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文檔簡介
1、石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計基于單片機的磨床控制系統(tǒng)設(shè)計the design of grinder control system based on mcu 20112011 屆屆 電氣工程電氣工程 系系專專業(yè)業(yè) 電氣工程及其自動化電氣工程及其自動化 學(xué)學(xué)號號 2007627520076275 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 安美霞安美霞 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師 馬馬麗麗 完成日期2011 年 5 月 25 日畢業(yè)設(shè)計成績單畢業(yè)設(shè)計成績單學(xué)生姓名安美霞學(xué)號20076275班級0710-4專業(yè)電氣工程及其自動化畢業(yè)設(shè)計題目基于單片機的磨床控制系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)教師姓名馬麗指導(dǎo)教師職稱高級工程師評 定 成 績指導(dǎo)教師得分評
2、閱人得分答辯小組組長得分成績:院長(主任) 簽字:年 月 日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題目仙人洞站執(zhí)行組電路設(shè)計(一)學(xué)生姓名田習(xí)席學(xué)號20086500班級0810-3專業(yè)電氣工程及其自動化承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位電氣工程系導(dǎo)師姓名趙晴導(dǎo)師職稱工程師1、設(shè)計內(nèi)容1.按照技規(guī)要求分析站場設(shè)計的合理性。2.依據(jù)給定站場對 6502 電氣集中的執(zhí)行組電路(8 線-15 線)進行設(shè)計。二、設(shè)計條件: 提供仙人洞站站場信號平面圖一張()1根據(jù)要求設(shè)計磨床控制系統(tǒng)。2要求系統(tǒng)具有手動和自動兩種工作方式:手動工作方式下,要能根據(jù)工藝要求實現(xiàn)對磨削厚度的設(shè)定,可單獨控制每個電機的啟動、停止和調(diào)速;自動方式下,自動加
3、工時能自動實現(xiàn)各個電機啟動、調(diào)速和停止,從而實現(xiàn)管道磨削的自動控制。3要求顯示磨刀進給的實際行程、每次的實際進刀量和當前進刀次數(shù)。4編寫程序并調(diào)試仿真通過。三、主要技術(shù)指標1主軸電機為三相籠型異步電動機,由變頻器控制,電機速度和旋轉(zhuǎn)方向可以通過單片機或旋鈕對變頻器的控制來實現(xiàn)。2磨刀進給電機為三相籠型異步電動機,由變頻器控制,具有快進、快退、慢進、慢退四種速度,通過單片機可以根據(jù)工藝要求實現(xiàn)高、低速切換。3磨刀電機為三相籠型異步電動機,不需要調(diào)速,通過單片機控制可以實現(xiàn)電機的啟動和停止。4系統(tǒng)有手動和自動兩種工作方式。5需要設(shè)置功能鍵和數(shù)字鍵來設(shè)置參數(shù)。6無論哪種工作方式都能顯示磨刀進給的實際
4、行程(9999.9mm)、每次的實際進刀量(0.19.9mm)和當前進刀次數(shù)(19 次) 。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻1單片微型計算機原理及接口技術(shù) 高峰 科學(xué)出版社2電機原理及拖動 彭鴻才 機械工業(yè)出版社五、進度計劃1第 1 周第 2 周 調(diào)研、收集材料,完成開題報告2第 3 周第 5 周 分析、確定方案 3第 6 周第 11 周 設(shè)計系統(tǒng)、編寫單片機程序 4第 12 周第 15 周 撰寫論文5第 16 周 完善論文,答辯教研室主任簽字時間年 月 日畢業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計開題報告題目基于單片機的磨床控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名安美霞學(xué)號20076275班級0710-4專業(yè)電氣工程及其自動化一、本課
5、題研究背景十八世紀 30 年代,為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機和機械等零件淬硬后的加工,英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。1876 年在巴黎博覽會展出的美國布朗-夏普公司制造的萬能外圓磨床,是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機械。磨床是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進行磨削加工,主要類型有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、坐標磨床、無心磨床、平面磨床、砂帶磨床、導(dǎo)軌磨床、工具磨床、多用磨床、專用磨床等。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1900 年前后,人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應(yīng)用,對磨床的發(fā)展有很大的推動作用。到了 1920 年前后,無心磨床、雙端面磨床和超精加工機床等相
6、繼制成使用;50 年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床;60 年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達 6080m/s 的高速磨床和大切深、緩進給磨削平面磨床;70 年代,采用微處理機的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。微處理機的數(shù)字控制使磨床的磨削速度具有一致的信號,可以按照指令信號進刀,從程序上就可以控制整個操作流程,具有多功能,高性能,高速度,低功耗的優(yōu)點。三、研究方案1主軸電機通過單片機控制繼電器,由繼電器的常開觸點分別控制變頻器的正反轉(zhuǎn)的外部輸入端子,從而實現(xiàn)對電機正反轉(zhuǎn)的控制,主軸旋轉(zhuǎn)的速度由電位器進行調(diào)節(jié)。主軸速度的檢測采用霍爾元件。磨刀進給電機是由單片機控制繼電器,繼電器
7、的常開觸點控制變頻器的外部輸入端子,從而具有快進、快退、慢進和慢退四種速度。磨刀小車的位移采用編碼器進行檢測。磨刀電機采用中間繼電器和接觸器實現(xiàn)對三相異步電動機的控制,從而實現(xiàn)電機的啟動和停止。2數(shù)字鍵的設(shè)定,采用智能按鍵,即設(shè)定三個按鍵,一個作為設(shè)定鍵,一個作為數(shù)值的設(shè)置鍵,一個作為設(shè)定數(shù)值的移位鍵。數(shù)碼顯示采用兩個四位的七段數(shù)碼管,采用動態(tài)掃描的方法顯示。外擴一片 8155 芯片來擴展 i/o 接口。在程序的設(shè)計中由于按鍵比較多,因此采用行列矩陣式鍵盤,利用這種行列矩陣式需要 n 個行線和 m 個列線,即可組成 mn 個按鍵的鍵盤。3使用 keil c 軟件編寫、調(diào)試程序,調(diào)試完成后用 p
8、roteus 進行仿真。四、預(yù)期達到效果可以實現(xiàn)手動和自動兩種工作方式的切換。手動方式下可以根據(jù)工藝要求實現(xiàn)對磨削厚度的設(shè)定,單獨控制各個電機的啟動、停止和調(diào)速;自動方式下可以實現(xiàn)管道磨削的自動控制。通過設(shè)置的功能鍵和數(shù)字鍵來設(shè)置參數(shù)。數(shù)碼管可以顯示設(shè)定的參數(shù)并且顯示加工過程中磨刀進給的實際行程、每次的實際進刀量和當前進刀次數(shù)。指導(dǎo)教師簽字時 間年 月 日摘要本課題是以單片機為控制芯片,設(shè)計了磨床控制系統(tǒng)。磨床是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床。磨床控制系統(tǒng)分為手動方式和自動方式。在手動方式下,可以根據(jù)工藝要求設(shè)定磨削厚度,單獨控制各個電機;在自動方式下,可以實現(xiàn)管道的自動磨削控制。在設(shè)置
9、磨刀進給的總行程、磨刀在低速時的進刀次數(shù)和進刀量的數(shù)值大小時,采用智能按鍵,即一個按鍵作為數(shù)值大小的設(shè)定,另一個按鍵作為數(shù)值的移位設(shè)定鍵,這樣就可以避免設(shè)置過多的數(shù)值鍵,從而簡化了程序的設(shè)計。該系統(tǒng)是以單片機 c51 語言為基本工具,在 keil vision 4 軟件環(huán)境下編寫和調(diào)試程序,利用 proteus 軟件進行磨床控制系統(tǒng)的仿真,模擬磨床的操作流程,可以完成手動方式和自動方式的操作,并且可以實現(xiàn)兩種操作方式的切換。關(guān)鍵詞:單片機磨床智能按鍵c51proteusabstractthe subject designs grinder control system based on a s
10、ingle chip microcomputer, which is used as the main control. using abrasive tools, grinders grind the surface of the work piece. grinder control system consists of manual mode and automatic mode. in manual mode, we can set the thickness of the work piece grinded according to the different technologi
11、cal requirements and control the motors separately. in automatic mode, it can achieve grinding the pipeline automatically. when setting feed motor displacement, sharpening motor feeding times and feeding volume at low speed, we design two smart-keys. one is used for controlling the setting values; a
12、nother is for moving the next setting values. in this way, we can set up as few value keys as possible, which simplify the design of the program.this system is based on mcu c51 language. keil vision 4 platform is used to program and debug. proteus platform is used to simulate the operation of the gr
13、inder. the program can complete the manual and automatic operations and switch the two operations.key words: mcugrindersmart-keyc51proteusi目錄第 1 章磨床的背景及發(fā)展11.1磨床的背景11.2磨床的發(fā)展1第 2 章磨床系統(tǒng)的設(shè)計要求及方案22.1磨床系統(tǒng)設(shè)計要求22.2設(shè)計方案2第 3 章系統(tǒng)設(shè)計43.1系統(tǒng)主要組成43.2單片機芯片43.2.1p0p3 輸入/輸出引腳53.2.2控制信號引腳63.3并行口擴展63.3.18155 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及地址分配63
14、.3.28155 的命令控制字73.4電機和變頻器83.5霍爾元件83.6編碼器93.7鍵盤93.8顯示10第 4 章電氣接線及原理圖114.1電氣接線114.2系統(tǒng)原理圖11第 5 章軟件設(shè)計及調(diào)試125.1軟件設(shè)計125.1.1主程序模塊125.1.2led 顯示模塊135.1.3按鍵查詢模塊145.1.4鍵值判斷模塊155.1.5按鍵設(shè)定模塊165.1.6磨刀進給小車自動停止模塊185.1.7手動程序模塊195.1.8自動程序模塊205.1.9外部中斷模塊215.2軟件調(diào)試22ii第 6 章系統(tǒng)仿真236.1仿真軟件 proteus236.2程序的調(diào)試與仿真23第 7 章結(jié)論與展望24參
15、考文獻25致謝26附錄27附錄 a外文資料27附錄 b電氣接線圖38附錄 c系統(tǒng)原理圖39附錄 d程序40石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文1第 1 章磨床的背景及發(fā)展1.1磨床的背景十八世紀 30 年代,為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機和機械等零件淬硬后的加工,英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當時現(xiàn)成的機床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的。它們結(jié)構(gòu)簡單,剛度低,磨削時易產(chǎn)生振動,要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。1876 年在巴黎博覽會展出的美國布朗-夏普公司制造的萬能外圓磨床,是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機械。磨床是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床
16、。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削,也能進行高效率的磨削。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進行磨削加工,主要類型有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、坐標磨床、無心磨床、平面磨床、砂帶磨床、導(dǎo)軌磨床、工具磨床、多用磨床、專用磨床等1。1.2磨床的發(fā)展作為現(xiàn)代制造技術(shù)之一,磨床在現(xiàn)代制造領(lǐng)域中占有重要地位。1900 年前后,人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應(yīng)用,對磨床的發(fā)展有很大的推動作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展,各種不同類型的磨床相繼問世。自動測量裝置于 1908 年開始應(yīng)用到磨床上。到了 1920 年前后,無心磨床、雙端面磨床、輥磨床、導(dǎo)軌磨床,研磨機和超精加工機床等相繼制成使用;50 年代又出現(xiàn)了
17、可作鏡面磨削的高精度外圓磨床;60 年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達 6080m/s 的高速磨床和大切深、緩進給磨削平面磨床;70 年代,采用微處理機的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。微處理機的數(shù)字控制使磨床的磨削速度具有一致的信號,可以按照指令信號進刀,方便快捷,從程序上就可以控制整個操作流程,具有多功能,高性能,高速度,低功耗的優(yōu)點2。數(shù)控磨床可以實現(xiàn)多品種的中、小批量生產(chǎn)自動化,可以提高生產(chǎn)效率,減少成本,提高加工精度。自動測量反饋和數(shù)字顯示裝置的應(yīng)用提高了機床自動化程度,節(jié)省了輔助時間,減少勞動強度。磨床是金屬切削行業(yè)的一個重要分支,隨著工業(yè)的發(fā)展,對機械零件的加工精度及表
18、面粗糙度的要求日益提高,磨削加工顯得更加重要。尤其在汽車、電力、船舶、冶金、軍工、航空航天等行業(yè),數(shù)控磨床發(fā)揮著石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文2越來越大的作用。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文3第 2 章磨床系統(tǒng)的設(shè)計要求及方案2.1磨床系統(tǒng)設(shè)計要求(1)用單片機控制磨刀電機、磨床小車電機和主軸電機的速度和位置,實現(xiàn)管道磨削的自動控制,要能根據(jù)工藝要求實現(xiàn)對磨削厚度的設(shè)定。電機采用三相籠型異步電動機,其中主軸電機由變頻器控制正/反轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)速度,旋轉(zhuǎn)速度從 0 到額定轉(zhuǎn)速之間可調(diào),用電位器調(diào)節(jié);磨刀電機只控制電機的起動和停止,只能單方向旋轉(zhuǎn),不用調(diào)速;磨刀進給電機由變頻器控制,具有快進、快退、慢進
19、、慢退四種速度。(2)要求系統(tǒng)具有手動和自動兩種工作方式:手動工作方式下,可單獨控制每個電機的啟動、停止和調(diào)速;自動方式下,自動加工時能自動實現(xiàn)各個電機啟動、調(diào)速和停止。(3)需要設(shè)置功能鍵和數(shù)字鍵來設(shè)置參數(shù)。磨刀進給總行程,單位:mm;設(shè)定范圍:9999.9mm。磨刀進給低速時每次進刀量,單位:mm;設(shè)定范圍:0.19.9mm。磨刀進給低速時總進刀次數(shù),單位:次;設(shè)定范圍:19 次。用數(shù)碼管顯示設(shè)定的參數(shù);用數(shù)碼管顯示加工過程中磨刀進給的實際行程、每次的實際進刀量、當前進刀次數(shù);用 led 指示燈指示各電機工作狀態(tài):運行時綠燈亮,否則綠燈滅。(4)編寫程序并調(diào)試仿真通過。2.2設(shè)計方案主軸電
20、機是通過單片機控制兩個繼電器,由繼電器的常開觸點分別控制變頻器的正反轉(zhuǎn)的外部輸入端子,從而實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)的控制。主軸旋轉(zhuǎn)的速度由電位器進行調(diào)節(jié),可以實現(xiàn)無級變速。主軸速度的檢測采用霍爾元件,采用外部中斷的方式,中斷 n 次后主軸轉(zhuǎn)過一圈,在自動的工作方式下,每次磨刀小車電機停止時啟動進行主軸圈數(shù)的檢測。磨刀小車電機是通過單片機控制繼電器,由繼電器的常開觸點控制變頻器的外部輸入端子,從而具有快進、快退、慢進、慢退四種速度。磨刀小車的位移采用編碼器進行檢測,即單片機在固定的時間內(nèi)對脈沖數(shù)進行讀取、累加并轉(zhuǎn)換成毫米單位后就可以得到磨刀小車的位移。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文4磨刀電機只需控制電機的
21、啟動和停止,單方向的旋轉(zhuǎn)。采用中間繼電器和接觸器實現(xiàn)對三相異步電動機的控制,從而實現(xiàn)電機的啟動和停止。功能鍵和數(shù)字鍵的設(shè)定,采用智能按鍵,即設(shè)定三個按鍵,一個作為設(shè)定鍵,一個作為數(shù)值的設(shè)置鍵,一個作為設(shè)定數(shù)值的移位鍵。數(shù)值的移位鍵和數(shù)值的設(shè)定鍵采用外部中斷的方式。數(shù)據(jù)的顯示采用兩個四位一體的 led 數(shù)碼管,前四位顯示磨刀進給的實際行程,后四位顯示當前的進刀次數(shù)和每次的實際進刀量。進刀次數(shù)和進刀量之間采用-作為間隔符。為了減少驅(qū)動電路,采用動態(tài)掃描的方法顯示。由于 89c51 的 i/o 口數(shù)量有限,所以外擴一片 8155 芯片來擴展 i/o 接口。利用外擴的 8155 i/o 口驅(qū)動顯示電路
22、。由于在系統(tǒng)設(shè)計中按鍵比較多,因此采用行列矩陣式鍵盤,這樣就可以減少鍵盤與單片機接口時所占用的 i/o 口線的數(shù)目。利用這種行列矩陣式需要 n 個行線和 m 個列線,即可組成 mn 個按鍵的鍵盤。采用單片機 c51 語言,在 keil vision 4 軟件環(huán)境下進行程序的編寫和調(diào)試,采用 proteus 軟件進行磨床系統(tǒng)的仿真,并觀察仿真結(jié)果。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文5第 3 章系統(tǒng)設(shè)計3.1系統(tǒng)主要組成磨床控制系統(tǒng)主要由單片機、并行口擴展、磨刀電機、磨刀進給電機、主軸電機、變頻器、鍵盤、顯示、霍爾元件、編碼器幾部分組成。系統(tǒng)框圖如圖 3-1 所示。圖 3-1系統(tǒng)框圖3.2單片機芯片單
23、片機作為磨床系統(tǒng)的控制中心,根據(jù)磨床系統(tǒng)的控制特點和仿真軟件的類型,選用 at89c51 型號的單片機。at89c51 是一個 8 位的 cpu,具有 4k rom 程序存儲器,128b ram 數(shù)據(jù)存儲器,可尋址 64kb 外部數(shù)據(jù)存儲器和 64kb 外部程序存儲器的控制電路,兩個 16位的定時/計數(shù)器,一個可編程全雙工串行接口,5 個中斷源、2 個優(yōu)先級嵌套中斷石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文6結(jié)構(gòu),4 個 8 位的并行雙向口,32 條可編程的 i/o 線,各個雙向口的每一位均由鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖組成3。at89c51 芯片引腳如圖 3-2 所示。圖 3-2at89c51 引腳圖3
24、.2.1p0p3 輸入/輸出引腳 p0 口具有雙重功能:(1)可以作為輸入/輸出口,外接輸入/輸出設(shè)備。由于p0 為開漏輸出,在作為通用 i/o 使用時,需要在外部接上拉電阻;(2)在有外接存儲器和 i/o 接口時常作為低八位地址/數(shù)據(jù)總線,即低八位地址與數(shù)據(jù)分時使用p0 口。此時低八位地址由 ale 信號的下跳沿使它鎖存到外部地址鎖存器中,傳送數(shù)據(jù)信息4。p1 口具有單一的接口功能,p1 口的每一位都可以作為可編程的輸入或輸出口線。p2 口具有雙重功能:(1)作為輸入口或輸出口使用,外接輸入/輸出設(shè)備;(2)在有外接存儲器和 i/o 接口時,作為系統(tǒng)地址總線,輸出高八位地址,與 p0口的低八
25、位地址一起組成 16 位地址總線。p3 口為雙重功能口:(1)可以作為輸入/輸出口,外接輸入/輸出設(shè)備;(2)作為第二功能使用時,每一位的定義如表 3-3 所示。表 3-3p3 口的第二功能p3 口各位第二功能p3.0rxd(串行輸入)p3.1txd(串行輸出)p3.2int0(外部中斷 0 輸入)p3.3int1(外部中斷 1 輸入)石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文7p3.4t0(定時器 0 外部計數(shù)器脈沖輸入)p3.5t1(定時器 1 外部計數(shù)器脈沖輸入)p3.6rd(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號)p3.7wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號)石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文83.2.2控制信號引腳al
26、e:地址鎖存允許線,配合 p0 口引腳的第二功能使用。ea:片外存儲器訪問選擇線,可以控制使用片內(nèi) rom 還是片外 rom。等于1,則允許使用片外 rom;等于 0,則只使用片外 rom。psen :片外 rom 選通線,在訪問片外 rom 時,系統(tǒng)自動產(chǎn)生一個負脈沖,作為片外 rom 芯片的讀選通信號。rst:復(fù)位線,可以使 89c51 處于復(fù)位工作狀態(tài)。通常 89c51 有自動復(fù)位和人工按鍵復(fù)位兩種。3.3并行口擴展用 8155 芯片擴展并行接口。8155 片內(nèi)具有 256 字節(jié)的靜態(tài) ram,2 個 8 位、1 個 6 位的可編程并行 i/o 接口,1 個 14 位的減法計數(shù)器,以及一
27、個地址鎖存器5。3.3.18155 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及地址分配圖 3-48155 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖8155 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 3-4 所示,ad0ad7 為三態(tài)地址/數(shù)據(jù)線,可以與89c51 單片機總線直接相連。由于 8155 片內(nèi)有地址鎖存器,由總線送來的地址信號在地址鎖存允許信號 ale 下降沿予以鎖存。256字節(jié)靜態(tài)ram14位定時計數(shù)器abcad0ad7aleresrttimer intimer outa口pa0pa7pb0pb7pc0pc5vcc(+5v)vss(gnd)b口c口io/mcewrrd石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文98155 pa 和 pb 口為 8 位并行 i/o 口,pc 口為 6
28、 位并行 i/o 口。pa、pb 口可以工作于基本的 i/o 方式和選通 i/o 方式,而 pc 口只能工作在基本的 i/o 方式。當pa 或 pb 口工作在選通 i/o 方式時,pc 口部分或全部口用作 pa 或 pb 口的聯(lián)絡(luò)信號。timerin 為片內(nèi)定時/計數(shù)器的輸入時鐘信號。timerout 為計數(shù)器計滿回零后的輸出信號。reset 為復(fù)位信號,高電平有效,復(fù)位后各端口處于基本的輸入輸出狀態(tài)。mi/o為端口/存儲器的選擇信號。8155 地址分配如表 3-5 所示。當mi/o為 1 時,片內(nèi)端口及定時/計數(shù)器的地址由 ad0ad2 編碼確定。當mi/o為0 時,選中片內(nèi) ram 00h
29、ffh 256 個單元。rd 和wr 用來讀寫片內(nèi) ram 和實現(xiàn)數(shù)據(jù)由 i/o 端口輸入/輸出操作信號5。表 3-58155 地址分配mi/oad0ad1ad2000命令/狀態(tài)口001pa口010pb 口011pc 口100time 低八位1(i/o 口)101time 高八位0(存儲器)ad0ad700hffh內(nèi)部 ram3.3.28155 的命令控制字8155 的命令控制字包含對定時器/計數(shù)器、并行口和中斷控制,其命令控制字格式如表 3-6 所示。表 3-68155 命令控制字格式tm2tm1iebieapppbpatmer工作方式b 口中斷允/禁a 口中斷允/禁i/o 端口的工作方式b
30、 口i/oa 口i/opa、pb 分別用來選擇 a 口和 b 口是輸入還是輸出:置 1,選擇輸出方式;置0,選擇輸入方式。iea、ieb 分別用來選擇 a 口和 b 口是允許中斷還是禁止中斷:置 1,選擇允許中斷;置 0,選擇禁止中斷。p、p用來選擇并行口的工作方式,并行口的工作方式如表 3-7 所示。表 3-7并行口工作方式pp工作方式00pa、pb 為基本的 i/o 方式,pc 為輸入方式11pa、pb 為基本的 i/o 方式,pc 為輸出方式石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文1001pa、pb 為基本的 i/o 方式,pc 為選通 i/o 方式,pc2pc0 為 a 口聯(lián)絡(luò)信號10pa、pb
31、 為選通 i/o 方式,pc 為聯(lián)絡(luò)信號石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文113.4電機和變頻器磨床系統(tǒng)電氣部分主要包括一個主軸電機、一個磨刀電機、一個磨刀進給電機。根據(jù)系統(tǒng)要求電機全部選用三相籠型異步電動機。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置,把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電,能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因素、過流/過壓/過載保護等功能6。在系統(tǒng)的設(shè)計中選用兩個變頻器,一個變頻器采用外部控制的方式控制主軸電機的正/反轉(zhuǎn),用電位器調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度,從 0 到額定轉(zhuǎn)速之間可調(diào);另一個變頻器采用外部控制的方式
32、,控制磨刀進給電機。變頻器選擇三菱 fr-a540 型變頻器。變頻器外部接線端子如圖 3-8 所示7。圖 3-8變頻器外部接線端子3.5霍爾元件霍爾元件是一種磁敏元件,利用霍爾效應(yīng)制成的半導(dǎo)體,多用于電機轉(zhuǎn)速的測量。使用霍爾元件檢測主軸轉(zhuǎn)過的圈數(shù),主軸每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn),產(chǎn)生 n 個脈沖,當單片機每檢測到 n 個脈沖,就可以認為主軸轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)?;魻栐Y(jié)構(gòu)比較簡單,它由霍爾片、4 根引線和殼體組成?;魻柶且粔K矩形半導(dǎo)體單晶薄片,在長度上焊有兩根控制電流端引線 a 和 b。它們在薄片上的焊點稱為激勵電極,在薄片的兩側(cè)端面的中央以點的形式對稱焊接 c 和 d 兩根引出線,rststfstrrhrl正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)
33、高速低速頻率設(shè)定電位器mfr-a540uvw三相電源cm石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文12它們在薄片上的焊點稱為霍爾電極。霍爾效應(yīng)是指當載流導(dǎo)體處于與電流相垂直的磁場時,在其兩端產(chǎn)生電位差,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?;魻栃?yīng)的產(chǎn)生是由于運動電荷受磁場中洛侖茲力的作用。使用霍爾傳感器獲得脈沖信號,在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上磁鋼,讓霍爾開關(guān)靠近磁鋼,就有信號輸出,轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時,就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。在圓周上粘上一粒磁鋼,可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周,獲得一個脈沖輸出。因此根據(jù)脈沖數(shù)目,就可以檢測主軸轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。3.6編碼器編碼器是將機械轉(zhuǎn)動的位移轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號式的傳感器,在測量方面應(yīng)用廣泛,具有精度高,分辨率高,可靠
34、性高的特點。使用編碼器進行檢測磨刀進給小車行程,磨刀進給小車每前進/后退 1mm 對應(yīng) m 個脈沖。程序處理上,單片機在固定時間對脈沖數(shù)進行讀取、累加并轉(zhuǎn)換成毫米單位后就可以得到磨刀進給小車的行程。在程序仿真時,設(shè)定脈沖當量為 0.2mm/mp,即一個脈沖對應(yīng) 0.2mm。編碼器從結(jié)構(gòu)上分碼盤式和增量式,在測量中采用的是增量式編碼器。增量式光電編碼器是碼盤隨位置的變化輸出一系列的脈沖信號,然后根據(jù)位置變化的方向用計數(shù)器對脈沖進行加/減計數(shù),以此達到位置檢測的目的。它是由光源、透鏡、主光柵碼盤、鑒向盤、光敏元件和電子線路組成。增量式光電編碼器的工作原理是由旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動帶動在徑向有均勻窄縫的主光柵碼
35、盤旋轉(zhuǎn),在主光柵碼盤的上面有與其平行的鑒向盤,在鑒向盤上有兩條彼此錯開90相位的窄縫,并分別由光敏二極管接收主光柵碼盤透過來的信號。工作時,鑒向盤不動,主光柵碼盤隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),光源經(jīng)透鏡平行射向主光柵碼盤,通過主光柵碼盤和鑒向盤后由光敏二極管接收相位差 90的近似正弦信號,再由邏輯電路形成轉(zhuǎn)向信號和計數(shù)脈沖信號。為了獲得絕對位置角,在增量式光電編碼器有零位脈沖,即主光柵每旋轉(zhuǎn)一周,輸出一個零位脈沖,使位置角清零8。3.7鍵盤鍵盤是單片機應(yīng)用系統(tǒng)最常用的輸入設(shè)備,操作人員可以通過鍵盤向單片機系統(tǒng)輸入指令、地址、數(shù)據(jù),實現(xiàn)簡單的人機通訊。在磨床控制系統(tǒng)中,由于獨立按鍵比較多,為了避免占用太多的 i/
36、o 口線,把按鍵做成鍵盤,鍵盤排列成行列矩陣式。每一個行線和列線的交叉處不相通,是通過一個按鍵連通的。行線由單片機的 p1.0p1.3 控制,列線由單片機的 p1.4p1.6石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文13控制,組成 43 的 12 個按鍵的鍵盤。由于 at89c51 單片機的 p1 口在內(nèi)部有上拉電阻,因此外部的上拉電阻可省略。3.8顯示系統(tǒng)的顯示模塊采用 led 數(shù)碼管顯示。led 數(shù)碼管選用共陽極數(shù)碼管,即陰極接低電平的發(fā)光二極管就可以導(dǎo)通點亮,接高電平的不亮。數(shù)碼管的顯示需要兩組信號控制,一組是字段輸出口的字形代碼,用來控制顯示的字形;另一組是位輸出口的控制信號,用來選擇第幾個數(shù)碼管
37、顯示,稱為位選。數(shù)碼管的位選和段選由擴展的并行接口 8155 芯片控制。數(shù)碼管的顯示采用動態(tài)掃描的方法。動態(tài)掃描是單片機系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式。輪流選通數(shù)碼管的公共端,使各個數(shù)碼管輪流點亮。這種方式不但能提高數(shù)碼管的發(fā)光效率,而且由于各個數(shù)碼管的字段線是并聯(lián)使用的,從而可以簡化硬件電路圖。在輪流點亮的過程中,每個數(shù)碼管點亮的時間是極為短暫的(約1ms) ,但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng),盡管實際上各個數(shù)碼管并非同時點亮,但只要掃描速度足夠快,給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。當顯示完一位后,開始顯示下一位時,需要將數(shù)碼管的位選關(guān)閉,不然同時選通幾個數(shù)碼管,就會出現(xiàn)亂碼顯
38、示9。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文14第 4 章電氣接線及原理圖4.1電氣接線電氣接線圖見附錄 b,變頻器的外部接線說明如表 4-1 所示。表 4-1變頻器的外部接線繼電器常開觸點變頻器的外部端子功能ka1stf(變頻器 1 正轉(zhuǎn)端子)控制主軸電機的正轉(zhuǎn)ka2str(變頻器 1 反轉(zhuǎn)端子)控制主軸電機的反轉(zhuǎn)ka3stf(變頻器 2 正轉(zhuǎn)端子) 控制磨刀進給電機的正轉(zhuǎn)ka4str(變頻器 2 反轉(zhuǎn)端子) 控制磨刀進給電機的反轉(zhuǎn)ka5rh (變頻器 2 高速端子) 控制磨刀進給電機的加速ka6rl (變頻器 2 低速端子) 控制磨刀進給電機的減速4.2系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)原理圖見附錄 c,89c51
39、 和 8155 的 i/o 分配說明如表 4-2 所示。表 4-289c51 和 8155 i/o 分配89c51 i/o 口控制功能8155 i/o 口控制功能p1.0p1.3鍵盤的行線 pa0pa7位選控制p1.4p1.6鍵盤的列線 pb0pb7段選控制p0.0p0.7連接 8155 ad0ad7pc0控制繼電器 ka1p3.0控制繼電器 ka7pc1控制繼電器 ka2p3.1手動方式標志pc2控制繼電器 ka3 p3.2/int0外接中斷脈沖pc3控制繼電器 ka4 p3.3/int1外接中斷脈沖pc4控制繼電器 ka5p3.4/t0外接磨刀進給電機的脈沖pc5控制繼電器 ka6p3.5
40、/t1外接主軸電機的脈沖石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文15第 5 章軟件設(shè)計及調(diào)試5.1軟件設(shè)計本系統(tǒng)的軟件主要包括主程序模塊、自動程序模塊、手動程序模塊、led 顯示模塊、外部中斷模塊、按鍵查詢模塊、鍵值判斷模塊、按鍵設(shè)定模塊、磨刀進給電機的自動停止模塊。程序見附錄 d。5.1.1主程序模塊圖 5-1主程序流程圖主程序流程圖如圖 5-1 所示。進入主程序后調(diào)用顯示模塊和按鍵掃描模塊,然后進行按鍵的判斷,如果是手動按鍵,就調(diào)用手動程序。如果不是手動按鍵,判斷調(diào)用顯示模塊是自動按鍵或自動標志為1嗎?設(shè)定成功嗎?調(diào)用自動程序開始按鍵掃描是手動按鍵嗎?調(diào)用手動程序yyynnn石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢
41、業(yè)論文16是不是自動按鍵或者自動標志是否為 1,如果滿足條件,就調(diào)用自動程序。如果不滿足條件,就返回繼續(xù)掃描按鍵。5.1.2led 顯示模塊圖 5-2顯示程序流程圖磨刀進給的總行程、磨刀進給低速時每次進刀量、磨刀進給低速時進刀次數(shù)通過 led 數(shù)碼管顯示。顯示程序流程圖如圖 5-2 所示。開始閃爍標志置1嗎?初始化顯示參數(shù)取顯示數(shù)據(jù)輸出段碼是當前顯示位閃爍嗎?進入閃爍的設(shè)定輸出位選通信號指向下一顯示數(shù)據(jù)延時關(guān)閉所有位顯示8位數(shù)據(jù)顯示完嗎?yyynnn返回石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文17在進行磨刀進給的總行程、磨刀進給低速時每次進刀量、磨刀進給低速時進刀次數(shù)的設(shè)定時,為了方便觀察數(shù)值的設(shè)定變化
42、,采用閃爍的方式,即當前設(shè)定的數(shù)值閃爍。設(shè)定閃爍變量 set1,如果變量 set1 等于 0 則顯示的數(shù)據(jù)不閃爍,變量 set1等于 1 則當前設(shè)定的數(shù)值閃爍。采用延時的方法,進行數(shù)碼管的選通和關(guān)閉。這樣就可以實現(xiàn)當前設(shè)定數(shù)值的閃爍。對于磨刀進給的總行程、磨刀進給低速時每次進刀量的數(shù)據(jù)顯示帶小數(shù)位,只要讓查表所得的段碼值再與上 0 x7f,就可以點亮相應(yīng)的小數(shù)位。磨刀進給低速時每次進刀量、磨刀進給低速時進刀次數(shù)之間使用間隔符- ,共陽極的段碼為0 xbf。設(shè)定顯示的數(shù)據(jù)依次從左到右為磨刀進給的總行程、磨刀進給低速時進刀次數(shù)、磨刀進給低速時每次進刀量。在其他方式下,顯示的數(shù)據(jù)表示當前磨刀進給的總
43、行程,當前的進刀次數(shù)和當前的進刀量。5.1.3按鍵查詢模塊鍵盤掃描流程圖如圖 5-3 所示。程序中首先進行行掃描,在 p1 口輸出 0 x0f,讀入 p1 口的狀態(tài),進行 temp=temp&0 x0f 運算,即屏蔽高四位,保留低四位,temp 中p1口低四位輸入,讀p1口開始屏蔽高四位,讀入低四位進行行值判斷p1口高四位輸入,讀p1口屏蔽低四位,讀入高四位進行列值判斷nn調(diào)用鍵盤掃描y返回開始讀p1口判斷是否有鍵按下判斷按鍵是否釋放y返回圖 5-3鍵盤掃描流程圖圖 5-4按鍵查詢流程圖石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文18保存了按鍵碼,再或上 0 x0f ,最后取反,則低四位中是 1 的
44、位表示該行有鍵按下,這樣就找到了按下鍵所在的行。如果是第一行,變量 key=1,第二行變量 key第三行變量 key=3,第四行變量 key=4。然后再進行列掃描,在 p1 口輸出 0 xf0,讀入 p1 口的狀態(tài),進行temp=temo&0 xf0 運算,即屏蔽低四位,保留高四位,然后將高四位移到低四位上,或上 0 xf0,最后取反。低四位中是 1 的位表示該列有鍵按下,這樣就可以找到了按鍵所在的列。如果是第一列變量 key=key+0,第二列變量 key=key+4,第三行變量 key=key+8。最終變量 key 的值就是按下鍵所對應(yīng)的順序碼,然后根據(jù)順序碼判別鍵的按下。按鍵查詢
45、流程圖如圖 5-4 所示。按鍵查詢采用程序掃描的方法,首先查詢是否有鍵按下,然后查詢按鍵所在的行列位置,得到相應(yīng)的鍵碼值,最后按鍵的去抖。采用軟件去抖的方法,第一次讀入鍵值后,執(zhí)行相應(yīng)的程序,然后判斷按鍵是否釋放,沒有釋放就一直循環(huán)等待,直到按鍵釋放后,退出按鍵查詢程序。這樣就可以避免多次讀入一個鍵值,實現(xiàn)了按鍵的去抖10。5.1.4鍵值判斷模塊鍵值判斷程序包括清零鍵的鍵值判斷、自動方式的鍵值判斷、啟動鍵的鍵值判斷、設(shè)定鍵的鍵值判斷、磨刀電機的啟動/停止鍵的鍵值判斷、主軸電機正轉(zhuǎn)的啟動/停止鍵的鍵值判斷、主軸電機反轉(zhuǎn)的啟動/停止鍵的鍵值判斷、磨刀進給電機快進的啟動/停止鍵的鍵值判斷、磨刀進給電
46、機快退的啟動/停止鍵的鍵值判斷、磨刀進給電機慢進的啟動/停止鍵的鍵值判斷、磨刀進給電機慢退的啟動/停止鍵的鍵值判斷。通過按鍵掃描程序,如果按鍵變量 key 等于 1,說明按下清零鍵。如果滿足各個電機停止轉(zhuǎn)動,并且磨刀進給小車的位移在清零的條件,則磨刀進給電機快速后退。最后 key 置初值 16,退出按鍵判斷程序。如果按鍵變量 key 等于 2,說明按下設(shè)定鍵,滿足各個電機停止轉(zhuǎn)動條件,就可以將設(shè)定標志 set 置 1,變量 succes 清 0。最后 key 置初值 16,退出按鍵判斷程序。如果按鍵變量 key 等于 3,說明按下主軸電機正轉(zhuǎn)的啟動/停止按鍵。如果滿足反轉(zhuǎn)標志為 zhuf 為
47、0,則進入主軸正轉(zhuǎn)的啟動/停止的設(shè)定。每次進入設(shè)定時,變量zhu 加 1,當變量 zhu 等于 2,變量 zhu 清 0 。如果變量 zhu 等于 0,則主軸正轉(zhuǎn)停止,如果 zhu 等于 1 則主軸正轉(zhuǎn)。最后 key 置初值 16,退出按鍵判斷程序。如果按鍵變量 key 等于 4,說明按下主軸電機反轉(zhuǎn)的啟動/停止按鍵。如果滿足石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文19正轉(zhuǎn)標志為 zhu 為 0,則進入主軸正轉(zhuǎn)的啟動/停止的設(shè)定。每次進入設(shè)定時,變量zhuf 加 1,當變量 zhuf 等于 2,變量 zhuf 清 0。如果變量 zhuf 等于 0,則主軸反轉(zhuǎn)停止,如果 zhuf 等于 1 則主軸反轉(zhuǎn)。最
48、后 key 置初值 16,退出按鍵判斷程序。如果按鍵變量 key 等于 5,說明按下自動方式按鍵。如果滿足各個電機停止轉(zhuǎn)動,并且磨刀進給小車的位移不大于設(shè)定的高速進給位移時,則自動標志變量 aut 置 1。最后 key 置初值 16,退出按鍵判斷程序。如果按鍵變量 key 等于 7,說明按下磨刀進給小車快進的啟動/停止按鍵。如果快退標志 ktui 為 0,慢進標志 mjin 為 0,慢退標志 mtui 為 0,則進入磨磨刀進給小車快進的啟動/停止設(shè)定。每次進入設(shè)定時,快進變量 kjin 加 1,當變量 kjin 等于2 時,變量 kjin 清 0。如果變量 kjin 等于 0,則磨刀進給小車快
49、進停止,并且關(guān)閉定時/計數(shù)器 t0,變量 cnt 清 0,保存當前進給小車的位移。如果變量 kjin 等于1,則磨刀進給小車快進,啟動定時器/計數(shù)器 t0。最后 key 置初值 16,退出按鍵判斷程序。如果按鍵變量 key 等于 8,說明按下磨刀進給小車快退的啟動/停止按鍵。如果快進標志 kjin 為 0,慢進標志 mjin 為 0,慢退標志 mtui 為 0,則進入磨刀進給小車快退的啟動/停止設(shè)定。每次進入設(shè)定時,快退變量 ktui 加 1,當變量 ktui 等于 2時,變量 ktui 清 0。如果變量 ktui 等于 0,則磨刀進給小車快退停止,并且關(guān)閉定時器/計數(shù)器 t0,變量 cnt
50、清 0,保存當前進給小車的位移。如果變量 ktui 等于 1,則磨刀進給小車快退,啟動定時/計數(shù)器 t0。最后 key 置初值 16,退出按鍵判斷程序。如果按鍵變量 key 等于 11,說明按下磨刀進給小車慢進的啟動/停止按鍵。如果快進標志 kjin 為 0,快退標志 ktui 為 0,慢退標志 mtui 為 0,則進入磨刀進給小車慢進的啟動/停止設(shè)定。每次進入設(shè)定時,慢進變量 mjin 加 1,當變量 mjin 等于2 時,變量 mjin 清 0。如果變量 mjin 等于 0,則磨刀進給小車慢進停止。如果變量mjin 等于 1,則磨刀進給小車慢進。最后 key 置初值 16,退出按鍵判斷程序
51、。如果按鍵變量 key 等于 12,說明按下磨刀進給小車慢退的啟動停止/按鍵。如果快進標志 kjin 為 0,快退標志 ktui 為 0,慢進標志 mjin 為 0,則進入磨刀進給小車慢退的啟動/停止設(shè)定。每次進入設(shè)定時,慢退變量 mtui 加 1,當變量 mtui 等于2 時,變量 mtui 清 0。如果變量 mtui 等于 0,則磨刀進給小車慢退停止。如果變量 mtui 等于 1,則磨刀進給小車慢退。最后 key 置初值 16,退出按鍵判斷程序。如果按鍵不是上面的數(shù)值,則按鍵變量 key 置初值 16,退出按鍵判斷程序。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文205.1.5按鍵設(shè)定模塊按鍵設(shè)定模塊是
52、對磨刀進給的總行程、磨刀進給低速時每次進刀量、磨刀進給低速時進刀次數(shù)的設(shè)定。設(shè)定變量 succes 作為設(shè)定成功的標志,當變量 succes 等于 1 時,表示設(shè)定成功;等于 0 時,表示進入設(shè)定程序。按鍵設(shè)定流程圖如圖 5-4 所示。進入手動方式時,當按下設(shè)定鍵,設(shè)定標志 set 置 1,succes 清 0,進入設(shè)定程序。進行數(shù)值的設(shè)定時為了方便觀察被設(shè)定數(shù)值的變化,所以在調(diào)用顯示函數(shù)時,需要將顯示程序中的閃爍標志 set1 置 1,即當前設(shè)定的數(shù)值閃爍。按鍵設(shè)定流程圖如圖 5-5 所示。設(shè)定時,從最右邊的一位開始設(shè)定,當?shù)谝晃粩?shù)值設(shè)定完成后,開始進行下一位數(shù)值的設(shè)定,數(shù)值的移位設(shè)定由左移
53、設(shè)定變量 zuoyi 決定,即按下左移設(shè)定鍵后,就可以進行下一位數(shù)值的設(shè)定。顯示的數(shù)據(jù)是當前數(shù)據(jù)加上變量 xiatiao ,所以每次數(shù)值加完后,需要將變量 xiatiao 清 0,不然數(shù)值就會重復(fù)累加出現(xiàn)錯誤。當數(shù)值設(shè)定完后,需要對設(shè)定的數(shù)值進行判斷,如果不在設(shè)定要求的范圍內(nèi),則設(shè)定左移變量 zuoyi 清 0,重新從最右邊一位開始進行數(shù)值的設(shè)定。如果在設(shè)定的范圍,即設(shè)定成功,變量 succes 置 1,并且保存設(shè)定的數(shù)值,退出按鍵設(shè)定程序。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文21圖 5-5按鍵設(shè)定流程圖在手動方式中,可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)設(shè)定。第一次進入手動方式時,等待設(shè)定鍵的按下,即需要進行設(shè)定并且
54、設(shè)定成功后,才可以進入其他工作方式。當設(shè)定成功后,需要重新設(shè)定數(shù)據(jù),即再次按下設(shè)定鍵,設(shè)定標志 set 置 1,succes 清 0,不需要等待就可以直接進入數(shù)據(jù)的設(shè)定。每次退出手動方式時,設(shè)定標志 set 清 0。開始設(shè)定成功標志為0嗎?調(diào)用顯示設(shè)定標志為0嗎?按鍵掃描設(shè)定鍵按下嗎?設(shè)定標志置1打開中斷閃爍標志置1設(shè)定標志清0設(shè)定成功標志為0嗎?進入數(shù)值設(shè)定設(shè)定鍵按下嗎?設(shè)定標志置1設(shè)定數(shù)據(jù)在范圍內(nèi)嗎?保存設(shè)定數(shù)據(jù)設(shè)定成功標志置1 關(guān)閉中斷yyyyynnnnnyn返回石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文225.1.6磨刀進給小車自動停止模塊圖 5-6磨刀進給小車自動停止流程圖磨刀進給小車自動停止流
55、程圖如圖 5-6 所示。磨刀進給電機自動停止模塊是指在手動方式下,磨刀進給小車的位移超過設(shè)定的范圍時,磨刀進給小車自動停止。首先判斷磨刀進給小車是前進還是后退,如果變量 kjin 等于 1 或者變量 mjin等于 1,說明磨刀進給小車前進,然后檢測位移。如果位移不在范圍內(nèi),則磨刀進開始磨刀進給小車是前進嗎?磨刀進給小車位移等于高速進給位移嗎?前進停止標志清0計數(shù)器停止計數(shù)磨刀進給小車位移等于相對位移嗎?后退停止計數(shù)器停止計數(shù)標志清0yyyynnnn磨刀進給小車是后退嗎?返回石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文23給小車停止前進,并且定時/計數(shù)器 t0 停止計數(shù),變量 cnt 清 0,變量 kjin
56、和變量mjin 清 0,當前位移保存到變量 m 中。如果位移在范圍內(nèi),則退出自動停止程序。如果變量 ktui 等于 1 或者變量 mtui 等于 1,說明磨刀進給小車后退,然后檢測位移。如果位移不在范圍內(nèi),那么磨刀進給小車停止后退,并且定時/計數(shù)器 t0停止計數(shù),變量 cnt 清 0,變量 ktui 和變量 mtui 清 0,位移變量 m 清 0。如果在范圍內(nèi),則退出自動停止程序。5.1.7手動程序模塊圖 5-7手動方式流程圖手動方式流程圖如圖 5-7 所示。手動方式主要包括磨刀進給的總行程、磨刀進給低速時每次進刀量、磨刀進給低速時進刀次數(shù)的設(shè)定和各個電機的單獨啟動。因開始進入自動方式嗎?設(shè)定
57、程序顯示程序按鍵掃描程序鍵值判斷清零程序磨刀進給小車自動停止程序設(shè)定標志清0退出手動方式y(tǒng)n返回石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文24此在程序設(shè)計中調(diào)用了設(shè)定模塊、顯示模塊、按鍵掃描模塊、鍵值判斷模塊,磨刀進給小車自動停止模塊。如果在各個電機停止轉(zhuǎn)動,磨刀進給小車的位移不大于高速進給的位移時,按下自動按鍵就可以退出手動方式,進入到自動方式。5.1.8自動程序模塊圖 5-8自動方式流程圖自動程序流程圖如圖 5-8 所示。自動方式主要分為高速進給,低速進給,高速后退三部分。在程序的設(shè)計中,在每次進入各個程序時都加入了一條判斷指令,這樣避免誤操作進入。開始位移在高速進給的范圍嗎?進入高速進給位移在低速進
58、給的范圍嗎?進入低速進給位移在后退的范圍嗎?進入后退過程磨削完成啟動鍵按下嗎?返回nyynnyny石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文25首先判斷進給位移是否在高速進給的范圍內(nèi),如果在范圍內(nèi),則執(zhí)行高速進給過程。再判斷是否在低速進給的范圍,如果在范圍內(nèi),則執(zhí)行低速進給過程,并且判斷進刀次數(shù)是否完成。最后判斷進給位移是否在高速后退的范圍內(nèi),如果不在范圍內(nèi),則退出程序,如果在范圍內(nèi),則進入高速后退過程。具體過程:當“自動”鍵按下-按“啟動”按鈕-主軸電機帶動產(chǎn)品按設(shè)定的速度正轉(zhuǎn)-磨刀進給電機前進(正轉(zhuǎn)) ,高速進給,同時檢測磨刀進給的實際行程-當磨刀進給的實際行程到達設(shè)定的位置時,起動磨刀旋轉(zhuǎn),磨刀進給
59、速度切換到低速進給,同時檢測磨刀進給的實際行程是否到達第一次進刀量的位置-當?shù)竭_第一次進刀量位置時,磨刀進給電機停止旋轉(zhuǎn),同時開始檢測主軸轉(zhuǎn)過的圈數(shù)-當主軸轉(zhuǎn)過一圈時,停止檢測主軸轉(zhuǎn)過的圈數(shù),判斷設(shè)定的進刀次數(shù)是否全部完成,如果沒有完成,起動磨刀進給電機低速前進(進刀) ,同時檢測磨刀進給的實際行程是否到達本次進刀量位置-當?shù)竭_本次進刀量位置時,磨刀進給電機再次停止旋轉(zhuǎn),開始檢測主軸轉(zhuǎn)過的圈數(shù)-當主軸轉(zhuǎn)過一圈時,停止檢測主軸轉(zhuǎn)過的圈數(shù),判斷設(shè)定的進刀次數(shù)是否全部完成,沒有完成則起動下一次磨刀進給,重復(fù)進行進刀、停止進刀、檢測主軸圈數(shù)-若設(shè)定的進刀次數(shù)已完成,停止主軸旋轉(zhuǎn),停止磨刀旋轉(zhuǎn),磨刀進給
60、高速后退,退回到零點位置自動停轉(zhuǎn),完成修整過程。5.1.9外部中斷模塊程序中總共有 4 個外部中斷:外部中斷 0 用于數(shù)值的左移設(shè)定鍵,外部中斷 2用于數(shù)值下調(diào)設(shè)定鍵,外部中斷 1 用于檢測磨刀進給脈沖并且檢測磨刀進給小車的位移,外部中斷 3 用于檢測主軸圈數(shù)。左移設(shè)定鍵采用外部中斷 0 的邊沿觸發(fā)的方式。當檢測到左移設(shè)定鍵的按鍵脈沖時,左移變量 zuoyi 加 1。由于需要設(shè)定的數(shù)值總共是 8 位,所以左移變量 zuoyi范圍是 07,當變量 zuoyi 超出范圍時,即等于 8 時,變量 zuoyi 清零,開始從最右邊的一位設(shè)定。下調(diào)設(shè)定鍵采用外部中斷 2 的邊沿觸發(fā)的方式,當檢測到下調(diào)設(shè)定鍵的按鍵脈沖時,
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