1引言

　　由于單片機(jī)具有很靈活的控制功能和能夠提供可靠的運(yùn)行測(cè)試蠢涝，因此在機(jī)電一體化的領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用溺联。利用單片機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制加工已成為現(xiàn)代工業(yè)最常用的控制方法之一鲜映。

　　本設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)在于充分的利用單片機(jī)的資源和功能轮拼，以最簡(jiǎn)單的方法來完成封切機(jī)定位系統(tǒng)的復(fù)雜任務(wù)羹卷。系統(tǒng)工作時(shí)通過光電信號(hào)傳感器對(duì)封切機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和單片機(jī)的軟硬件控制功能來實(shí)現(xiàn)對(duì)封切機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的自動(dòng)定位，從而控制步進(jìn)電機(jī)的送料的速度才延，使之與主電機(jī)控制的封切運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相配合淀胞，實(shí)現(xiàn)包裝袋的精確封切；同時(shí)陈园，實(shí)現(xiàn)包裝自動(dòng)電子計(jì)數(shù)及顯示两军，袋長(zhǎng)顯示及調(diào)整，點(diǎn)動(dòng)和清零等操作功能湘志。

　　2封切機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)的工作原理

　　封切機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象是包裝袋备秋，通過8751單片機(jī)的軟硬件功能和光電信號(hào)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對(duì)包裝袋輸送和封切的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)定位，控制送料步進(jìn)電機(jī)的速度羽抒，使送料與無級(jí)調(diào)速主電機(jī)的封切動(dòng)作相配合聂祈，以實(shí)現(xiàn)包裝袋封切的自動(dòng)化和精確化；同時(shí)蝶锋，通過顯示器和報(bào)警系統(tǒng)向生產(chǎn)操作員提供準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息陆爽。

　　封切機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)的工作原理，圖中虛線部分為8751單片機(jī)及其外部接口牲览，在輸入端有人工操作信息和現(xiàn)場(chǎng)信息輸入墓陈；輸出端有顯示系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)單片機(jī)的運(yùn)行結(jié)果；人工輸入包括：調(diào)整袋長(zhǎng)第献、清零、復(fù)位兔港、點(diǎn)動(dòng)等操作庸毫；現(xiàn)場(chǎng)信息有主要為光電眼的信息仔拟；工作狀態(tài)顯示則為顯示袋長(zhǎng)數(shù)值和被加工袋的數(shù)量；外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)是起送袋作用的步進(jìn)電機(jī)飒赃，它的頻率受單片機(jī)控制利花。

　　在包裝生產(chǎn)行業(yè)中，用作包裝袋的復(fù)合薄袋可以分為兩種：一種為空白袋载佳，另一種為印刷袋(色袋)炒事。色袋上印有可供光電信號(hào)檢測(cè)傳感器識(shí)別的標(biāo)識(shí)。封切機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)通過光電信號(hào)傳感器自動(dòng)檢測(cè)到主電機(jī)控制的封切機(jī)頻率蔫慧，從而轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)與另一個(gè)光電信號(hào)傳感器檢測(cè)到的脈沖數(shù)作比較仁吟，調(diào)整送料步進(jìn)電機(jī)的頻率，以達(dá)到改變其送料的速度脯阔，使之適應(yīng)主電機(jī)的封切運(yùn)動(dòng)夏捣。

　　自動(dòng)定位系統(tǒng)根據(jù)封切袋的不同又可以分為兩種定位方式：一種是空白袋定位系統(tǒng)，此定位系統(tǒng)為定長(zhǎng)定位系統(tǒng)摇值，只要求封切運(yùn)動(dòng)的速度與送袋速度相配合贵筹，達(dá)到定長(zhǎng)封切的要求；另一種是印刷袋定位系統(tǒng)茫步，印刷袋定位系統(tǒng)則為定位的跟蹤翼毡，要求每次封切的位置必須落在指定的標(biāo)識(shí)位置。

　　我們?cè)谶M(jìn)行各項(xiàng)封切任務(wù)時(shí)拿豺，必然會(huì)遇到一個(gè)問題鹰柄；就是每次任務(wù)要求的袋長(zhǎng)都可能會(huì)改變，而這必然會(huì)影響到我們?cè)谙到y(tǒng)中預(yù)置的袋長(zhǎng)初值菲恢。又因?yàn)闄z測(cè)色袋標(biāo)識(shí)的光電眼與封切口之間的距離S為一個(gè)定值擎融，袋長(zhǎng)改變了，也必然會(huì)影響送袋速度與封切速度之間的關(guān)系锁孟。因此為實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化定位彬祖，必須要對(duì)此袋長(zhǎng)與距離S之間作一定的函數(shù)調(diào)整。但這只對(duì)封切印刷袋有效品抽，而在封切空白袋時(shí)則沒有意義了储笑。

　　3自動(dòng)定位系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　3.1步進(jìn)電機(jī)的控制

　　本系統(tǒng)因8751單片機(jī)的硬件接口限制和為了提高系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的精度，對(duì)步進(jìn)的控制采取硬件分配方式而不是用軟件分配圆恤，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行突倍、停止和運(yùn)動(dòng)速度則由8751單片機(jī)的P1.0端口輸出脈沖頻率來控制。當(dāng)改變P1.0端口輸出脈沖的周期時(shí)盆昙，ABC三相繞組高低電平的寬度將發(fā)生變化羽历。這就導(dǎo)致通電和斷電的速率發(fā)生了變化，從而改變步進(jìn)電機(jī)的速度。綜上所說秕磷，要控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)行速度诵闭，只要調(diào)節(jié)P1.0端口輸出的脈沖周期和脈沖數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)了。圖1封切機(jī)的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)

　　　3.2光電信號(hào)傳感器的應(yīng)用

　　光電信號(hào)傳感器是以光為媒介進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)钠骷煜Ｔ诜馇袡C(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)中疏尿，安裝了兩個(gè)光電信號(hào)傳感器(如圖1所示)。它的主要作用是：對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控男软，當(dāng)光電信號(hào)傳感器接收到信號(hào)時(shí)禁微，就會(huì)把接收到的信號(hào)以電平的形式傳輸給CPU，并產(chǎn)生中斷要求：要求CPU在完成當(dāng)前指令的下一機(jī)器周期跳變到該中斷要求所對(duì)應(yīng)的中斷子程序灯烤，執(zhí)行該中斷子程序恢核，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和有關(guān)數(shù)據(jù)的運(yùn)算及傳送。

　　一個(gè)光電信號(hào)傳感器(又稱光電眼)安裝在包裝機(jī)熱封裝置前峡冻，當(dāng)封切機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)的運(yùn)行模式為印刷袋控制時(shí)苞惰，便開啟光電眼來檢測(cè)印刷袋上的顏色信號(hào)并將檢測(cè)得到的信號(hào)傳輸給CPU，CPU通過軟件功能將信號(hào)轉(zhuǎn)化為能夠控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的脈沖信號(hào)之一最奸。

　　另一個(gè)光電眼傳感器安裝在封切到下落處咕诊，當(dāng)封切機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，該光電眼信號(hào)傳感器檢測(cè)到因封切刀起落引起的光亮變化而產(chǎn)生的或高或低電平信號(hào)并傳輸給CPU拜殊，CPU通過計(jì)數(shù)軟件和脈沖寬度測(cè)量軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)電子計(jì)數(shù)功能和調(diào)整步進(jìn)電機(jī)送料的速度焚卖。

　　3.3顯示系統(tǒng)

　　封切機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)中顯示系統(tǒng)的作用有兩個(gè)方面：一是向生產(chǎn)操作員提供袋長(zhǎng)信息：二是顯示已封切的袋數(shù)，同時(shí)與報(bào)警系統(tǒng)相結(jié)合匿党，實(shí)現(xiàn)定量生產(chǎn)的控制晰绎。

　　封切機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)沒有應(yīng)用譯碼器，譯碼器通過軟件來實(shí)現(xiàn)括丁；顯示方式為串行口輸出共陰極動(dòng)態(tài)顯示荞下。

　　3.4報(bào)警系統(tǒng)

　　封切機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)中，報(bào)警系統(tǒng)的功能：一是當(dāng)封切袋數(shù)累計(jì)到n?100＋90個(gè)時(shí)(n為任意整數(shù))史飞，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警尖昏；當(dāng)封切袋數(shù)累計(jì)到n?100個(gè)時(shí)(n為任意整數(shù))，系統(tǒng)便自動(dòng)取消報(bào)警构资。該功能的實(shí)現(xiàn)可有助生產(chǎn)操作員實(shí)現(xiàn)定量生產(chǎn)控制抽诉。二是當(dāng)光電信號(hào)傳感器檢測(cè)到的封切機(jī)動(dòng)作進(jìn)行地過快時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警吐绵。其硬件結(jié)構(gòu)由蜂鳴器迹淌、功率放大晶體管和8751單片機(jī)組成。

　　3.5系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

　　為了保證封切機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性己单，降低INT0唉窃、INT1口輸入的外部中斷信號(hào)對(duì)CPU運(yùn)行的干擾耙饰，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中采用了光電隔離電路。當(dāng)光電眼向CPU的INT0句携、INT1中斷口輸送電平脈沖信號(hào)時(shí)献舍，經(jīng)光電耦合器輸入輸出隔離電路和六相施密特觸發(fā)器40160輸入給8751單片機(jī)的相應(yīng)端口逛指，使8751單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的運(yùn)行不受噪聲電平的影響宴亦。

　　4自動(dòng)定位系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　4.1系統(tǒng)的定義

　　在此系統(tǒng)為連續(xù)工作的自動(dòng)定位系統(tǒng)。所以送料和封切運(yùn)動(dòng)是連續(xù)進(jìn)行骤转。因此必須要求系統(tǒng)快速的反映各個(gè)中斷的請(qǐng)求啥闪。多個(gè)中斷嵌套構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的主體。

　　首先從主電機(jī)得出封切速度锚蛀，經(jīng)過速度轉(zhuǎn)換運(yùn)算子程序求出步進(jìn)電機(jī)的初速度并送給步進(jìn)電機(jī)曙悠，然后將步進(jìn)電機(jī)的速度反饋給單片機(jī)，再與封切機(jī)的速度作比較核宿，由速度調(diào)整子程序調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的速度烘韩。

　　在封切機(jī)自動(dòng)系統(tǒng)中，軟件主要解決的問題是CPU將獲取到的袋長(zhǎng)信息和主電機(jī)的封切速度的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為定時(shí)器TO的初值問題顾篡，以及如何比較兩者之間的差異進(jìn)而實(shí)時(shí)監(jiān)控步進(jìn)電機(jī)的速度室用。

　　袋長(zhǎng)信息的獲取則在系統(tǒng)初始化時(shí)，由操作員人工輸入在竹，系統(tǒng)默認(rèn)值為150MM添瓷。可以通過按鍵對(duì)其數(shù)值進(jìn)行“1”值纱、減“1”操作鳞贷，調(diào)整袋長(zhǎng)數(shù)值。而步進(jìn)電機(jī)的輸出速度則由8751單片機(jī)P1.0端口輸?shù)拿}沖頻率決定虐唠。若檢測(cè)到兩次封切之間的脈沖數(shù)比此期間所送袋長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)少搀愧，這說明送料速度比封切速度慢了，應(yīng)該加快送料速度疆偿，此時(shí)定時(shí)器TO的值增加咱筛；反之，減少TO的值翁脆。

　　4.2系統(tǒng)軟件流程圖的設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件的主要功能是判斷封切自動(dòng)定位系統(tǒng)的工作方式(空白袋／印刷袋)和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位操作等眷蚓。

　　對(duì)于印刷袋由于印刷不可避免地存在印刷誤差，使得包裝袋的袋長(zhǎng)長(zhǎng)度不一致反番，為了糾正該誤差信息就必須利用第二個(gè)光電眼沙热，對(duì)印刷袋實(shí)行實(shí)時(shí)定位，并通過一系列軟件對(duì)誤差進(jìn)行處理罢缸，調(diào)整CPU的P1.0端口向步進(jìn)電機(jī)輸送的脈沖系列篙贸，以實(shí)現(xiàn)包裝袋的精確封切。

　　當(dāng)封切機(jī)自動(dòng)定位系統(tǒng)的處理對(duì)象是空白袋時(shí)，將主程序中設(shè)定的或經(jīng)人工修改的袋長(zhǎng)化為脈沖數(shù)作為自動(dòng)定位系統(tǒng)比較的初值踏蚓；與光電眼1檢測(cè)到的脈沖數(shù)相比較激撮，將比較結(jié)果反饋給CPU，CPU根據(jù)反饋回來的信號(hào)調(diào)整單片機(jī)P1.0端口輸出脈沖的頻率惫投，從而控制步進(jìn)電機(jī)的送袋速度泉惋。

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