基于8051單片機(jī)的電阻成型機(jī)設(shè)計(jì)

摘要 提出了一種基于光電傳感器、步進(jìn)電機(jī)和80C51單片機(jī)的電阻成型機(jī)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)基于單片機(jī)的電阻成型機(jī)能，通過(guò)光電傳感器檢測(cè)已加工電阻，利用單片機(jī)對(duì)加工電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)及實(shí)時(shí)顯示，并通過(guò)單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電阻成型，其性能穩(wěn)定、檢測(cè)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
關(guān)鍵詞 電阻成型機(jī)；單片機(jī)控制；自動(dòng)計(jì)數(shù)；光電傳感器

    在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，通常需要在電阻或二極管焊接前對(duì)其進(jìn)行成型處理，即對(duì)電阻或二極管的引腳進(jìn)行剪切和折彎。傳統(tǒng)的人工電阻成型方法效率低、形狀不規(guī)則、成本高。雖然目前市場(chǎng)上手搖式電阻成型機(jī)，能有效地實(shí)現(xiàn)電阻成型，但不能對(duì)已加工電阻數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并按數(shù)量需求生產(chǎn)電阻。設(shè)計(jì)通過(guò)光電傳感器采集產(chǎn)品數(shù)量信息，然后把采集到的信號(hào)傳送給單片機(jī)，信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)的運(yùn)算處理后，將已經(jīng)加工的電阻數(shù)量將通過(guò)液晶屏顯示，當(dāng)計(jì)數(shù)值與設(shè)定值相等時(shí)單片機(jī)輸出控制信號(hào)結(jié)束生產(chǎn)，文中提出的設(shè)計(jì)方案計(jì)數(shù)準(zhǔn)確、檢測(cè)速度快、實(shí)用性強(qiáng)。

1 電阻成型機(jī)的組成和工作過(guò)程
1．1 電阻成型機(jī)的組成
    文中電阻成型機(jī)主要由控制器和機(jī)械傳動(dòng)裝置兩部分組成，控制器包括單片機(jī)控制電路板、控制按鈕、鍵盤、液晶顯示屏、光電計(jì)數(shù)傳感器、直流無(wú)刷電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器；機(jī)械傳動(dòng)裝置主要由送料機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、剪料機(jī)構(gòu)、成型機(jī)構(gòu)、卷殘帶機(jī)構(gòu)組成，送料機(jī)構(gòu)可以使帶狀電阻整齊地到達(dá)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)輪齒驅(qū)動(dòng)帶狀電阻前進(jìn)到剪切位置和成型位置，剪料機(jī)構(gòu)能按照電阻引腳需要的長(zhǎng)度進(jìn)行引腳剪切，成型機(jī)構(gòu)主要負(fù)責(zé)把剪切后的電阻引腳按照形狀要求進(jìn)行折彎，卷殘帶機(jī)構(gòu)能有效地完成剪切后殘留膠帶的收集，避免由于殘帶過(guò)多而堆積對(duì)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生干擾。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．2 電阻成型機(jī)的工作過(guò)程
    準(zhǔn)備階段：首先根據(jù)電阻大小和引腳折彎長(zhǎng)度要求，分別調(diào)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輪齒間距和成型機(jī)構(gòu)的擋板間距，然后接通電源使控制柜處于帶電狀態(tài)，通過(guò)鍵盤設(shè)定待加工電阻數(shù)量，最后把待加工帶狀電阻裝入送料機(jī)構(gòu)。
    工作階段：電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接傳動(dòng)軸，當(dāng)閉合步進(jìn)電機(jī)開關(guān)后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，并使通過(guò)鍵和鎖緊螺釘固定在傳動(dòng)軸上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輪齒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶狀電阻在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輪齒作用力的帶動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)到達(dá)剪切位置，電阻兩端多余引腳被滾刀切斷，其中剪切后多余的膠帶由卷殘帶機(jī)構(gòu)收集，剪切后的電阻則在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輪齒作用力的帶動(dòng)下繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)到達(dá)成型工位，電阻兩端引腳在成型機(jī)構(gòu)的作用下兩引腳被折彎，折彎后的電阻觸發(fā)光電傳感器，光電計(jì)數(shù)傳感器信號(hào)再將信號(hào)傳送至單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后，已加工數(shù)量通過(guò)液晶屏顯示，當(dāng)已加工數(shù)量等于開始鍵盤設(shè)定的數(shù)量時(shí)，機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)硬件從功能模塊上可分為5部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊、數(shù)量顯示模塊、鍵盤控制模塊、計(jì)數(shù)電路、執(zhí)行電路。系統(tǒng)硬件系統(tǒng)框圖如圖2所示。

2．1 STC89C52RC單片機(jī)及最小系統(tǒng)
    Atmel公司的生產(chǎn)的89C51單片機(jī)是一種低功耗／低電壓、高性能的8位單片機(jī)，它采用CMOS和高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容，單片機(jī)最小系統(tǒng)包括振蕩電路和復(fù)位電路兩部分，振蕩電路采用12MHz晶振，一個(gè)機(jī)器周期T1=12／fose= 1μs，復(fù)位電路采用手動(dòng)復(fù)位，當(dāng)按下RESET鍵時(shí)，電阻R1、R2接通5 V電源，此時(shí)R2分得電壓大約為4 V，為高電平，即置單片機(jī)RST腳為高電平，單片機(jī)復(fù)位。
2．2 光電傳感器檢測(cè)選用
    電傳感器按工作方式的不同分為槽型、對(duì)射型、反光板型及漫反射型。該系統(tǒng)中采用一種集發(fā)射器和接收器于一體的漫反射式光電傳感器，當(dāng)成型電阻經(jīng)過(guò)時(shí)，電阻將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。因?yàn)殡娮璞砻婀饬粒垂饴矢?，所以漫反射式的光電傳感器是首選的檢測(cè)模式。
2．3 鍵盤控制模塊
    矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法復(fù)雜，識(shí)別也更復(fù)雜，但在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為減少I／O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。由于需要較多按鍵進(jìn)行輸入控制，所以選用矩陣式鍵盤并采用行掃描法進(jìn)行按鍵識(shí)別。
2．4 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
    TA8435H是東芝公司生產(chǎn)的單片正弦細(xì)分二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用芯片，TA8435H可以驅(qū)動(dòng)二相步進(jìn)電機(jī)，且電路簡(jiǎn)單，工作可靠該芯片具有以下特點(diǎn)：(1)工作電壓范圍寬。(2)具有整步、半步、1／4細(xì)分、1／8細(xì)分運(yùn)行方式可供選擇。(3)具有正／反轉(zhuǎn)控制功能。(4)采用脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)方式。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    根據(jù)硬件電路的連接和系統(tǒng)功能的要求，軟件主要包括：主程序、鍵盤處理程序、參數(shù)設(shè)定子程序、顯示子程序和采樣子程序。首先將進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入顯示子程序，在此期間進(jìn)行光電傳感器開關(guān)信號(hào)采集、處理并傳給單片機(jī)，然后進(jìn)行按鍵掃描判斷有無(wú)按鍵，如果有，則設(shè)定參數(shù)即輸入加工數(shù)目，若無(wú)則返回顯示。其程序流程圖如圖3所示。

    其中主程序主要完成系統(tǒng)初始化，讀鍵盤，判斷，調(diào)用程序模塊和循環(huán)過(guò)程等操作，是整個(gè)軟件的主體。參數(shù)的設(shè)定采用按鍵輸入方式，即通過(guò)按鍵輸入。鍵盤處理程序采用查詢方法，為避免誤操作，采用軟件延時(shí)去抖處理，即檢測(cè)到鍵盤閉合后延時(shí)20 ms，再檢測(cè)一次，仍閉合則認(rèn)為鍵是閉合的，否則不予處理。顯示子程序包括：寫顯示RAM命令字90 H；取待顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為段選碼寫入顯示RAM中；一次寫入8個(gè)待顯示數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器等。

4 結(jié)束語(yǔ)
    基于單片機(jī)的電阻成型機(jī)能通過(guò)光電傳感器檢測(cè)已加工電阻，利用單片機(jī)對(duì)加工電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)并實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電阻成型，其性能穩(wěn)定、檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。