrocomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。“創(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。2.MCU即微控制器（MicroControllerUnit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。嵌入式系統(tǒng)單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。單片機的硬件特性1、單片機集成度高。單片機包括CPU、4KB容量的ROM（8031無）、128B容量的RAM、2個16位定時/計數(shù)器、4個8位并行口、全雙工串口行口。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化;3、單片機可靠性高，可工作到10^6~10^7小時無故障;4、處理功能強，速度快。

f基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究HYPERLINK"/detail.htm?30188