機械畢業(yè)論文

1、V帶測長磨削機單片機控制系統(tǒng)軟件設計學生姓名：鮑立 指導教師： 浙江機械學院摘 要V帶屬新型的傳動帶，現(xiàn)已得到了越來越廣泛的應用，尤其是近年來隨著我國人民生活水平日益提高，汽車V帶等產(chǎn)品的需求大幅度增加，帶動我國橡膠行業(yè)中V帶生產(chǎn)規(guī)模迅速擴大。V帶測長磨削機是V帶生產(chǎn)過程的關鍵設備之一，對提高V帶的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率起至關重要的作用。V帶尺寸的精確十分重要，一是因為對傳動性能有很大的影響，除要求V帶的截面尺寸必須具有一定的準確性外，V帶的長度也必須滿足一定的要求。二是因為要符合國際標準和歐美標準。為使同時使用的一組V帶長度一致，每條V帶的長度必須控制在一個比較小的誤差范圍內(nèi)，常需要專用的測長機

2、測量后進行配組。目前國內(nèi)生產(chǎn)V帶的廠家，除了一些采用進口單鼓切割機的切割后不再需要打磨外，采用雙鼓切割機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：對長度要求不高的產(chǎn)品，切割后的V帶在簡易型的磨削機上進行打磨而不再進行測長。隨著V帶使用廠家對V帶配組要求的提高，許多中小型廠原有的簡易型打磨機由于不能保證V帶的長度已顯落后，迫切需要在這類打磨機上安裝測長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帶的在國民生產(chǎn)和人們生活中的應用，國內(nèi)外制造V帶的設備和所面臨的問題，即研究背景。 第二章介紹了V帶測長磨削機實現(xiàn)的功能以及實現(xiàn)該功能的部分硬

3、件。V帶測長磨削機主要實現(xiàn)（1）連續(xù)磨帶，磨帶速度快；（2）單獨的測長和定長功能；（3）能夠自動正反磨帶，磨削有足夠的可靠性。（4）能夠在線測長，時時檢測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輪部分,壓輪部分,磨輪部分以及張緊主動輪部分。 第三章主要介紹了V帶測長磨削機控制系統(tǒng)的硬件組成，包含了主控板、電動機、傳感器、觸摸屏以及控制面板等部分。第四章主要介紹了V帶測長磨削機單片機控制系統(tǒng)的軟件設計，包含了主程序、部分子程序、通信程序與觸摸屏程序的設計。主要的子程序有：初始化程序、回零程序、測量程序、定長程序，正反磨程序和復位程序等。通信程序是單片機

4、與觸摸屏間的通信程序。子程序的設計主要是程序的功能、流程及結(jié)構(gòu)設計，包括介紹程序名、功能等。單片機與觸摸屏接口程序的設計是采用RS232串口通信，通過設定協(xié)議實現(xiàn)兩者間的數(shù)據(jù)交換。 第五章是V帶測長磨削機單片機控制系統(tǒng)軟件程序的調(diào)試體會。在做畢業(yè)設計的這段時間里，我們在試驗室里完成了不少實驗來，遇到了很多問題。這章寫了軟件方面和硬件方面的問題，以及我們是怎樣解決這些問題的內(nèi)容。最后一章是結(jié)束語，對本次畢業(yè)設計課題的完成情況及主要的收獲進行了總結(jié)。關鍵詞：測長 磨削 自動控制系統(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 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2第二章 系統(tǒng)功能分析和系統(tǒng)方案設計42.1 系統(tǒng)功能分析42.2 系統(tǒng)總體方案設計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 電動機83.1.3 線位移傳感器93.1.4 觸摸屏93.2 人機界面設計103.3 本章小結(jié)11第四

23、章 控制系統(tǒng)軟件設計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 定長程序174.2.4 V帶測量程序184.2.5 正向磨削程序254.2.6 反向磨削程序254.2.7 復位程序264.3 單片機與觸摸屏通信程序設計264.3.1 通信協(xié)議274.3.2 通信程序設計294.4 本章小結(jié)33第五章 程序調(diào)試體會35結(jié) 論41參考文獻42致 謝43附錄1 程序清單44第一章 緒論1.1 引言V帶屬新型的傳動帶，現(xiàn)已得到了越來越廣泛的應用，尤其是近年來隨著我國人民生活水平日益提高，汽車V帶等產(chǎn)品的需求大幅度增加，

24、帶動我國橡膠行業(yè)中V帶生產(chǎn)規(guī)模迅速擴大。V帶測長磨削機是V帶生產(chǎn)過程的關鍵設備之一，對提高V帶的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率起至關重要的作用。V帶已廣泛應用于汽車、機械、紡織、家電、輕工、農(nóng)機等各個領域，在國民經(jīng)濟和人民日常生活中發(fā)揮著愈來愈重要的作用。隨著傳動帶品種多樣性、使用性能標準的不斷提高，在傳動帶生產(chǎn)中不斷采用了新材料、新技術(shù)和新工藝，使用越來越先進的生產(chǎn)裝備和檢測手段。V帶尺寸的精確十分重要，一是因為對傳動性能有很大的影響，除要求V帶的截面尺寸必須具有一定的準確性外，V帶的長度也必須滿足一定的要求。二是因為要符合國際標準和歐美標準。為使同時使用的一組V帶長度一致，每條V帶的長度必須控制在一個

25、比較小的誤差范圍內(nèi)，常需要專用的測長機測量后進行配組。目前國內(nèi)生產(chǎn)V帶的廠家，除了一些采用進口單鼓切割機的切割后不再需要打磨外，采用雙鼓切割機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：對長度要求不高的產(chǎn)品，切割后的V帶在簡易型的磨削機上進行打磨而不再進行測長123。1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢目前，國外發(fā)達國家的V帶生產(chǎn)工藝裝備已達到相當先進和完善的水平，整個生產(chǎn)工藝連續(xù)化，普遍采用計算機控制，使成型、硫化、切割、磨削等工藝設備實現(xiàn)了高度光機電一體化，操作人員少，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。如德國的SCHOLZ公司、BERSTORFF公司、日本的神戶公司等均是專業(yè)生產(chǎn)

26、此類設備的企業(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計制造V帶生產(chǎn)設備，如成型機、切割機、測長打磨機等。這些公司生產(chǎn)的設備，有的將成型、切割、測長打磨機等集成為一體，如SCHOLZ公司的V帶萬能成型機，也有自成產(chǎn)品的，如日本的神戶機械株式會社生產(chǎn)的切割機、測長打磨機等。這些設備的共同特點是均采用工控機和觸摸屏進行數(shù)據(jù)計算和人機對話，采用高精度的直線滾動導軌，無間隙滾珠絲杠，高精度光柵等各種傳感器，以保證縱橫向移動位置的精確度56。我國V帶產(chǎn)品在解決了工藝等一些關鍵問題后，近幾年發(fā)展迅速，除國內(nèi)市場外，已逐步向國外滲透。浙江省的V帶產(chǎn)品現(xiàn)在東南亞等地已有相當

27、大的出口規(guī)模，許多企業(yè)已將目標瞄準歐美市場，但由于生產(chǎn)設備落后等問題，產(chǎn)品的質(zhì)量與國外產(chǎn)品還有相當大的距離，產(chǎn)品還很少進入歐美市場。從80年代末開始，國內(nèi)少數(shù)有實力的廠家，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、日本、美國引進了部分新型傳動帶生產(chǎn)設備，開始生產(chǎn)切邊V帶、同步帶和多楔帶，產(chǎn)品很受用戶青睞，市場銷路相當不錯。但這些進口設備價格昂貴，僅一條生產(chǎn)線就需幾千萬元人民幣，即使只購買單臺設備也需要200-300萬人民幣，這對國內(nèi)一般的中、小型V帶生產(chǎn)廠家來說是無法承受的4。目前國內(nèi)生產(chǎn)V帶的廠家，除了一些采用進口單鼓切割機的切割后不再需要打磨外，采用雙鼓切割機的大部分中小型

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：對長度要求不高的產(chǎn)品，切割后的V帶在簡易型的磨削機上進行打磨而不再進行測長，大大降低了產(chǎn)品的精度。隨著V帶使用廠家對V帶配組要求的提高，許多中小型廠原有的簡易型打磨機由于不能保證V帶的長度已顯落后，迫切需要在這類打磨機上安裝測長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?，F(xiàn)有的V帶測長打磨機設備主要有以下幾點不足：1.其主要功能是V帶測長，一般情況都需要先對V帶進行磨削后再進行測長磨削，這樣就多了一道工序。如果用這類設備直接進行V帶磨削，則由于原設計是當檢測到V帶偏短時再進行少量的磨削修整，因而連續(xù)磨削時可靠性不夠高，磨削速度不

29、夠快，影響操作工人使用這類生產(chǎn)設備的積極性。2.一些仿制進口的 V帶測長打磨機常用氣液阻尼缸控制 V帶的打磨修整 ,以實現(xiàn)快進、慢進、停止和快退等功能。但由于制造和安裝等原因 ,節(jié)流閥不能準確控制壓輥進給速度 ,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帶的過程中也會出現(xiàn)壓輥進給速度不穩(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，設備的電器部分極易損壞，這是一些國產(chǎn)V帶測長磨削機的控制系統(tǒng)部分工作壽命較短的主要原因，而進口產(chǎn)品或仿進口產(chǎn)品的價格又較高，一般的中小型廠家不可

30、能全部采用。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對設備生產(chǎn)效率及自動化程度的要求也越來越高。針對目前的V帶磨削生產(chǎn)方式，人們也提出了更高的要求。希望能設計出一種能連續(xù)磨削，同時也能進行在線測長的新型V帶測長磨削機。不僅能提高生產(chǎn)效率，也能降低工人的操作強度910。第二章 系統(tǒng)功能分析和系統(tǒng)方案設計2.1 系統(tǒng)功能分析V帶測長磨削機單片機控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能1. 連續(xù)磨帶，磨帶速度快。2. 單獨的測長和定長功能。3. 能夠自動正反磨帶。4. 能夠在線測長，時時檢測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：步進電機使帶輪返回零點。2. 測量：測量鍵用于對帶長的測量。3. 正磨

31、：對被加工帶測長并比較是否合格，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. 復位：程序初始化及系統(tǒng)復位。2.2 系統(tǒng)總體方案設計圖2.1 V帶測長磨削機結(jié)構(gòu)示意圖注：1操作面板；2張緊氣缸；3張緊帶從動輪；4壓輪；5壓緊氣缸； 6磨輪；7張緊帶主動輪；8帶輪電機；9絲桿；10步進電機。結(jié)構(gòu)及工作原理：圖2.1所示為V帶測長磨削機結(jié)構(gòu)。與一般V帶測長打磨機相似,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控制。帶輪和磨輪分別由帶輪電機和磨輪電機驅(qū)動,帶輪和磨輪電機均為雙速電機8。1.控制面板： 這是V帶測長磨削機的人機界面，包含一個觸摸屏和一些按鈕。觸摸屏可以

32、用做數(shù)據(jù)的輸入和顯示輸出。按鈕用來控制磨削機的運作。2.張緊從動輪部分：這部分包括張緊帶從動輪、張緊汽缸及線位移傳感器。張緊帶從動輪及張緊汽缸的主要作用是在磨削時，確保被加工V帶隨時處于張緊狀態(tài)。線位移傳感器是與張緊汽缸的活塞相連接的，活塞升縮的同時也使傳感器的長度發(fā)生變化，只要通過A/D對傳感器進行數(shù)據(jù)采集，就可以隨時測量被加工V帶的長度。 3.壓輪控制部分：這部分包含壓輪和力矩電機。主要作用是通過對力矩電機的控制，實現(xiàn)對壓輪的升降控制，保證在磨削時始終能讓壓輪頂住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。由交流電機帶動磨輪轉(zhuǎn)動。磨輪是V型的槽

33、，磨削時V帶嵌入槽中，同時磨輪的轉(zhuǎn)動方向與V帶的運動方向相反，這樣可以提高磨削效率。5.張緊主動輪部分：這部分包含張緊帶主動輪、帶輪電機及步進電機。張緊帶主動輪及步進電機的作用是用來定長，在觸摸屏上輸入長度時，程序就會驅(qū)動步進電機牽引張緊帶主動輪運行相應的距離，達到指定位置。帶輪電機只要驅(qū)動張緊帶主動輪運轉(zhuǎn)，帶動V帶運轉(zhuǎn)711。2.3 本章小結(jié) 本章主要闡述了新型V帶測長磨削機的功能分析，以及V帶測長磨削機控制系統(tǒng)總體方案設計。新型V帶測長磨削機功能包括連續(xù)磨帶、獨立測長等功能，同時簡單介紹了整機的部分硬件。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帶測長磨削機控制系統(tǒng)硬件框圖：圖3

34、.1 系統(tǒng)硬件框圖V帶測長磨削機主要包含了主控板、電動機、傳感器、觸摸屏以及控制面板等部分組成。下面簡單介紹下各部分的硬件。 主控板主控板的核心是單片機，同時還包括外圍一些基本電路。綜合考慮后采用80C51單片機做為控制芯片。下面對其做基本介紹。MCS-51單片機是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時器/計數(shù)器和多功能I/O接口等計算機所需要的基本功能部件。具體包括：一個8位CPU;4KB ROM或EPROM（8031無ROM）；128字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器；21個特殊功能寄存器SFR；4個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

35、可編程全雙工串行口；具有5個中斷源，兩個優(yōu)先級，嵌套中斷結(jié)構(gòu)；兩個16位定時器/計數(shù)器；一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。圖3.2 80C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 電動機 1.力矩電動機在某些自動控制系統(tǒng)中，被控制對象的轉(zhuǎn)速相對于伺服電動機的轉(zhuǎn)速低得多，所以，二者之間常常必須用減速機構(gòu)連接。采用減速器一方面使系統(tǒng)裝置變得復雜，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。而力矩電動機就是一種能和負載直接連接產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩、能帶動負載在堵轉(zhuǎn)或大大低于空載轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)的電動機。力矩電動機由于在設計、制造上保證了電動機能在低速或堵轉(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，反應速

36、度快、線性度好等優(yōu)點，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系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。 2.步進電動機步進電機是一種將電脈沖信號變換成相應的角位移或直線位移的機電執(zhí)行原件。每當輸入一個電脈沖時，它便轉(zhuǎn)過一個固定的角度。步進電機轉(zhuǎn)子運動的速度主要取決于脈沖信號的頻率，總位移量取決于總的脈沖信號數(shù)，故它作為伺服電動機應用于控制系統(tǒng)時，往往可以使系統(tǒng)簡化、工作可靠，而且不需要位移傳感器就可以達到較精確的定位，獲得較高的控制精度。本設計采用110BC30C，0.75度/1.5度，9.8NM的步進電機， 及五相混合式步進電機驅(qū)動器WD5H5。驅(qū)動器基本資料：適配二相四出線110BYG系列、130

37、BYG系列混合式步進電機；H橋驅(qū)動，恒流斬波；相電流可調(diào)節(jié)為2A，4A，5A，或6A；自動半流鎖定；工作電壓AC100V±10%，50/60HZ，最大輸入功率為350VA。3.交流異步電動機交流異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，維護容易，運行可靠，價格便宜，具有較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性，因此，它是工業(yè)中使用最為廣泛的一種電動機。三相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子夠成，定子是靜止不動的部分，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（定子繞組內(nèi)三相電流所產(chǎn)生的合成磁場）和轉(zhuǎn)子電流（轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的電流）的相互作用。本設計采用YD90S-6/4型號三相異步電機。 線位移傳感器精確

38、而可靠地發(fā)出位置給定信號并檢測被控對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，再通過信號處理電路或算法，形成與控制器輸入量相匹配的位置誤差信號。本設計采用NS-WY02型的位移傳感器，其特點如下：內(nèi)置彈簧、自動復位；高分辨率 、預期壽命長；精度高、誤差小；移動平滑、舒暢。 觸摸屏隨著多媒體信息查詢的與日俱增，人們越來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算機顯示屏上的圖符或文字就能實現(xiàn)對主機操作，從而使人機交互更為直截了當，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時，所觸摸的位置(以坐標形式)由觸摸屏控制器檢測，并通過接口(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備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。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備。本設計方案采用日本三菱公司產(chǎn)的F940系列觸摸屏，其與單片機與之間可以通過串行通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換12。3.2 人機界面設計人機界面主要由觸摸屏和按鈕組成，用于實現(xiàn)對V帶測長磨削機的控制。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：步進電機使帶輪返回零點。測量：測量鍵用于對帶長的測量。正磨：對被加工帶測長并比

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。復位：程序初始化及系統(tǒng)復位。操作面板界面設計如下圖：圖3.3 人機界面3.3 本章小結(jié)本章主要介紹了V帶測長磨削機的硬件組成，主要包含了主控板、電動機、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，本設計采用80C51單片機做為控制芯片。觸摸屏采用日本三菱公司產(chǎn)的F940系列觸摸屏，其與單片機與之間可以通過串行通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。電機主要介紹了步進電機、力矩電機和交流異步電動機。第四章 控制系統(tǒng)軟件設計V帶測長磨削機單片機控制系統(tǒng)軟件主要是實現(xiàn)步進電機的精確走位控制，V帶產(chǎn)品尺寸的測量和V帶產(chǎn)品尺寸的定長，以及

41、觸摸屏人機界面的設計。4.1 主程序結(jié)構(gòu)主程序主要是實現(xiàn)時時對硬件控制系統(tǒng)的監(jiān)控掃描，檢測外部硬件電路狀態(tài)有無變化。一旦狀態(tài)變化時，就調(diào)用相應的子程序，等待某一子程序結(jié)束后再返回。當上電時，主程序開始運行，循環(huán)執(zhí)行每條語句。先對系統(tǒng)進行初始化，再控制步進電機使主動輪回零，然后就是對人機界面上的各個按鍵進行循環(huán)掃描，當有按鍵狀態(tài)發(fā)生變化時，主程序就調(diào)用相應的子程序，實現(xiàn)相應的功能。本程序包括如下子程序：初始化程序：對系統(tǒng)進行初始化；回零程序：主動輪回到零位；定長程序：控制主動輪行程；測量程序：測量被加工帶的長度；正磨程序：對被加工帶進行正磨；反磨程序：對被加工帶進行反磨；復位程序：系統(tǒng)復位和傳感

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 ;跳定時中斷0進行顯示處理 ORG 0060HMAIN: ;調(diào)用系統(tǒng)初始化子程序,設置堆棧,定時器,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)測掃描鍵盤子程序,鍵碼返回給 ACC JZ KEY_GOT ;鍵返回0，說明沒有鍵按下MOVB,A ;暫存鍵碼值SUBBA,#04HJNCKEY_GOT ;則如果按

43、下的不是磨削,測量或調(diào)零鍵則不做處理MOVA,B ;恢復鍵值MOVB,#03H MULABMOVDPTR,#KEY_TABLEJMPA+DPTRKEY_TABLE: LJMP KEY_GOTLJMPADJUST_ZERO ;調(diào)零處理程序LJMPMEASURE_LENGTH;測量V帶的長度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 ;測量V帶的長度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、定長程序、測量程序、正磨程序、反磨程序和復位程序7個子程序1314。 初始化程序初始化程序是開機時運行，對系統(tǒng)進行初始化的程序，包括對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20HFFH清零;初始化是

45、把顯示的清為0 MOV SHOWBUF1,#0 ;對觸摸屏的初始化 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)是開機或按下回零按鈕時執(zhí)行，對步進電機發(fā)脈沖，控制其運轉(zhuǎn)。包括電機的啟動、加速、勻速、減速、停止等。流程圖：略當程序運行時，單片機對步進電機發(fā)脈沖控制其向零點運動，先加速再勻速，啟動速度500HZ，最高速度5000HZ，每次以500HZ變化。當碰到第一個光開關時開始減速，減到最低速500HZ，碰到第二個光開關（外中斷1）時停止。程序：略4.2.3 定長程序定長程序是按下定長按鈕時執(zhí)行，控制步進電機運轉(zhuǎn)到指定位置。包括對電機的啟動、加速、勻速、減速、停止等控制，同時對每次所發(fā)脈沖進行計數(shù)確保步進電機不失步。下面是定長程序的流程圖：圖4.3 定長程序流程圖當

47、程序運行時，單片機先判斷電機當前位置與目標位置的關系，確定運動方向及運行脈沖數(shù)，再比較脈沖數(shù)的多少來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，單片機按此頻率及數(shù)量對步進電機發(fā)脈沖，控制其運轉(zhuǎn)，以確保不失步。程序：略4.2.4 V帶測量程序測量程序是按下測量按鈕時執(zhí)行，測量被加工帶的長度，并將每次所測的結(jié)果（平均值、最大值、最小值）顯示在觸摸屏上。下面是測量程序的流程圖：圖4.4 測量程序流程圖當程序運行時，AD每1毫秒采集一次數(shù)據(jù)（8個數(shù)據(jù)），調(diào)用冒泡程序?qū)?個數(shù)據(jù)按從小到大排序，取中間4個數(shù)據(jù)算平均值，將平均值送給一個8元素數(shù)組的最高位，同時原先

48、8個數(shù)前移一位，第一位數(shù)去掉，并再次調(diào)用冒泡程序?qū)@8個數(shù)按從小到大排序，取中間4個算平均值。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 ;置鍵反應標志 RET MEASURE:NOPLCALL LVBO_DATA ;取偏差值LCALL DAT_CHANG ;進行線性轉(zhuǎn)換 LCALL WARP_CP ;和設置偏差比較 CLR CSUBB A,#1 JZ MEAS_01 ;偏短則報警 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 ;取帶長長度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