焊線機焊接壓力控制系統(tǒng)設(shè)計【獨家畢業(yè)課程設(shè)計帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】

焊線機焊接壓力控制系統(tǒng)設(shè)計【獨家畢業(yè)課程設(shè)計帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】,焊線機,焊接,壓力,控制系統(tǒng),設(shè)計,獨家,畢業(yè),課程設(shè)計,任務(wù)書,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯 第 I 頁 摘 要 在焊接的過程中，焊接壓力的大小和焊接的時間，直接影響著焊接質(zhì)量。本次設(shè)計主要對焊接壓力控制系統(tǒng)進行研究和設(shè)計，并對控制的方法和原理進行討論，最后進行調(diào)試實驗來驗證設(shè)計的正確性和可行性。 焊接壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計主要分為硬件的設(shè)計和軟件的設(shè)計。 硬件的設(shè)計包括 ： 電源模塊 、 單片機控制模塊 、 換模塊 、 通信模塊 、 電磁鐵驅(qū)動模塊 、 壓力檢測模塊 。 軟件的設(shè)計主要包括單片機軟件設(shè)計和 用程序設(shè)計 。 其中單片機軟件設(shè)計主要是 法的實現(xiàn)和與外設(shè)的交互 ； 用程序設(shè)計主要是顯示焊接壓力和串口的收發(fā)。 在本設(shè)計中 ， 焊接壓力控制系統(tǒng)采用了閉環(huán)控制 ， 具有精度高 、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強的特點。其中單片機使用 制算法充當控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器， 換模塊作為執(zhí)行器，焊接壓力作為被控對象，壓力檢測作為反饋環(huán)節(jié)?？刂频木唧w過程為，首先單片機獲取焊接壓力值的大小，之后通過與給定值行進做差運算后得到壓力的誤差值，經(jīng)過 算后得到控制量，單片機將控制量通過 換然后控制電磁鐵，最后單片機再次讀取焊接壓力值，這樣就構(gòu)成了一個反饋控制系統(tǒng)。 單片機與 之間通過串口進行通信 。 為了保證通信的可靠性 ， 本設(shè)計采用了數(shù)據(jù)幀以及 驗機制 ，即發(fā)送方將數(shù)據(jù)幀進行 驗后，然后將校驗值加入到數(shù)據(jù)幀中一塊發(fā)送，接收方接收到數(shù)據(jù)幀以后，用同樣的方式對數(shù)據(jù)幀進行 后再與接收到的 驗值進行比較，當且僅當接收方計算出的 驗值與發(fā)送方發(fā)送過來的 驗值一致時，才能認為接收到的數(shù)據(jù)就是發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵詞 ： 焊接壓力；閉環(huán)控制；單片機； 法；串口通訊 第 n of of is of by of DA CU is to ID is to to or In a as ID as a DA as is as of to to ID to CU it a CU is In to of a RC to RC RC if if RC is is 目錄 目 錄 1 引言 ...................................................................................................... 1 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ...................................................................................... 1 字壓力控制系統(tǒng)硬件方案 ...........................................................................................字壓力控制系統(tǒng)模塊設(shè)計 ........................................................................................... 電源模塊 ............................................................................................................................ 單片機控制模塊 .............................................................................................................. ..................................................................................................................... 電腦通信模塊 ................................................................................................................... 電磁鐵驅(qū)動模塊 .............................................................................................................. 壓力檢測模塊 ...................................................................................................................章小結(jié) .............................................................................................................................. 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .................................................................................... 10 片機系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ................................................................................................... 11 接壓力控制 .................................................................................................................. 11 .................................................................................................... 壓力值的獲取 ................................................................................................................. ............................................................................................................................ 焊接時間控制 ................................................................................................................. 液晶顯示 .......................................................................................................................... 串口通訊 ..........................................................................................................................用程序設(shè)計 ....................................................................................... 19 口數(shù)據(jù)的收發(fā) ............................................................................................... 20 接壓力等信息的顯示 ................................................................................... 20 界面的設(shè)計 ................................................................................................... 21 章小結(jié) .............................................................................................................. 22 4 系統(tǒng)樣機調(diào)試 .................................................................................... 23 A 轉(zhuǎn)換模塊調(diào)試 ............................................................................................................動模塊調(diào)試 ....................................................................................................................力檢測模塊調(diào)試 ...........................................................................................................制效果調(diào)試 .................................................................................................................... 結(jié)論 .................................................................................................... 29 謝 辭 ...................................................................................................... 30 參考文獻 .................................................................................................. 31 附錄一 焊接壓力控制系統(tǒng)電路原理圖 ................................................ 32 目錄 附錄二 焊接壓力控制系統(tǒng) ........................................................ 33 附錄三 焊接壓力控制系統(tǒng)主要 C 語言原程序 .................................... 34 附錄四 元件清單 .................................................................................... 51 第 1 頁 共 50 頁 1 引言 現(xiàn)如今的的電子產(chǎn)品電路板上的元器件越來越多，元器件與元器件之間的間距也越來越小。沒有一個性能優(yōu)良的焊線機，就無法適應(yīng)當今電子世間的快速發(fā)展。在焊線機焊線動作的過程中，焊機壓力的大小和時間長短，直接決定了焊接質(zhì)量的好壞。本次設(shè)計的目的就是穩(wěn)定焊接壓力的大小和控制施加壓力的時間，對保證焊接質(zhì)量有著重要的意義。 本設(shè)計的目標是設(shè)計出一個數(shù)字式的焊接壓力和時間控制系統(tǒng)，確保焊線機在焊接的過程中有穩(wěn)定的壓力和精確的時間控制，并且能夠?qū)附訅毫M行顯示和記錄。 電源輸入為 10％， 50焊接的壓力和施加 壓力的時間可調(diào) ，并且焊接的壓力和施加壓力的時間誤差范圍不超過 ± 10％。 2 系統(tǒng) 硬件 設(shè)計 字 壓力控制系統(tǒng)硬件方案 硬件部分本設(shè)計采用了分模塊設(shè)計的方法，根據(jù)系統(tǒng)的需求設(shè)計出相應(yīng)的模塊，這樣既方便了設(shè)計，也便于后期的調(diào)試以及日后的升級改進工作。本設(shè)計按照主要功能分可以設(shè)計為以下幾個模塊：電源模塊、單片機控制模塊、 數(shù)模轉(zhuǎn)換 模塊、電腦通信模塊、電磁鐵驅(qū)動模塊、壓力檢測模塊。綜合以上模塊，可得出系統(tǒng)框圖如圖 2 圖 2字壓力控制系統(tǒng)系統(tǒng)框圖 設(shè)計的主要思路為：電磁鐵的壓力值通過壓力檢測模塊就能轉(zhuǎn)化為表征壓力大小數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 單片機控制模塊 電磁鐵驅(qū)動模塊 電腦通信模塊 壓力 檢測模塊 電磁鐵 F 電源模塊 第 2 頁 共 50 頁 的電壓信號，然后這個電壓信號再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片就轉(zhuǎn)化了成了單片機能夠處理的數(shù)字信號，單片機就拿這個數(shù)字信號與設(shè)定的數(shù)值進行比較，得到偏差信號。該偏差信號經(jīng)過調(diào)節(jié)器做 算后，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將調(diào)節(jié)壓力信號由數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。由于螺線管線圈中的電流與電磁鐵磁力成正比，通過電磁鐵驅(qū)動電路將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號，通過調(diào)節(jié)螺線管中的電流的大小，進而控制 電磁鐵磁力大小，達到穩(wěn)定電磁鐵磁力大小的目的。 單片機與電腦之間能通過電腦通信模塊進行相互通信 ， 單片機能夠?qū)@取到的壓力大小和系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)定信息上傳到電腦 ， 而電腦也可以發(fā)送相應(yīng)的設(shè)定信息到單片機 。 為了確保通信的可靠性 ， 軟件部分還需對通信過程中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀進行 即發(fā)送方將數(shù)據(jù)幀進行 后將校驗值加入到數(shù)據(jù)幀中一塊發(fā)送，接收方接收到數(shù)據(jù)幀以后，用同樣的方式對數(shù)據(jù)幀進行 驗，然后再與接收到的 且僅當接收方計算出的 能認為接收到的數(shù)據(jù)就是發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)。 字 壓力控制系統(tǒng) 模塊 設(shè)計 源模塊 電源模塊的主要功能為 ： 為系統(tǒng)提供安全可靠的電源 ，輸出 有直流 52V。 本設(shè)計中電源要求輸入為 10%，頻率為 50出則需要一個直流 5力傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊供電，以及需要一個直流 12慮到市場上雙輸出變壓器比較容易獲得，可而外加入一個 考慮到如上需求，電源模塊總體思路可定為降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓這 4個步驟，總體思路如圖 2 圖 2源模塊總體思路圖 各 個 步驟的作用如下 ： 降壓：將電網(wǎng)提供的 220 整流 ：由于二極管具有單向?qū)щ娦裕哉撟兓慕涣麟妷航?jīng)過二極管以后將變?yōu)閱蜗蛎}動電壓。 濾波 ：減小脈動電壓的波動，使得輸出電壓波動沒那么起伏。 穩(wěn)壓 ：利用電路的調(diào)整作用使輸出電壓穩(wěn)定。 第 3 頁 共 50 頁 (一 ) 穩(wěn)壓電路 ， 采用 的是 用于各種電源穩(wěn)壓電路，輸出穩(wěn)定性好、使用方便、輸出過流、過熱自動保護。其輸入電壓的范圍是 出電壓范圍是 典型值是 12V，最大輸出電流為 似 ， 只是它輸出電壓為 要注意的是 ， 在設(shè)計時需要著重考慮 。 (二 ) 整流以及濾波電路 ， 采用的是電容濾波的單相不可控整流電路 。 該電路結(jié)構(gòu)簡單，而且易于實現(xiàn)，經(jīng)常用于單相交流輸入的場合。常用于計算機、電飯鍋等家電產(chǎn)品中，期整流部分就是如圖 2 u 1 u 2i 2C 當空載的時候，輸出電壓最大， ???? = √2??2 。 當負載大時 ， 輸出電壓最小 ， ???? = 2 。 當 (3~5 2)? ?? 的時候 , ???? ≈ 2 。 (三 ) 整流電路的參數(shù)計算。 濾波電容的電容值的確定： 選用的電磁鐵一般的工作電流在 200右就能得到滿意的電磁吸力 ， 加上單片機系統(tǒng)的工作電流 ， 可以認為 250由此可得單相不可控橋式整流電路中的負載 0歐計算。由此可得濾波電容的電容值 C = ??? = 0 = 1000了防止自激振蕩，在穩(wěn)壓器輸入端一般要再接一個 為了消除高頻噪聲，輸出端也需要接一個 1 為了防止因負載電流的變化而導(dǎo)致輸出電壓變化過大，所以輸出端需要并上一個電容來存儲和釋放電荷。一般 10070可以了。 第 4 頁 共 50 頁 電源變壓器變比的確定： 由于 ???? ≈ 2 ，由于 所以計算 得到 ??2 = / = 12?? 所以選用的變壓器變比為 220:12。 (四 ) 5 本設(shè)計采用 一款 壓斬波芯片 ，把之前獲得的 12V 電源降壓到5V， 該芯片輸入電壓范圍為 開關(guān)頻率為 性穩(wěn)定，且效率高，外圍電路也相對簡單。 (五 ) 電源部分總體設(shè)計。 電源部分總體設(shè)計如圖 2示 ，變壓器采用的是 220V 輸出雙 12V 輸出，輸出分別接到電壓插座 在插座 負 125源工作后 3個 圖 2源部分總體設(shè)計原理圖 片機控制模塊 單片機控制模塊的主要功能為 ： 實現(xiàn) 制算法 、 實現(xiàn)液晶顯示 、 實現(xiàn)與電腦通信 、 實現(xiàn)按鍵的輸入 。 本設(shè)計采用的是 一款 8 位的 微型控制器 ，該控制器使用的是經(jīng)典的 核 ，但與傳統(tǒng)的 51 單片機相比， 512 字節(jié)的 8有內(nèi)部 能，多出一個定時器 直接通過串口下載程序。完成能夠勝任本次設(shè)計的需求。 引腳 圖如圖 2 第 5 頁 共 50 頁 圖 2(一 ) 單片機控制器的引腳分配。 單片機的引腳分配需要考慮到硬件的擺放情況和硬件所需要的功能，來進行合理的分配，引腳分配如表 2 表 2單片機引腳分配情況 引腳 用途 引腳 用途 602液晶屏數(shù)據(jù)線 602液晶屏 10 按鍵 “左” 輸入 602液晶屏 E 鍵“上”輸入 602液晶屏 12 按鍵“下”輸入 口接收 鍵 “右”輸入 口發(fā)送 22(二 ) 液晶顯示。 1602液晶屏使用簡單，價格便宜，一次能顯示 32個字符、數(shù)字、符號等，自帶字庫，通信協(xié)議簡單。 1602顯示屏如圖2 第 6 頁 共 50 頁 圖 2602 顯示屏 (三 ) 按鍵輸入。 按鍵使用的是獨立按鍵 ，相對于矩陣鍵盤來說，獨立鍵盤占用 會多一些，但是編程上會相對簡單。 本設(shè)計設(shè)計了 4 個按鍵， 分別為 “ 上 ”、“下”、“左”、“右”鍵。按下“左”或者“右”鍵的時候，液晶屏上的光標會在可以設(shè)置的參數(shù)下面左右移動。按下“上”或者“下”鍵的時候，可以對參數(shù)進行加減操作。當同時按下“左”和“右”鍵的時候，則執(zhí)行調(diào)節(jié)任務(wù)。 數(shù)模轉(zhuǎn)換顧名思義就是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬量，本設(shè)計采用了 位轉(zhuǎn)換芯片， 腳圖如圖 2 位轉(zhuǎn)換芯片，具有模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，其特性如下： ·單獨供電。 · 6V。 ·低待機電流。 ·通過 輸出。 ·通過 3個硬件地址引腳尋址。 ·采樣率由 線速率決定。 ·有 4路可配置單端或差分的模擬輸入。 ·自動增量頻道選擇。 ·模擬電壓范圍從 d ·內(nèi)置跟蹤保持電路。 · 8。 ·通過 1路模擬輸出實現(xiàn) 圖 2與單片機之間通信的接口為 線接口 ， 只需要 使用 單片機 2 個 即可，也不需要而外的外圍器件就能正常工作，使用方便。本設(shè)計中只用到了 第 7 頁 共 50 頁 模轉(zhuǎn)換功能 ， 其中 的極限輸出電流為 正負 20 腦通信模塊 單片機與電腦之間的通信是通過串口。由于單片機系統(tǒng)電平為 平，邏輯 0為 0V～ 邏輯 1為大于等于 而電腦串口是 邏輯 0為 +3V～+15V， 邏輯 1為 電平是不匹配的不能之間通信，需要做電平轉(zhuǎn)換。 電平轉(zhuǎn)換有許多種方法 ， 直接使用 一款電平轉(zhuǎn)換芯片 ， 或者用分立件搭建 。 兩種方法無本質(zhì)差別 ， 本設(shè)計采用分立件搭建電平轉(zhuǎn)換電路 。電平轉(zhuǎn)換電路如圖 2 圖 2平轉(zhuǎn)換電路圖 當 送數(shù)據(jù)時 ， 若發(fā)送邏輯 0，則 壓為 0V， 這時三極管 9012 導(dǎo)通，會得到一個略微小于 5V 的電壓，在 也就認為接收到了邏輯 0。若 ，這 壓為 5V，這時三極管 9012是截止的，因為 3V～二極管 通 ， 電容 電 ， 上負下正 ，電容的作用會保持一段時間，而電位與電容 上極板電位是等同的，所以 壓也會在 為 接收到了邏輯 1。 當 送數(shù)據(jù)時 ， 若發(fā)送邏輯 1，則 壓為 三極管 9013顯然是截止的， 單片機這端就認為接收到了邏輯 1。若 ，折 V～ 15V， 此時三極管 9013導(dǎo)通， V，在單片機這端就認為接收到了邏輯 1。 磁鐵驅(qū)動模塊 本設(shè)計采用的電磁鐵為樂清軒睿寧電器有限公司生產(chǎn)的 電吸盤，型號為用過程中工作的電流范圍為 0300以選用 一 第 8 頁 共 50 頁 款三極管來驅(qū)動 ，該三極管最大集電極電流為 3A，集電極 0V，放大倍 數(shù)大約為 300，驅(qū)動原理圖如圖 2 圖 2磁鐵驅(qū)動原理 圖 圖中并聯(lián)在電磁鐵兩端的二極管 ， 起到保護作用 。因為電磁鐵為典型的感性負載，當突然斷電的時候 會產(chǎn)生一個較大的反電勢 ，這個時候該 二極管就會導(dǎo)通 ， 從而保護了電路 。 假定流過集電極的最大電流為 300極管 電流放大倍數(shù)為 300，三極管基極 模轉(zhuǎn)換器輸出的最大電壓為 5V，則此時基極電流為 1所需要的最小基極電阻為 ?????????? = 5?? ?1???? = Ω 所需的最大基極電流為 ?????????? = 300????300 = 1???? 力檢測模塊 壓力傳感器采用的是市面上常見的稱重傳感器，如圖 2示。其測量原理是在彈性敏感元件上粘貼電阻應(yīng)變片，應(yīng)力的變化就轉(zhuǎn)化成了壓力的變化，從而變成電阻值變化，然后再通過差動電橋?qū)㈦娮璧淖兓D(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓? 圖 2重壓力傳感器 第 9 頁 共 50 頁 該傳感器將電阻應(yīng)變片分別安放到了直流電橋相鄰的兩個橋臂，從而構(gòu)成了差動直流電橋，如圖 2示 。給 1和 3之間施加 5后讀取 2 與 4之間的電壓差，然后與傳感器上的重量進行相應(yīng)的換算后，就能獲 得獲取到傳感器上的壓力值的大小了。 圖 2重壓力傳感器的 差動直流電橋（半橋式） 為了采集壓力傳感器輸出的電壓差 ，本設(shè)計采用了 一款模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 。其引腳定義及描述如圖 2 圖 24 位 A/其他的 A/片相比， 內(nèi)時鐘振蕩器，有著強抗干擾性、高集成度、快速響應(yīng)等優(yōu)點。而且價格便宜，因此制作高精度電子秤的成本也相應(yīng)得到降低。無需對 行編程 ，與單片機通信只需要用到時鐘和數(shù)據(jù)這兩個管腳。有 兩個輸入通道可供選擇 ，輸入信號進入通道以后會進過一個內(nèi)部的低噪聲增益可編程放大器，進而放大輸入信號提高靈敏度。內(nèi)部可編程放大器的增益為 128 或者 64，當增益為 64時，最大差分輸入信號的幅度為± 40當增益為 128時，則為± 20道 增益固定為 32。 。 需外接器件就能使用內(nèi)部的時鐘振蕩器。 開機初始化過程比較簡單歸功于 其有上電自動復(fù)位功能。 第 10 頁 共 50 頁 應(yīng)用方案如圖 2示 。 圖 2章小結(jié) 本章描述了本次畢業(yè)設(shè)計硬件設(shè)計部分，采用了模塊化設(shè)計，這里說的模塊化設(shè)計，即將產(chǎn)品的一些要素放到一起，于是就構(gòu)成了一個新的“組合”，這個“組合”可以看做一個整體，也可以與其他要素進行組合，增加新的功能構(gòu)成新的“組合”，于是就能產(chǎn)生多種不同的產(chǎn)品。不僅方便了設(shè)計，而且極大方便了后期的調(diào)試工作。 3 系統(tǒng) 軟件設(shè)計 焊接壓力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計總體分為兩個方面 ，分別 是單片機系統(tǒng)的軟件設(shè)計和 在單片機系統(tǒng)軟件方面 ，要求單片機能夠控制焊接壓力的大小和時間，以及能夠與電腦的應(yīng)用程序進行交互；在 求應(yīng)用程序能直觀地反應(yīng)出焊接壓力的變化，以及能夠設(shè)置單片機的一些控制參數(shù)。 本次設(shè)計 選 用的單片機為 供選擇的編程語言有 C 語言和匯編語言。匯編語言，也被稱為“機器語言的助記符”，有著效率高、代碼執(zhí)行速度快等優(yōu)點，但如果工程量比較大，又摻有復(fù)雜運算、浮點運算、非線性方程等，匯編語言恐怕很難勝任開發(fā)任務(wù) 了。然而相對于匯編語言來說， 發(fā)效率高、便于移植等優(yōu)點，因此能勝任工程大的編程任務(wù)。所以本次設(shè)計采用 成軟件發(fā)開任務(wù)。集成開發(fā)環(huán)境為 用程序開發(fā) 使用的編程語言為 C++， 以及使用 Qt 完成 據(jù)官方描述， 其設(shè)計 理念 就是 通過 個應(yīng)用程序框架 使得 使開發(fā)人員能夠輕易地和快速地完成開發(fā)任務(wù) 。 行 ， 支持 第 11 頁 共 50 頁 S X。 跨不同嵌入式操作系統(tǒng)和桌面去部署我們的應(yīng)用程序，我們無須重新編寫源代碼，只需進行一次應(yīng)用程序開發(fā)。 片機系統(tǒng)的軟件設(shè)計 焊接壓力控制系統(tǒng)的 單片機 軟件部分主要需要實現(xiàn)的功能如下 ： 焊接壓力的控制。其中包括 力的獲取、 焊接時間的控制。其中包括定時器的靈活運用； 液晶顯示 。其中包括界面的設(shè)計和說明以及處理按鍵的輸入； 串口通訊 。其中包括通過串口上傳數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)； 單片機系統(tǒng)軟件框圖如圖 3 主程序串口通訊焊接壓力控制焊接時間控制液晶顯示圖 3片機系統(tǒng)軟件框圖 接壓力控制 焊接壓力控制的最終目的是 “穩(wěn)、準、快”。 “穩(wěn)”指的是壓力控制系統(tǒng)要具有穩(wěn)定性，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)中最重要的問題，無所謂穩(wěn)定性就無所謂控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)在使用的過程中難免會收到干擾，撤除干擾后系統(tǒng)還能恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)，就稱系統(tǒng)具有穩(wěn)定性。 “準”指的是壓力控制系統(tǒng)要具有準確性，即壓力的最終穩(wěn)態(tài)值應(yīng)該與期望值一致，若無法做到與期望值一致，則應(yīng)該讓穩(wěn)態(tài)誤差盡量的小。 “快”指的是壓力控制系統(tǒng)要具有快速性，即應(yīng)該盡快的把壓力的大小調(diào)節(jié)到期望的數(shù)值上，而且最大 震蕩幅度也要符合要求。 為了達到上述目的 ，正確 地選用控制器 和選擇使用開環(huán)還是閉環(huán)控制方式，成為了一個關(guān)鍵性的問題。 控制系統(tǒng)中的控制器，采用的基本控制規(guī)律不外乎比例、微分、積分等，或者是這三者的一些組合，如比例積分控制（ 比例微分積分控制（ 制等，以此來對被控對象進行有效的控制，現(xiàn)在這種條件技術(shù)已經(jīng)相對成熟，應(yīng)用范圍廣泛。 本次設(shè)計采用單片機實現(xiàn) 節(jié)運算，來實現(xiàn)對焊機壓力的控制。所謂 第 12 頁 共 50 頁 調(diào)節(jié)運算是指根據(jù)目標值與輸入值之間的偏差，對這個偏差進行比例、積分、微分運算，運算出來的結(jié)果用來控制執(zhí)行器。焊機壓力控制框圖如圖 3控制的具體過程為，首先獲取壓力值的大小，之后通過與給定值行進做差運算后得到壓力的誤差值，經(jīng)過 算后得到控制量，單片機將控制量通過 換然后控制電磁鐵，構(gòu)成了一個反饋控制系統(tǒng)。 換P I D 運算壓力給定值+ 機壓力控制框圖 不同于開環(huán)控制系統(tǒng)，反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)偏差來實施控制的，不管是什么原因使被控量與期望 值產(chǎn)生誤差，為了使被控量與期望值保持一致，調(diào)節(jié)器必定會執(zhí)行一個相應(yīng)的動作去消除或者減小這個誤差?？梢哉f，反饋控制系統(tǒng)能夠抵制任何擾動對被控量的干擾，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，而且還具有較高的控制精度。 所以主程序應(yīng)體現(xiàn)閉環(huán)控制的特點 ，主程序流程圖如圖 3 開始初始化定時器初始化串口初始化液晶獲取當前壓力值P 算 輸出控制信號更新液晶屏上傳界面數(shù)據(jù)接收串口消息圖 3程序流程圖 第 13 頁 共 50 頁 先計算出目標值與當前的壓力的差值稱之為誤差 ；將這個誤差與誤差和進行加法運算 ， 此時應(yīng)該注意的是 誤差和的數(shù)據(jù)范圍，若超出誤差和的數(shù)據(jù)范圍，應(yīng)當采取措施避免數(shù)據(jù)溢出導(dǎo)致計算出錯；令前一次的誤差（ 2]）等于上一次的誤差（ 1]），令上一次的誤差等于當前誤差，然后計算出微分誤差（ 根據(jù)比例調(diào)節(jié)系數(shù)（ 當前誤差可以計算出比例控制的控制量，根據(jù)積分調(diào)節(jié)系數(shù)（ 誤差和可以計算出積分控制的控制量，根據(jù)微分調(diào)節(jié)系數(shù)（ 微分誤差可以計算出微分控制的控制量，最后把這三相的數(shù)據(jù)相加就能獲得 制的控制量。 開始計算得到誤差的值e r r o D 誤差和 + = e r r o r e v E r r o r = la s t E r r o 力值的獲取 欲獲取壓力的大小 ，則 需要讀取 款 A/于壓力傳感器一般是線性的，所以可以使用多組轉(zhuǎn)換結(jié)果和實際物體的重量，來計算出A/ 例：假設(shè)砝碼 1 的質(zhì)量為 砝碼 2 的質(zhì)量為 將砝碼 1和砝碼 2分別放置到壓力傳感器上，獲取得到的 A\及當傳感器上沒有物體時，此時獲得的 A\當一個物體放置到壓力 傳感器 上時 ， A\求該物體的質(zhì)量 解：如圖 3，假設(shè)斜率為 K，使用逐差法得 第 14 頁 共 50 頁 圖 3換結(jié)果與質(zhì)量關(guān)系圖 K = ( ??1?0??1???0+??2???1??2???1 ) 2? 所以被測物體的質(zhì)量 (v3??? 在程序設(shè)計的時候應(yīng)該注意的是轉(zhuǎn)換結(jié)果是一個 24 位的有符號數(shù)，所以需要使用一個 4 字節(jié)即 32 位的長整型去存儲。為了保留轉(zhuǎn)換結(jié)果的符號，方便單片機進行計算，可以先使用一個無符號長整型去保存轉(zhuǎn)換結(jié)果，然后將結(jié)果左移 8位后賦予一個有符號的長整型，然后將這個有符號的除以 256即可。 單片機與 換芯片 間的通信是通過 線協(xié)議 。本次設(shè)計只使用了 A 轉(zhuǎn)換功能 ， 所以只用到 線協(xié)議中發(fā)送部分 。 單片機 （主機） 給 機） 發(fā)送字節(jié)的一般步驟為 ：單片機 產(chǎn)生 發(fā)送 器件地址字節(jié)；校驗應(yīng)答；發(fā)送 驗應(yīng)答；發(fā)送需要轉(zhuǎn)換的數(shù)值；主機產(chǎn)生停止 號，并釋放總線。 器件地址字節(jié)的高 4位（第 4固定為 1001B；其最低位（第 0 位）如果是1的話表示讀操作，如果是 0的話表示寫操作；第 3器件地址位 由原理圖可知 地址為 000B。地址字節(jié)如圖 3示。所以可以得出使用 能需要發(fā)送的地址字節(jié)為 10010000B（ 0 圖 3節(jié) 控制字節(jié)的第 7 位和第 3 位固定為 0；其第 6 位如果為 1 表示啟用模擬量輸出，如果為 0 則禁止模擬量輸出；其第 5表示模擬量輸入方式的選擇 ， 00 表示 4 通道單獨輸入， 01表示 3通道差分輸入， 10表示 2個單獨輸入和 1個差分輸入， 11表質(zhì)量 轉(zhuǎn)換結(jié)果 v0 v1 v2 g1 第 15 頁 共 50 頁 示 2 個差分輸入；第 2 位表示自動遞增，如果為 1 則自動遞增 A/D 通道號 ； 第 1\D 輸入的通道號 。 如圖 3示 。所以可以得出使用 能需要發(fā)送的控制字節(jié)命令可以為 01000000B（ 0 圖 3由硬件原理圖可知參考電壓 V，模擬地 V， 所以可以得出輸出電壓 ?????????? = 5256∑???? ×2??7??=接時間控制 焊接的時間控制使用的是 52 單片機的定時器 2，該定時器可配置為 3 種工作模式，即 16位自動重裝載定時器模式、 16位捕獲模式、串口接收或者發(fā)送的波特率發(fā)生器。定時器 2的控制寄存器 表 3定時器 2的控制寄存器 7 5 3 1 。在定時器 2 溢出的時候會被硬件置 1。特別的當定時器 2 用 第 16 頁 共 50 頁 作波特率發(fā)生器時，該位不會置 1。在溢出時，必須軟件將 。 外部捕獲標志位。當使用捕獲模式時，外部信號輸入引腳（ 一個下降沿，則會將 ，并進入中斷服務(wù)程序。 當 時，定時器 2的溢出脈沖就做為串行口的接收時鐘。 當 時，定時器 2的溢出脈沖就作為串行口的發(fā)送時鐘。 的啟動位。當 時，定時器 2開始工作。 C/數(shù) /定時器模式選擇位。 捕獲 /重裝選擇位。當 1 時，選擇定時器 2 為捕獲模式。當時，定時器 2為自動重裝載模式。 應(yīng)當注意的是 存器的地址為 0要檢查 個頭文件中是否添加了 如果沒有定義的話 ， 可以 在 2 0即可。 本次設(shè)計 需要將定時器 2 作為一個 16 位的自動從裝載定時器來使用 ，所以可以將 置為 0此時 只需要在初始化的時候賦予 時器初始值，當定時器溢出就會自動使 用方便且誤差小。 由于采用的晶振的頻率為 要定時的時間為 1 毫秒，配置定時器為自動從裝載向上計數(shù)模式，則計算可得需要計數(shù) ，所以得出定時器初始值為655364614，即 0若設(shè)定的焊接時間大于 0，則在定時器中斷服務(wù)程序中會將設(shè)定的焊接時間減 1。若焊接時間等于 0，則停止當前的控制任務(wù)。 晶顯示 2個字符，分為兩行每行可以顯示 16個字符，其界面設(shè)計如圖 3 L E D 16022 4 0 . 5 g 1 0 . 0 s 1 8 82 4 0 . 0 g 3 0 . 0 s A U 第 17 頁 共 50 頁 第一行的“ 表示當前焊接壓力的大小為 第一行的 “ 示當前剩余的焊接時間為 第一行的 “ 188”表示當前 88。 第二行的 “ 示設(shè)定的焊接壓力大小為 第二行的 “ 示設(shè)定的焊接時間為 第二行的 “ 示為自動調(diào)節(jié)模式。 有些數(shù)字下面有下劃線 ， 表示的是該位可以更改 。 例如 ， 當光標位于第二行“ 數(shù)字 2 下面時也就是“ 如果按下按鍵“上”，則數(shù)字 “ 會變成“ 也就是說把焊接壓力更改為了 果此時按下按鍵“右”，則光標會移動到右邊的一個數(shù)字 4下面。同理按鍵“下”和按鍵“左”。 如果光標位于第二行 “ 個位置的時候，按下按鍵“上”或者“下”，則可以將自動模式修改為手動模式，這個時候?qū)@示“ 可以按下按鍵“右”定位光標到第一 行最后一個數(shù)字處，更改 到手動調(diào)節(jié)的目的。 如果同時按下按鍵 “ 左 ” 和按鍵 “ 右 ”， 則把設(shè)定的焊接時間和焊接壓力設(shè)置到相應(yīng)的控制參數(shù) ， 即執(zhí)行 了 一次調(diào)節(jié)任務(wù) 。 口通訊 口的使用方法與傳統(tǒng)的 51 單片機幾乎完全一樣，不同的是 52 單片機可以使用定時器 1和定時器 2作為波特率發(fā)生器。 本設(shè)計采用 8 位數(shù)據(jù)位， 1 位起始位， 1 位停止位的通信格式，波特率選用19200以將串行口配置為方式 1即 10 位異步收發(fā)器（ 8位數(shù)據(jù)）模式。方式 1波特率的計算公式如下： 波特率 = (2???????? 32? )×(??1 溢出率 ) 所以計算出 ， 出率為 307200 次每秒。那么 出一次就是需要1/307200 秒，因為定時器 1 計數(shù)一次需要的時間為 12/11059200 秒 ，所以定時