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摘要本文根据自动检测母线槽导电片电阻及导电片之间的绝缘强度等技术参数的要求,设计了母线槽参数检测机控制系统(下位机)本设计采用8031作为CPU,外扩程序存储器和数据存储器;I/O口用8255扩展,用来控制位置检测、压力继电器等信号的输入和异步电机起停、测量头切换等信号的输出;键盘及选择开关用8155扩展,步进电机脉冲信号经过锁存器输出;6位LED静态显示其中一位16段的“米”字形的LED用于显示字母,其余五位七段LED用于显示数字母线槽主要技术参数自动检测时,下位机接受上位机发送的启动信号开始工作,控制检测台的传送装置和气压传动定位机构传送和定位母线槽接着下位机通过运动机构控制检测系统导电片的电阻与导电片之间的绝缘强度,并显示控制轴的位移量该控制系统硬件电路经进一步完善,结合控制软件,能够自动控制检测头的移动及检测,而整个控制系统还能自动控制母线槽的传送、定位、贴标、升降以及包装整个控制系统的自动化程度高,避免了手动检测效率低、安全性差等缺点,在母线槽技术参数自动检测方面有一定的参考应用价值关键词母线槽;检测机构;控制系统;硬件电路ABSTRACTAccordingtotherequirementsofautomaticallydetectingtheresistanceofconductingplatesandtheinsulationstrengthbetweenthemthispaperadvancesadesignschemeforthecontrolsystemofbusductparameterdetectionmachinesubordinatemachineandintroducesthedesignprocessforthehardwarecircuitofcontrolsystemindetail.Thishardwarecircuitselectsthesinglechip8031ofMCS-51seriesastheCPU.Itexpandstheprogrammemoryof32Kanddatamemoryof4Ktostoragethemonitorprogramandcorrelationaldataanddesignsa6bitLEDstaticdisplaycircuit.SomeI/Oportsareexpandedtocontroltheinputofpositiondetectionsignalpressurerelaysignaletc;andtheyalsocontroltheoutputofstart-upsingalandstopsignalfortheasynchronousmotorswitchsignalforthedetectoretc.Atonetimetheinterfacechip8155isselectedtoexpandcompilationkeyboardandthekindoptionswitchofbusduct.Otherwisetheflip-latch74LS273isselectedtocontroltheoutputpulsesignalofprosandconstoturnforthe4stepmotors.Ifthishardwarecircuitofcontrolsystemisconsummatedandiscombinedwithcontrolsoftwareitcanautomaticallycontrolthemovementanddetectionofdetector.Moreoverthewholecontrolsystemcanautomaticallycontrolthetransmissionorientationpastingmarkandpackageofthebusduct.Sotheautomationdegreeofthewholecontrolsystemishighandthedisadvantagesoflowefficiencyandbadsecurityareavoided.Thereissomereferencedandappliedvalueinautomaticallydetectingthebusductparameter.Keywords:busduct;parameterdetectionmachine;controlsystem;hardwarecircuit目录TOC\o1-3\h\z\u第一章绪论
11.1引言
11.2母线槽简介
11.3母线槽参数检测机的检测内容
21.4母线槽参数检测机控制系统的组成及工作流程
41.
4.1母线槽参数检测系统的组成
41.
4.2母线槽参数检测系统的工作流程4第二章母线槽参数检测机硬件电路设计
82.1母线槽参数检测机硬件系统组成方案的拟定
82.2CPU存储器扩展电路的设计
92.
2.1CPU的选择
92.
2.2ROM的选择
102.
2.3RAM的选择
122.
2.4锁存器的选择
142.
2.5CPU存储器扩展电路的设计
142.3键盘及选择开关电路的设计
152.
3.1键盘及选择开关接口芯片的选择
152.
3.2键盘及选择开关电路
182.4显示电路的设计
192.
4.1锁存器的选择
192.
4.2七段LED
192.
4.3十六段“米”字形LED
202.
4.4显示电路
212.5I/O接口电路的设计
232.
5.1I/O接口芯片的选择
232.
5.2I/O接口电路
242.6步进电机控制信号输出电路的设计
262.7译码电路的设计
262.
7.1译码器的选择
262.
7.2译码电路的组成
292.
7.3地址分配
302.8母线槽参数检测机(下位机)硬件电路32第三章母线槽参数检测机控制程序流程图设计
333.1主程序流程图的设计
333.2键盘扫描程序流程图的设计
343.
2.1手动键盘扫描程序流程图的设计
343.
2.2编辑键盘扫描程序流程图的设计38第四章硬件电路原理图及PCB图的绘制
434.1ProtelDXP的基础知识
434.
1.1ProtelDXP的基本操作
434.
1.2电路原理图的设计步骤
454.
1.3PCB图的设计步骤
464.2电路原理图的绘制
474.
2.1绘制原理图中的问题与解决
474.
2.2各元器件的封装
474.3PCB图的绘制49第五章结论
515.1论文总结
515.2感想52致谢53参考文献54附录A英文资料55附录B英文资料翻译61附录C硬件设计原理图与PCB图66附件:毕业论文光盘资料第一章绪论
1.1引言随着中国科技的不断发展,各行各业对电力资源的要求越来越高,而这无疑对电力传输提出了更高的要求目前,在远距离电力传输方面,电缆的生产和应用已相当成熟,完全满足传输需求;而在近距离传输方面,电缆无法达到理想的传输效果,母线槽的出现恰巧能弥补这一漏洞有关资料显示,2005年中国市场的母线槽产品总需求量已近100亿元,从2000~2005年,每年的市场增长率约为20%据专家预测随着中国经济的可持续蓬勃发展,国内母线槽市场预计在今后数年内将保持20%的持续增长如此数量的市场需求,使母线槽产品得以迅速发展并在电力系统中广泛应用随着母线槽产品的广泛应用,母线槽技术参数的检测问题也就随之产生母线槽的主要技术参数是导线电阻和绝缘强度,对这两个参数的检测在国内还是由人工完成的,其自动检测技术在国内还是个空白检测人员手动控制检测头去检测母线槽的导线电阻和绝缘强度,手动定位很容易带来由于定位不准而产生的操作误差,这与我们对母线槽技术参数准确性的要求是相冲突的另外,在检测母线槽的绝缘强度时,需要对母线槽通以高压,这无疑会威胁到检测人员的人身安全随着社会的不断发展,人工检测技术远远不能满足社会对生产率的要求,开发母线槽参数检测机,可以完成对母线槽主要技术参数的自动检测,这可以有效地提高检测的自动化程度,提高检测精度,保证检测人员的安全
1.2母线槽简介母线是一种可与几条电路分别连接的低阻抗导体,母线槽(Busbar可称作汇流排)由绝缘材料包裹的几条并排母线加上金属外壳封装而成母线槽系统是由各种母线槽单元首位链接并加上端接部分和附件组成的封闭式的输配电系统,它是一种新型的电力传输设备,传输的容量范围从25安培到7500安培,其功能类似于电缆,其构架及安装类似于空间管道系统,适用于各种高层建筑和工矿企业的输配电系统组成母线槽系统的单元按照功能的不同可分为标准母线槽单元、特殊结构母线槽单元、特殊功能母线槽单元、端接部分和附件标准母线槽是在母线槽系统中最常用的单元,承担主要的输配电任务,其中直线型母线槽根据需要可带有插孔,电流由此引出至用电设备;特殊结构的母线槽单元在走线现场遇到特殊情况下使用,主要绕过走线时所碰到的障碍物;特殊功能的母线槽单元包括伸缩节、膨胀节、变容节和分岔母线,对于母线槽系统有特殊的作用;附件用于母线槽系统的安装,固定作用,安装在开关柜上,终端套则是在各条母线槽分支的终端必须安装的单元,防止异物进入特殊功能的母线单元在母线槽系统中的作用非常重要变容节中的母排是有不同界面的母排焊接而成,电流经过变容节后,自动下降,不用再通过其他的变容手段,当需要变化电流等级时,直接用变容节来改变母线槽的电流等级即可;膨胀节内用软电缆代替母线,整个母线槽系统因电热的影响,木牌会产生伸缩现象,此时通过膨胀节中的软电缆的调节就能使系统避免遭破坏木牌如果哦连续50米以上不改变方向或没有分支,需要安装膨胀节;由于母线槽系统的测量和制造上存在误差,当系统较长是,会产生较大的积累误差,此时可以安装可调节母线槽,这种母线槽的长度可以在一定范围内调节来消除误差特殊母线槽通常在大型工程中使用较多,以保证系统的安全经济可靠地运行图
1.1是母线槽系统的安装示意图,将始端箱接在开关柜上,电流由此引入,严格个输配电母线槽单元将电能输送到系统的各个部分,将连接有用电设备的插接箱插入母线槽上的插孔即可使用,各个母线槽单元之间的连接有对接式和插接式两种,通常用螺钉或链接铜排连接非常方便母线槽的安装通常用托架、吊臂和弹簧支架作为支撑,为了便于安装,母线槽系统通常沿墙、柱子和屋顶走线,同时也占用较少的空间图
1.1母线槽系统的安装示意图母线槽系统的单元分类和功能见表
1.
11.3母线槽参数检测机的检测内容母线槽参数检测机的主要检测内容为
①母线槽内各个导电片的电阻;
②母线槽内导电片之间的绝缘强度导电片电阻和导电片之间的绝缘强度是母线槽的主要技术参数导电片电阻是影响母线槽导电能力的主要因素我们都知道,导线电阻的增大,会增加电能在传输过程中的电损耗,而母线槽也是如此另外,表
1.1母线槽系统的单元分类和功能类别实例功能标准母线槽始端母线槽、直母线槽(可带插孔)、L型母线槽、T型母线槽、十字型母线槽输配电特殊结构Z型母线槽、LL型母线槽、ZL型母线槽、TL型母线槽、任意角度母线槽输配电,特殊情况下使用特殊功能的母线槽伸缩节、膨胀节、变容节、分岔母线完成温度调节、规格转换、误差补偿等特殊功能附件插接箱连接用电设备托臂、吊架、弹簧支架、螺钉系统的安装端接部分始端箱、终端套保护,结构上必须导电片之间的绝缘强度则是影响母线槽安全性能的主要因素因此,检测母线槽这两个技术参数是十分重要的,这能帮助我们更加准确有效地把不同种类及型号的母线槽应用到最适合它们的场合导电片电阻和绝缘强度两个参数的检测如图
1.2所示,其中图a检测的是导电片电阻,图b检测的是导电片之间的绝缘强度
1、检测头
2、气缸
3、母线槽a检测导线电阻b检测绝缘强度图
1.2母线槽参数检测示意图
1.4母线槽参数检测机控制系统的组成及工作流程
1.
4.1母线槽参数检测系统的组成母线槽参数检测系统主要由上位机、运动机构控制系统(下位机)、贴标机、打印机、包装机构、检测机构、气压传动机构等部分组成,其中母线槽参数检测机的控制系统主要由控制电路和气压传动两部分组成图
1.3为母线槽参数检测系统的组成简图图
1.3母线槽参数检测系统的组成
1.
4.2母线槽参数检测系统的工作流程母线槽参数检测机控制系统的下位机部分控制的信号有检测台上的传送电机,一个纵向定位气缸,两个横向气缸和这两个气缸上的压力继电器;包装台上的传送电机,一个定位气缸,两个上升气缸;两个检测头的气缸;X、Y、U、V四轴的正反转;X、Y、U、V四个坐标方向的进给,X、Y、U、V的超程检测台和包装台的传动机构如图
1.4所示
1.检测平台
2.母线槽
3.检测纵向定位气缸
4.检测平台移送电机
5.包装平台
6.包装台纵向定位气缸
7、
9.母线槽包装台升降气缸
8.包装台移送电机
10、
27.纵向到位检测传感器
11、
26.左右端横向定位滑台
12、
25.右端测量头驱动气缸
13、
24.X轴及U轴滑台
14、
23.X轴及U轴步进电机
15、
22.左右端横向定位气缸
16、
21.左右端垂直升降台
17、
19.Y轴及V轴步进电机
18、
20.左右端移动立柱图
1.4检测台和包装台的传动机构示意图母线槽参数检测系统工作过程如下上位机(PC机)发送启动信号给下位机,然后,下位机开始工作下位机控制检测台传送装置和气压传动定位机构传送及定位母线槽之后,下位机通过运动机构控制检测系统检测导电片的电阻以及导电片之间的绝缘强度,并把结果传送给上位机上位机接受到检测完毕的信号后,根据检测结果判断母线槽是否合格,若合格,则发送信号给打印机,打印机打印出所测母线槽的条码然后,上位机发送信号给贴标机,并控制贴标机把条码贴到母线槽上贴标机贴标完毕后发送信号给上位机,上位机接着发送信号给下位机,由下位机控制完成对母线槽的包装下面将按照前文叙述的工作过程给出母线槽参数检测机(下位机)控制系统的工作流程图(图
1.5)图
1.5母线槽参数检测机控制系统(下位机)的工作流程第二章母线槽参数检测机硬件电路设计
2.1母线槽参数检测机硬件系统组成方案的拟定母线槽参数检测机的控制电路主要有以下四部分组成CPU存储器扩展电路、显示电路、信号输入/输出电路、键盘扩展电路控制电路的大致设计思路如下采用8031作为、外扩ROM(27256(32k×8))和RAM(6264(8k×8))、I/O口用8255扩展、步进电机控制信号经过74LS273锁存器后输出、键盘和选择开关用8155扩展、显示电路用6位LED静态显示其中一位十六段的“米”字形的LED用于显示字母,其余的五位皆是七段LED具体的电路设计将在后面作详细的介绍母线槽参数检测机硬件系统组成方案如图
2.1所示
2.2CPU存储器扩展电路的设计控制系统硬件电路的CPU存储器扩展电路部分CPU采用
8031、外扩程序存储器(ROM)采用27256(32k×8)、外扩数据存储器(RAM)采用6264(8k×8)、锁存器采用74LS373本节主要对它们的引脚图、引脚功能及相关知识作了简单介绍同时,给出了CPU存储器扩展电路
2.
2.1CPU的选择单片机的种类繁多,常见的MCS-51系列单片机有8031和8051虽然8051有内部ROM,但其容量只有4KB,存储空间较小,满足不了本次毕业设计的要求另外,8031目前使用比较广泛,且8051与8031相比价格偏高,所以在本次设计中,控制系统硬件电路的CPU选择用80318031是MCS-51系列单片机的典型产品,采用40引脚的双列直插封装(DIP方式),其引脚图如图
2.2所示按其引脚功能,这些引脚可分为四类
(1)电源引脚VCC和GND(共2根)1)VCC(40脚)接+5V电压2)GND(20脚)接地
(2)外接晶振引脚X1和X2(共2根)X1(19脚)和X2(18脚)引脚接外部振荡器的信号,即把外部振荡器的信号直接连接到内部时钟发生器的输入端
(3)控制和复位引脚ALE、、和RST(共4根)1)ALE(30脚)当访问外部存储器时,ALE(允许地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节2)(29脚)输出外部程序存储器(ROM)的读选通信号图
2.28031引脚图3)(31脚)当端保持高电平时,访问内部ROM,但在PC(程序计数器)值超过片内ROM的容量时,将自动转向执行外部ROM当保持低电平时,则访问外部ROM,不管是否有内部ROM对于本次毕业设计,采用CPU是8031,其内部无ROM,所以脚必须常接地,这样才能选择外部ROM单片机只在复位期间采样脚的电平,复位结束以后脚的电平对ROM的访问无影响4)RESET(9脚)复位引脚当振荡器运行时,在此引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机8031复位
(4)输入/输出(I/O)引脚P
0、P
1、P
2、P3(共32根)1)P0口(32脚~39脚)是双向8位三态I/O口在外接存储器时,与地址总线的低8位及数据总线复用,能以吸收电流的方式驱动8个TTL负载2)P1口(1脚~8脚)是8位准双向I/O口由于这种接口输出没有高阻状态,输入也不能锁存,所以不是真正的双向I/O口P1口能驱动(吸收或输出电流)4个TTL负载3)P2口(21脚~28脚)是8位准双向I/O口在访问外部存储器时,可作为高8位地址总线送出高8位地址P2口能驱动(吸收或输出电流)4个TTL负载4)P3口(10脚~17脚)是8位准双向I/O口这8个引脚除用于普通输入、输出外,还可以用于专门功能,它是一个复用双功能口P3口能驱动(吸收或输出电流)4个TTL负载P3口作为第一功能使用时,即作为普通I/O口用,功能和操作方法与P1口相同;作为第二功能使用时,各引脚的定义如表
2.1所示值得强调的是P3口每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能表
2.1P3口第2功能表引脚第2功能P
3.0RXD(串行口输入端)P
3.1TXD(串行口输出端)P
3.2(外部中断0请求输入端,低电平有效)P
3.3(外部中断1请求输入端,低电平有效)P
3.4T0(定时器/计数器0计数脉冲输入端)P
3.5T1(定时器/计数器1计数脉冲输入端)P
3.6(外部数据存储器写选通信号输入端,低电平有效)P
3.7(外部数据存储器读选通信号输入端,低电平有效)
2.
2.2ROM的选择CPU外扩ROM一般用EPROM,它是紫外线可擦除电可编程的只读存储器,芯片置于紫外线灯下照20min以后,内部内容变为全“1”,通过编程器将程序代码写入后信息不会丢失,可靠性很高常用的EPROM电路有2732(4KB)、2764(8KB)、27128(16KB)、27256(32KB)、27512(64KB),由于它们价格相近,且大容量的EPROM读取速度快,再结合本次设计所需要的存储空间,故控制系统的硬件电路采用27256(32k×8)作为外扩ROM外扩ROM27256(32k×8)采用28引脚双列直插封装(DIP方式),其引脚图如图
2.3所示
1.27256的引脚功能27256各引脚的意义如下1)A0~A14地址输入线2)D0~D7三态数据总线,读或编程检验时为数据输出线,编程时为数据输入线维持或编程禁止时,D0~D7呈高阻抗3)片选信号输入线,低电平有效4)读选通信号输入线,低电平有效5)Vpp编程电源输入线,Vpp的值因芯片型号和制造厂商而异6)Vcc主电源输入线,Vcc一般为+5V图
2.327256引脚图7)GND线路接地
2.EPROM的操作方式对EPROM的主要操作方式有1)编程方式把程序代码(机器指令、常数)固化到EPROM中2)编程校验方式读出EPROM中的内容,检验编程操作的正确性3)读出方式CPU从EPROM中读取指令或常数,是单片机应用系统中的工作方式4)维持方式不对EPROM操作,数据端呈高阻5)编程禁止方式适用于多片EPROM并行编程不同数据表
2.2给出了27256不同操作方式下控制引脚的电平表
2.227256不同操作方式下控制引脚的电平引脚方式2022Vpp1Vcc28D0~D711~1315~19读VILVILVcc5V数据输出禁止输出VILVIHVcc5V高阻维持VIH任意Vcc5V高阻编程VILVIHVpp5V数据输入编程校验VIHVILVpp5V数据输出编程禁止VIHVIHVpp5V高阻
3.程序存储器扩展方法内部有程序存储器的单片机扩展外部程序存储器时,EA接高电平CPU取指令时,PC值在内部程序存储器范围内时从内部取指令,PC值大于内部程序存储器范围内时从外部EPROM中取指令本次设计所用的8031CPU,其内部没有用户程序存储器,EA接地,外接EPROM,CPU总是从外部EPROM中取指令一般来说,外部程序存储器由一片EPROM组成,EPROM片选信号可以直接接地当EA接地时,外部EPROM的地址从令开始;当EA接高电平时,外部EPROM的地址紧跟在内部程序存储器的地址后开始图
2.4给出了8031单片机和EPROM27256的接口方法图
2.48031和27256的接口方法
2.
2.3RAM的选择控制系统硬件电路中的RAM主要用于存放控制检测头运动位移量的检测程序目前,单片机系统常用的RAM电路有6216(2KB)、6264(8KB)、62256(32KB)考虑到控制系统存放的程序和数据不是很多,8k的RAM比较常用,市场上容易买到且价格比较便宜,因此,选择6264(8k×8)作为外扩RAM由于只用到4k的容量,故空掉了A12一根地址线(接地),即只用到了A0~A11共12根地址线6264同样采用28引脚的双列直插封装(DIP方式),其引脚图如图
2.5所示
1.6264各引脚的意义如下1)A0~A12地址输入线2)D0~D7双向三态数据线3)VCC工作电源+5V4)GND线路接地5)NC悬空脚6)片选信号输入线,低电平有效7)读选通信号输入线,低电平有效8)写选通信号输入线,低电平有效9)CS第二片选信号,高电平有效CS=1,=0选中值得注意的是,6264芯片是易失性的,一旦掉电,内部的所有信息都会丢失因此,需设计一个掉图
2.56264引脚图电保护电路,在无外部电源给6264供电时,电路的备用干电池给6264供电,以保证6264内的数据不丢失表
2.3给出了6264不同操作方式下控制引脚的电平表
2.36264不同操作方式下控制引脚的电平引脚方式20CS262227D0~D711~1315~19未选中(掉电)VIH任意任意任意高阻未选中(掉电)任意VIL任意任意高阻输出禁止VILVIHVIHVIH高阻读VILVIHVILVIH数据输出写VILVIHVIHVIL数据输入写VILVIHVILVIL数据输入
2.RAM的扩展方法对于MCS-51的扩展系统,经常需要扩展RAM和I/O口,由于RAM和I/O口均使用、信号作为选通信号,故RAM和I/O共占64KB的地址空间,因此RAMI/O口的片选信号一般由高位地址译码产生,或者用线选法,即用某一位高位地址作为片选信号图
2.6给出了用线选法外接6264的接口方法,6264的地址范围为6000H-7FFFHMCS-51访问外部数据存储器时保持高电平,对外部RAM或I/O读、写时,外部EPROM的数据线呈高阻态图
2.68031与6264的接口方法此处删减NNNNNNNNNNNNNNNN字需要整套设计请联系q99872184图
2.20步进电机控制信号输出电路74LS138是否处于工作状态如果一个设计电路中用到两个或两个以上的74LS138译码器时,必须要确保这多个译码器不会同时被选中而处于工作状态本设计解决方案如下将两个译码器的G1脚同接P2口中的引脚28(P
2.7),其中显示电路中74LS138的G1端接一个非门,具体接法如图
2.22所示图
2.2174LS138引脚图2)由CPU输出给译码器的A、B、C三个引脚的信号决定译码器究竟选择哪个端口上的芯片A、B、C三个引脚可以接CPU的P2口上的任意三个引脚,本次设计中两个74LS138的A、B、C接的依次是25(P
2.4)、26(P
2.5)、27(P
2.6)3)Y0~Y7是8个位选信号端硬件电路中,主控电路中的译码器用到了Y
0、Y
1、Y
2、Y3共4个位选信号端;显示电路中的译码器用到了Y
0、Y
1、Y
2、Y
4、Y
5、Y
6、Y7共7个位选信号端
2.74LS138的功能表(表
2.8)表
2.874LS138译码器的功能表输入输出选中的芯片号赋能选择Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7GCBA×H×××HHHHHHHH无L×× ××HHHHHHHH无HLLLLLHHHHHHH0#输入输出(续)选中的芯片号赋能选择Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7GCBAHLLLHHLHHHHHH1#HLLHLHHLHHHHH2#HLLHHHHHLHHHH3#HLHLLHHHHLHHH4#HLHLHHHHHHLHH5#HLHHLHHHHHHLH6#HLHHHHHHHHHHL7#注表格中=+
2.
7.2译码电路的组成
1.主控电路译码主控电路部分译码电路组成如图
2.23所示
2.显示电路译码这里同样以附录C的硬件设计原理图中的元件名来区分74LS273,显示电路部分译码电路组成如图
2.24所示
2.
7.3地址分配
1.存储器的地址分配
(1)27256地址范围的确定因为27256是32K的ROM,所以32KB=×B=B,即27256需要接15根地址线故8031的P0口的A0~A7和P2口的A8~A14依次接到27256的A0~A14管脚上,因此,27256地址范围的确定见表
2.9表
2.9 程序存储器27256的地址范围A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址范围00000000000000000000H00000000000000010001H…………………………………………...…………………………………………………01111111111111107FFEH01111111111111117FFFH由表可知,27256的寻址范围是0000H~7FFFH
(2)6264地址范围的确定由于在本次设计电路中只需要扩展4KB的片外数据存储器,所以在设计CPU存储器扩展电路时,我只选用了6264芯片的A0~A11地址管脚另外,由于6264芯片的片选端接在CPU存储器扩展电路中的74LS138的Y3端口上,因此对应Y3输出的译码信号A
14、A13及A12为011再有74LS138的G1端口接在8031的引脚28(A15)上,根据74LS138的工作特性可知只有当8031的引脚28(A15)送给G1端口信号固定为高电平“1”时,此译码器才可以被选中工作由上可得6264的地址范围见表
2.10表
2.10 数据存储器6264的地址范围A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址范围1011000000000000B000H1011000000000001B001H…………………………………………...…………………………………………………1011111111111110BFFEH1011111111111111BFFFH由表
3.10可知,6264芯片可以提供的片外数据存储器寻址范围是B000H~BFFFH
2.8155的地址分配CPU存储器扩展电路中的74LS138工作,则A15(P
2.7)=1;由图
2.16可知,本次设计8155的片选端接CPU存储器扩展电路中的74LS138的Y0,所以74LS138的CBA=000;8155的接8031的P
2.0(A8),而8155是作为I/O口用,所以8155的P
2.0=1根据表
3.7知8155端口地址的分配方法可得出8155的命令/状态口地址为8100H,A口地址为8101H,B口地址为8102H,C口地址为8103H
3.8255的地址分配CPU存储器扩展电路中的74LS138工作,则A15(P
2.7)=1;由图
2.13可知,本次设计8155的片选端接CPU存储器扩展电路中的74LS138的Y1,所以74LS138的CBA=001根据段落
2.
5.1中介绍的8255端口地址的分配方法可得出8255的控制口地址为9003H,A口地址为9000H,B口地址为9001H,C口地址为9002H
4.74LS273的地址分配
(1)步进电机控制信号输出电路部分CPU存储器扩展电路中的74LS138工作,则A15(P
2.7)=1;另外,这部分74LS273的CLK由CPU存储器扩展电路中的74LS138的Y2与8031的相或后提供,所以CBA=010故此处74LS273的入口地址为A000H
(2)显示电路部分如图
2.21所示,由于显示译码电路中的74LS138的G1脚在接到8031的P
2.7(A15)前加了一个非门,因此,这里的74LS138若处于工作状态,A15(P
2.7)=0电路中的74LS273的CLK由显示电路中的74LS138的Y
0、Y
1、Y
2、Y
4、Y
5、Y
6、Y7分别与8031的相或后提供,具体见图
3.10因此,我们可以确定显示电路中7片74LS273的片选信号,见表
2.11(表中74LS273用图
2.10里的元件号表示)表
2.1174LS273的片选信号元件号片选端接的位选信号端CBA片选信号U22Y00000000HU23Y10011000HU24Y20102000HU25Y61106000HU26Y41004000HU27Y51015000HU28Y71117000H
2.8母线槽参数检测机(下位机)硬件电路本次毕业设计的母线槽参数检测机(下位机)硬件电路见附录C第三章母线槽参数检测机控制程序流程图设计
3.1主程序流程图的设计母线槽参数检测机(下位机)控制系统的程序用汇编语言编写主程序内容包括
(1)各芯片的初始化,如定义8155和8255的输入输出以及显示器清零等;
(2)接受上位机的启动指令;
(3)读母线槽种类选择开关状态主程序流程图如图
3.1所示
3.2键盘扫描程序流程图的设计键盘可分为独立联接式和行列(矩阵)式两类,每一类又可根据对按键的译码方法分为编码键盘和非编码键盘两种类型编码键盘主要通过硬件电路产生被按按键的键码和一个选通脉冲,选通脉冲常用CPU的中断请求信号,以便通知CPU以中断方式接收被按按键的键码这种键盘使用方便,但硬件电路复杂,常不被微型计算机采用在非编码键盘中,每个按键的作用只是使相应接点接通或断开,每个按键的键码并非由硬件电路产生,而是由相应扫描程序对它扫描形成的因此,非编码键盘硬件电路极为简单,在微型计算机中得到了广泛的应用本次毕业设计主要用到了独立式非编码键盘(手动键盘)和行列式编码键盘(编辑键盘)下面将依次对它们做详细介绍,并给出键盘扫描程序流程图
3.
2.1手动键盘扫描程序流程图的设计在手动键盘(独立式非编码键盘)中,每个按键都是彼此独立的,均需占用CPU的一条I/O输入数据线本次毕业设计的手动键盘部分主要指前一章的图
2.6提到的由8031的P1口扩展的+X(S11)、-X(S12)、+Y(S13)、-Y(S14)、+U(S15)、-U(S16)、+V(S17)、-V(S18)八个方向的八个进给按键图
2.7中的每个按键均和8031的P1口中一条相连若没有按键按下时,8031从P1口读得的引脚电平均为高电平(+5V);若某一按键被按下,则读键所对应的端口线变为低电平CPU根据8155PB口工作方式选择开关的选通状态对P1口进行查询,即可发现键盘上是否有键按下以及哪个按键被按下手动键盘扫描程序流程图如图
3.2所示
3.
2.2编辑键盘扫描程序流程图的设计在前面已经介绍过编码键盘主要通过硬件电路产生被按按键的键码和一个选通脉冲,选通脉冲常用CPU的中断请求信号,以便通知CPU以中断方式接收被按按键的键码本次毕业设计中的编辑键盘部分是由8155芯片扩展的具体是由8155芯片的PA口(PA0~PA5)和PC口(PC0~PC5)共扩展了二十一个有效按键,具体为0~9十个数字键,X、Y、U、V四个轴的选择按键,以及dp(小数点键)、Delete(删除键)、Space(空格键)、Enter(回车键)、M(准备功能键)、N(程序段号键)、F(进给功能键)它们的功能是通过软件来定义的,它们的编码见表
3.1第二章图
2.16中的按键S3~按键S17为待定义按键二十一个有效按键的编码值的计算方式是设PA口的初始值为1,对应按键处的A口、C口值为0,则每个按键均可得到一个十六位的编码值例如键值为数字1的按键有效时,PA0=0且PC1=1,则可得到A口的编码为3EH
(00111110),C口为3DH
(00111101),则数字键0键对应的键值为3E3DH(A口高八位,C口低八位)表
3.1 编辑键盘21个按键的编码编号编码键值编号编码键值PA0PC03E3EH0PA1PC53D1FHXPA0PC13E3DH1PA2PC03B3EHYPA0PC23E3BH2PA2PC13B3DHUPA0PC33E37H3PA2PC23B3BHVPA0PC43E2FH4PA2PC33B37HMPA0PC53E1FH5PA2PC43B2FHNPA1PC03D3EH6PA2PC53B1FHFPA1PC13D3DH7PA3PC0373EHDeletePA1PC23D3BH8PA3PC1373DHEnterPA1PC33D37H9PA3PC2373BHSpacePA1PC43D2FHdp硬件电路中的按键是用软件延时方式去抖动的,因此,在每一次判断按键状态时,都必须执行延时子程序,以消除由于键抖动而带来的瞬时无效闭合的影响下面讲述编辑键盘部分编辑键盘扫描程序流程图如图
3.3所示图
3.3所示为编辑键盘扫描程序流程图的一部分其中图(a)为编辑键盘扫描程序流程图的主程序流程图,它延伸出的B、C、D三部分子程序内容基本相同,而E、F、G三部分子程序内容也基本相同在图
3.3中只列出了B段子程序,如图(b)所示,C、D、两段子程序只需把图(b)中所有的PC0分别改成PC
1、PC2就可以了E段子程序见图(c),F、G两段子程序只需把图(c)中所有的PC3分别改成PC
4、PC5就可以了注意前文提及的手动键盘只有当8155的PB6=
0、PB7=1时,才有效;编辑键盘只有当8155的PB6=
1、PB7=0时,才有效第四章硬件电路原理图及PCB图的绘制使用电脑设计电路原理图和电路板图是把电子技术从理论应用到实际的第一步,之前的设计环节只停留在理论设计方面,所以此环节是整个设计的重中之重,此环节成功了,整个设计才能说是成功了本次毕业设计控制系统的电路原理图以及PCB图的绘制均是用ProtelDXP软件完成的与以前的版本相比较,ProtelDXP的功能得到进一步的增强,新增功能如下1)全新的设计方法;2)全新的设计界面;3)在原理图中添加PCB设计规则;4)多通道设计;5组装变量控制;6)集成元件库;7)增强的自动布线器;8)增强的PCB布板功能总之,ProtelDXP集强大的设计能力、复杂工艺的可生产性和设计管理于一体,可完整地实现电子产品从电学概念设计到生成物理生产数据的全过程,以及中间所有分析的仿真和验证其绘制的步骤大致如下1)设置原理图设计环境2)放置元器件3)原理图布线4)编辑与调整5)检查原理图6)生成网络表7)在PCB绘制环境导入网络表8)手动或自动布局、布线9)画PCB图边框具体的操作步骤将在下文详细阐述
4.1ProtelDXP的基础知识本节主要介绍了ProtelDXP中的一些基本操作,以及电路原理图和PCB图的设计步骤
4.
1.1ProtelDXP的基本操作
1.装载元件库在开始原理图设计之前,首先要装载所用元件所属的元件库此时,如果一次载入过多的元件库,不仅回占用较多的系统资源,也会降低应用程序执行的效率,因此,在原理图设计前只需载入必要而常用的元件库其步骤如下用鼠标点击Desing菜单的Add/Remove/RemoveLibraries命令,屏幕将出现一个对话框,点击对话框中的AddLibrsry按钮,载弹出的对话框中选择要添加的库即可对话框中的Remove按钮用来删除选中的库,MoveUp、MoveDown按钮用来上移下移当前选中的库
2.元件的放置元件库的添加与删除完成之后,就可以在原理图中放置元件通常可以用以下方法来放置元件1)通过输入元件编号来选取元件2)从原件列表中选取
3.元件的位置调整元件放置完后,为使原理图布局合理或易于连线,常常要对元件的位置或方向进行调整,调整方法如下1)元件的移动用鼠标对准要移动的对象,点击鼠标左键,选中要移动的元件,或在一定区域的左上角点击鼠标左键,然后拖动鼠标到区域的右下角,选中在此矩形框中的所有对象然后拖动鼠标到所需的位置,释放鼠标左键,即完成元件移动2)元件的旋转在元件放置前,用下列案件调整原件的方向空格键每按一下使元器件作逆时针方向旋转;X左右对称Y上下对称3)阵列式粘贴原件阵列式粘贴是一种特殊的粘贴方式,它可以按指定的间距将同一个元件重复地粘贴到图纸上具体步骤如下首先选择需要粘贴的元件,然后执行Edit/Copy命令,此时屏幕上出现十字光标,将光标对准选择的元件点击鼠标左键,被选择的原件复制到剪贴板上接着执行菜单命令Edit/PasteArray系统弹出一对话框,框内各选项功能如下ITEMCOUNT用来设置粘贴元件的个数TEXTINCREMENT用来设置粘贴原件序号的增值HORIZONTAL用来设置粘贴原件水平间距VERTICAL用来设置粘贴原件垂直间距设置完成后点击OK按钮,屏幕上出现一个十字光标,在图纸上选择一个合适的位置后点击鼠标左键,系统就在图纸上放置了N各所选择的元件
4.元件的排列与对齐ProtelDXP提供了一系列的排列与对齐功能,极大地提高了用户的工作效率这一功能可用菜单Edit/Align中的命令实现各命令功能如下AlignLeft/Right将选取的元件向最左/右边的元件对齐CenterHoriizontal将选取的元件向最左边的元件和最右边的元件的中间位置对齐DistributeHoriizontally将选取的元件在最左边的元件和最右边的元件之间等间距放置AlignTop将选取的元件向最上面的元件对齐AlignBottom将选取的元件向最下面的元件对齐CenterVertically将选取的元件向最上面的元件和最下面的元件的中间位置对齐DistributeVertically将选取的元件在最上面的元件和最下面的元件之间等间距放置
5.放置电源和地线电源和接地元件可以使用PowerObjects工具上对应的命令来选取,该工具通过执行View/Toolbars/PowerObjects命令来打开或关闭
6.放置导线元件放置好以后,下一步工作就是用导线将个元件连接起来布线方法分为三类1)90°布线方式2)45°布线方式3)任意角度布线方式
7.放置电器节点在Tool/Preference/Schematic中选择自动连接点选项,则不需要用手工放置电气节点,只要连接接头和连线相交,系统会根据需要自动放置电器节点
8.总线、总线分支和网络标号工具的使用
4.
1.2电路原理图的设计步骤一般来讲,进入SCH设计环境之后,需要经过以下几个步骤才算完成原理图设计1设置好原理图所用的图纸大小最好在设计之初就确定好要用图纸大小虽然在设计中可以更改图纸的大小和属性,但养成良好的习惯会在将来的设计过程中受益2制作元件库中没有没有的原理图符号因为很多元件在Protel99中没有收录,这是就需要用户绘制这些元件的原理图符号,并最终将其应用于电路原理图的绘制过程之中3)对电路图的元件经行构图在放置元件之前,需要先大致地估计以下元件的位置和分布,如果忽略了这一步,有时会给后面的工作造成意想不到的困难4)元件布局这是绘制原理图最关键的一步虽然在简单的电路图中,即使并没有太在意元件布局,最终也可以成功地进行自动或手动布线,但是在设计较复杂的电路图时,元件布局的合理与否将直接影响原理图的绘制效率以及所绘制出的原理图外观5)对原理图内的图件进行电气连接这里提到的线路可以是导线,节点或者总线及其分支线当然,在比较大型的系统设计中,原理图的走线并不多,更多的时候是应用网络标号来代替直接的线路连接这样做既可以保证电路的电气连接,又可以避免使整个原理图看起来杂乱无章6)放置注释这样做既可以使电气图更加一目了然,增强了可读性同时,他也是合格的电路设计人员所必须具备的素质
4.
1.3PCB图的设计步骤在PCB的绘制过程中,除了
4.
1.2中的步骤
(1)~
(6)外,还有以下三步
(1)在PCB绘制环境导入网络表若在导入过程中遇到错误,需及时更正处理宏错误通常按照宏命令执行的顺序来进行,因为Protel中宏命令的执行是有顺序的,前面的宏命令错误可能引起后续有关宏命令的错误如某个元器件的封装遗漏了,则后面与该元器件有关的宏命令都会报错在PCB绘制环境导入网络表时,产生的错误及警告一般有以下几种形式(见表
4.1):表
4.1载入网络表时产生错误及警告的形式序号错误错误类型1NetnotFound网络丢失Error2Componentnotfound元器件丢失Error3Nodenotfound节点丢失Error4Netalreadyexists网络已经存在Error5Componentalreadyexists元器件已经存在Error6Newfootprintnotmatchingoldfootprint新封装与旧封装不符Error7FootprintnotfoundinLibrary库中找不到封装Error8Alternativefootprintusedinstead使用替代封装Warning
(2)手动或自动布局、布线根据元器件的数目等原因,自动布局、布线的时间也有很大的区别在元器件较多时,使用自动布局、布线功能比较方便快捷
(3)画PCB图边框用于限制元器件的范围、布线的范围等
4.2电路原理图的绘制原理图的成功绘制是生成PCB图的重要前提在绘制原理图时,最重要的就是正确选择元器件,以及填写元器件的封装在选择元器件的过程中不仅要考虑到该元器件的适用价值,还要考虑到该元器件的封装是否符合实际
4.
2.1绘制原理图中的问题与解决由于本次设计是我第一次用Protel软件绘制比较复杂的原理图和电路板图,遇到问题在所难免1.绘制原理图所遇到的问题1)选用单个的电阻及或门,显得元器件繁多,电路板图内很乱2)总线连接处总是产生错误3)无法生成正确的网络表
2.所遇问题的解决办法1)阻值相同的电阻采用排阻,所有的或门采用74系列的或门,它的一个芯片内包含有四个或门这样就大大减少了元器件的数量2)总线连接处的错误产生的原因是我没有弄明白总线连接的意思,以为只要用一根总线把所有需要接的管脚接上就可以了而实际上是必须要在每个管脚上加上网络标号,否则系统无法分清楚这些网络线究竟谁与谁相连接3)此处错误产生的原因是有的是元器件根本没有封装,也有的虽然写了封装号,但是封装库里根本就没有这种封装解决办法就是根据元器件的管脚,首先在元器件封装库里寻找对应的封装,如果没有,则自己另外画封装图另外在单个的电阻处,我采用贴片电阻的封装,这样就可以使做出的电路板美观一点
4.
2.2各元器件的封装元器件的封装可以在电路原理图绘制完成后,也可以在绘制过程中每个元器件必须都有自己的封装,否则绘制完成的电路原理图将无法生成网络表,这也就意味着无法生成PCB图封装库中已有的封装可以直接引用,而封装库中没有的封装则要自己绘制并生成库文件另外,由于绘制的PCB图是作为制造电路板的样本的,因此元器件封装图必须与实物相符,否则,绘制出的PCB图将没有任何价值本次毕业设计所用元器件的封装如表
4.2所示本次毕业设计用ProtelDXP绘制的控制系统的电路图见附录C表
4.2元器件的封装表序号元件种类元件名称元件封装1CPU80318031AHDIP40282558255ADIP40381558155HDIP404外扩ROM27256DIP285外扩RAM6264DIP286锁存器174LS373DIP207锁存器274LS273DIP208译码器74LS138DIP1697段LEDAMBERCCSIP91016段LEDDPY_16-SEGSIP2011干电池BATTERYPOLAR
1.012无极性电容CAPRAD
0.113极性电容ELECTRO1RB.2/.414晶振CRYSTALXTAL115与非门NANDSIP316光耦OPTOISO1DIP417二极管DIODEDIODE
0.418三极管NPN、PNPTO-519非门NOTSIP220或门ORSIP321排阻RESPACK4DIP1622电阻RES2AXIAL
0.423按键SW-PBSIP224拨码开关SW-6WAYSIP7252眼插座CON2SIP2263眼插座CON3SIP3278眼插座CON8SIP
84.3PCB图的绘制前面所画的电路原理图只表示各元件之间的连接关系,并不能代表元件的实际安装情况之所以画电路原理图就是为了绘制电路的PCB图,这才是最终的目的所在,画好原理图是为设计电路板图提供基础电路板就是所有电子产品都具有的焊接元件的基板像画电路原理图一样,首先要设置电路板的设计环境双击图标PCBDocument即可建立电路板文件,进入电路板设计环境该环境中有一个电路板板层切换标签,用鼠标点击可以更换板层生成电路板有两种设计方法一种是自动画电路板,一种是人工画电路板人工画电路板是耗时和费劲的,此次设计中采用的是自动布线画电路板在电路板(PCB)环境下,使用Design/Load菜单,然后在弹出的窗口中单击Browse按钮,再在弹出的窗口中选择生成的网络表文件(扩展名为Net),单击OK,可以看到网络表已经转换成可以执行的宏命令显示在窗口的下部,这时应该观察窗口底部的状态条(Status)以确定所有的宏命令是否有效,若有错误(Error)就应该找出错误的原因这些错误可能是元件封装名称不对,致使在封装库中找不到,这种情况将显示FootprintXXXnotfoundinLibrary,或是封装可以找到,但是管脚号和焊盘号不一致,这种情况将显示Nodenotfound比如在设计中用到的二极管,由于元件的管脚号是1和2,而封装的焊盘号是A和K,所以在调入网络表的时候会出现Nodenotfound的错误更改这样的错误的方法是,首先在原理图中双击二极管,然后在弹出的属性对话框中,选择HiddenPins前的小方框,关闭属性对话框后,就可以看到二极管的管脚号显示出来,确定管脚号和二极管阴极和阳极之间的关系将当前窗口切换到电路板图,在封装库管理器中选择InternationalRectifiers库,在库中找到二极管的封装,单击管理器中的Edit按钮,屏幕被切换到元件封装编辑窗口,并显示二极管的封装,双击焊盘,将焊盘号A该为1,K该为2存盘后,再调用网络表,则这个错误就不再出现了要修改完网络表中的所有的错误,直到网络表调用窗口底部的状态条显示AllMacrosValidated,就说明没有错误了,可以单击Execute按钮,将元件和它们的连接关系调入电路板图中接着推开元件,选择菜单AutoPlacement/SetShoveDepth在弹出的窗口中设置推开次数,然后选择AutoPlacement/Shove后,用鼠标随意单击一个元件,就可以看到所有的元件都被推开了元件生成后就要对元件进行布置了,也就是将元件合理地分布在电路板上布置元件又可分为自动布置元件和手动布置两种一般人工布置元件要更好一些,自动布置元件并不是很完善人工布置元件时,使用鼠标移动元件,原则是所有的连线最短,左边信号进,右边信号出,连接器放在电路板边缘布局完成后,在禁止层(KeepoutLayer)用画图工具画一个电路板框接着就可以手工布线或自动布线画电路板了,当然在自动布线之前还要进行自动布线设置,为自动步线做好准备工作通常走线方面要设置的有安全距离、走线转角方式、走线层次和走线方向、走线优先次序、走线模式、走线过孔形式、SMD元件焊盘脖颈、SMD焊盘与走线拐角之间的距离限制、SMD与平面之间的限制以及走线线宽等制造方面要设置的有走线与走线之间的最小夹角、最大最小孔尺寸、最小环宽、锡膏层延伸、铺铜的连接方式、电源层安全距离、连接到电源层的方式、阻焊层延伸量等在这些工作都做好之后,使用AutoRoute/ALL菜单命令,在弹出的窗口单击RouteAll按钮,就可以看到屏幕上在自动布线,差不多一分钟的样子自动布线完毕布线完成后,完成修饰等工作,就可将电路板图打印输出了,电路板图即可拿去制作电路板,进行调试,调试成功后,设计任务结束第五章结论
5.1论文总结目前在国内,对母线槽的导线电阻和导电片间绝缘强度的检测,还处于人工阶段而母线槽参数检测机可以实现这两个参数的自动检测,并进行合格检验,最后完成母线槽的贴标、包装本设计旨在设计出母线槽参数检测机控制系统下位机部分的控制电路以及控制程序流程图,并根据硬件电路生成相应的PCB图经过三个多月的努力,在老师的指导下,本人基本完成了设计任务和要求其相关工作总结如下1.主要工作及结论1)熟悉MCS-51系列单片机,特别是8031的引脚分布、引脚功能等知识2)熟悉8031在系统应用中,存储器扩展常用的元器件及其扩展电路;显示电路常用的扩展方法、元器件及连接电路;
8155、8255两个芯片的引脚分布、引脚功能、工作方式以及控制字等知识;分配各个元器件地址的方法3)熟悉ProtelDXP的基本操作,能够以此为工具,绘制出控制系统的硬件电路,并生成相应的PCB板4)完成了CPU存储器扩展电路、显示电路中、I/O接口电路、键盘及选择开关电路、步进电机控制信号输出电路以及译码电路的设计和绘制5)完成了控制程序流程图的设计主程序控制检测机运动,对母线槽进行检测;键盘扫描程序分手动部分和编辑部分,分别用来扫描手动键盘和编辑键盘的按键6)根据硬件电路,确定各个元器件的封装,生成与硬件电路对应的PCB图7)设计的母线槽参数检测机下位机部分的控制系统可以自动控制两个检测头在X、Y、U、V四个坐标方向的进给,并在6位LED上显示检测头的位移量;可以自动检测一层三列、一层四列、一层五列以及两层三列、两层四列、两层五列六种母线槽的主要技术参数导线电阻和绝缘强度;还可以控制位置检测信号、压力继电器信号、步进电机正负超程信号的输入和异步电机起停信号、电磁换向阀换向信号、绝缘强度检测仪与微欧计测量头切换信号的输出8)设计的控制系统的下位机部分,与控制程序、上位机等软硬件相结合,可以实现母线槽的自动检测、传送、定位、贴标、升降和包装这样就大大提高了检测的自动化程度,且能避免手动检测效率低、质量低及安全性差等不足另外,由于本人的毕业设计内容是一个大课题中的一部分,所以经常与同一大课题的其他同学积极探讨设计方案,交流设计思路,一方面加快了设计进度,另一方面也避免了电路设计过程中的重复问题2.存在的问题1)由于很久没有用ProtelDXP软件绘图,在绘图的过程中不是很熟悉,由于时间关系,对元件的放置在美观程度上还有欠缺,生成的PCB图也不是很完美2)设计的控制系统的硬件电路还不够完善,设计的程序只是设计了控制程序的流程图,并未编写控制程序,也没有制作实际的印制电路板,因此,不能进行调试还有许多工作需要他人继续完成
5.2感想一直以来,单片机在我所学的科目中就是比较薄弱的环节,所以在选课题的时候,我特意选择了题目中看上去与单片机没有关系的课题可是当我询问老师我的课题会用到哪些知识时,傻眼了——老师说我的课题用到的基本上是单片机当任务书发下来的时候,更是一头雾水,不知道该如何下手,甚至是根本就搞不懂题目到底是什么意思,更加不明白母线槽到底是什么东西经过老师长时间的讲解、指导和鼓励,感觉既然已经选择了这个课题,就应该好好的做下去,正因为缺乏单片机方面的知识,所以更应该好好的利用这个机会补一下漏洞在老师的指导和帮助下,经过三个月对这个课题的深入研究,一方面,使我认识到在母线槽参数检测领域国内与国外的巨大差距,更坚定了我要好好做好这个课题的决心;另一方面,拓宽了本人的知识面,拓展了视野和思维,加深了对专业知识的理解,特别是单片机方面的知识有了很大程度的提高母线槽是当今社会近距离电力传输的“主力军”,随着母线槽性能的改善,对它的检测技术也必须跟上步伐相信在不久的将来,我国一定可以自行设计出一套智能化的母线槽参数检测装置,来弥补国内在母线槽检测领域的不足致谢本次的论文设计工作是在我的指导老师华茂发副教授的精心指导和悉心关怀下完成的在我的学业和设计双重工作中无不倾注着导师辛勤的汗水和心血华老师严谨的治学态度、渊博的专业知识、无私的奉献精神都使我深受启迪从华老师身上,我不仅学到了扎实、宽广的专业知识,也学到了做人的道理在此我要向我的华老师致以最衷心的感谢和深深的敬意在我的论文撰写过程中,陈辉、朱敏、仲文俊等提出了宝贵的意见和建议,在此向他们表示深深的感谢在多年的学习生活中,还得到了许多学院领导、系领导和老师的热情关心和帮助在日常学习和生活中,张红、徐丽莉、王敏等同学都给予了我很大帮助我还要感谢我的父母和亲人,他们在我的学业中给了我莫大的鼓励、关爱和支持最后,向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意!衷心地感谢在百忙之中评阅我的论文和参加答辩的各位老师!翁霞二○○八年六月于南京参考文献
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200610.吕能元等.MCS-51单片微型计算机原理接口技术应用实例.北京科学出版社,1993附录C硬件设计原理图与PCB图1.硬件设计原理图2.PCB图b微欧计绝缘强度检测仪a123上位机贴标机打印机测试系统功率放大系统辅助动作控制电路运动驱动机构辅助动作执行机构包装机构母线槽定位机构运动机构控制系统(下位机)检测台母线槽检测台母线槽传送电机启动检测台纵向定位缸升起检测台母线槽传送电机停止检测台左端侧向定位缸启动检测台右端侧向定位缸启动连接绝缘强度检测仪两检测头移动、定位、检测并将检测结果发送给上位机检测头检测完后回检测起点连接检测电阻的微欧计两检测头移动、定位、检测并将检测结果发送给上位机开始YNN母线槽纵向到位?左、右端侧向定位缸到位?Ⅰ检测头检测完后回检测原点检测台左、右端侧向定位缸退回检测台纵向定位缸退回检测台母线槽传送电机启动包装台母线槽传送电机启动包装台纵向定位缸升起母线槽离开检测台后检测台电机停转母线槽到达包装台后包装台电机停转发送信号给上位机,启动贴标机贴标贴标结束后,包装气缸升起延时,包装定位气缸退回包装气缸退回结束Ⅰ8031CPU外扩ROM
(27256)外扩RAM
(6264)6位LED显示电路8155手动控制电路键盘母导线的种类选择开关输出信号光电耦合电路8255输入信号光电耦合电路控制X、Y、U、V轴电机正反转的光电耦合电路图
2.1硬件系统组成框图主控电路中的74LS138显示电路中的74LS1388031非门P
2.7G1图
2.22两个74LS138的接法G174LS138ABCG1G2AG2B6264的引脚8155的CE引脚8255的引脚步进电机控制信号处74LS273的CLK引脚Y0Y1Y2Y3P
2.4P
2.5P
2.6P
2.7接地图
2.23主控电路部分译码电路U22U23U24U25U26U27U2816段LED7段LED7段LED7段LED7段LED7段LEDY0Y1Y2Y5Y6Y774LS138ABCG1G2AG2BP
2.4P
2.5P
2.6P
2.7接地非门或门或门或门或门或门或门或门图
2.24显示电路部分译码电路组成框图开始初始化PB6=1且PB7=1?一层三列?Y执行检测程序一层四列?二层三列?执行检测程序执行检测程序YYNNNⅠZ开始检测Y上位机发送启动指令?PB6=0且PB7=1?NY执行编辑键盘扫描程序N执行手动键盘扫描程序YN一层五列?二层四列?二层五列?执行检测程序执行检测程序执行检测程序结束YYYNNNZⅠ图
3.1主程序流程图开始调用延时20ms子程序P
1.0=0执行键处理程序YP
1.0=0P
1.1=0NNZ1Ⅰ调用延时20ms子程序P
1.1=0YYZ0Y执行键处理程序NN调用延时20ms子程序P
1.2=0执行键处理程序YP
1.2=0P
1.3=0NN调用延时20ms子程序P
1.3=0YYⅠZ0Z1调用延时20ms子程序P
1.4=0执行键处理程序YP
1.4=0NYN执行键处理程序YNⅡZ2N结束调用延时20ms子程序P
1.5=0执行键处理程序YP
1.5=0P
1.6=0NN调用延时20ms子程序P
1.6=0YYⅡZ2调用延时20ms子程序P
1.7=0执行键处理程序YP
1.7=0NNYN执行键处理程序YN图
4.2手动键盘扫描程序流程图开始A口置低调用延时20ms子程序调用延时20ms子程序调用延时20ms子程序NYNYNNYBYYYNNPC0=0PC0=0PC1=0PC1=0CPC2=0PC2=0DⅠ调用延时20ms子程序结束NYYNⅠPC3=0PC3=0(a)E调用延时20ms子程序NYYNPC4=0PC4=0F调用延时20ms子程序NYYNPC5=0PC5=0GBPA0置高PC0=0执行键处理程序PA1置高NYPC0=0执行键处理程序NPA2置高PC0=0执行键处理程序PA3置高PC0=0执行键处理程序NNYY(b)结束YEPA0置高PC3=0执行键处理程序PA1置高PC3=0结束执行键处理程序NNYY(c)图
3.3编辑键盘扫描程序流程图PA2置高PC3=0执行键处理程序NY。