單片機技術在數字控制領域中的應用探討

《單片機技術在數字控制領域中的應用探討》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、單片機技術在數字控制領域中的應用探討0、引盲隨著數字技術和超大規模集成電路工藝的發展，20世紀70年代來，出現瞭集成到一塊矽片上，小而完善的具有數據處理能力的計算機系統，這就是單片機。如今，在智能儀器儀表、工業控制系統、傢用電器、計算機網絡和通信、醫用設備領域，以及工商、金融、科研、教育、國防航空航天等眾多領域，單片機技術都有著舉足輕重且十分廣泛的用途。現以車床加工操作調整中自動實現過載保護為例，探討單片機技術在數控車床上的應1、概述1.1問題的提出：刀具是機床和加工中必不可少的設備，而且刀具工作是否正常將直接影響到産品的加工質量。但在加工過程中，刀具經常會因過載而被損壞，如崩

2、斷、卷刀等，所以對刀具進行過載保護就顯得很重要瞭。一般地，對於工件的一次裝夾,加工中心要完成好幾道工序，如果在加工第一道工序時刀具就已經崩斷，那麼後幾道工序的完成就形成很大的浪費。特別是在流水線土進行加工，如果加工的工件在流水線的末端流出時才被檢測出由於刀具過載引起的產品報廢，那麼很多工序就是嚴重浪費。而人工卻很難確認哪臺機床的刀具出現問題，必須把整個流水線停下來進行逐臺檢查，這樣便降低瞭生産效率。如果不能及時發現刀具故障，輕則導致工件報廢，重則導致機床部件損壞，使機床的精度嚴重下降。因此，對刀具進行過載保護有著相當重要的意義1.2刀具過載的原因分析：(1)不同規格的刀具所允許

3、的切削載荷不同，部分刀具達不到主電機額定功率要求而破損(2)雖是按型對應配置刀具，但同品種同模數的刀具在不同的機床上加工，穩定切削時的主電機功率也可能不相同(3)由於刀具的材質和刃磨不同，而且不同廠傢的刀具，共穩定切削時的主電機功率也有所差別。因此，每一刀具的穩定切削時的主電機功率，隻能在特定的機床上，由操作人員根據當時的加工情況而定，不能預先給出某一刀具所對應的穩定切削時的主電機功率1.3設計思路：針對上述刀具過載的原因，自動保護系統的設計要求應滿足的要求為，穩定切割後，發出刀具保護調整指令,保護線路即能完成檢測該切削狀態下主電機電流信號的大小，並跟蹤這一信號，超過即報警，繼

4、續增加就立即停車，而且要達到實現保護後，不論電機的電流多大，都能夠立即制動停車的要求2、硬件設計2.1原理結構：設計的自動控制系統要能對刀具穩定切削狀態下的主電機電流進行自動檢測，並實時監測主回路電流，判斷刀具過載後，發出報警信號和制動停車信號。系統結構原理如1所示2.2各模塊作用說明：(1)全波線性檢波電路；量測刀具主回路電流，將變化的電流信號轉化成變化的電壓信號供單片機處理。如果電路中交流電的有效值超過其額定值，則即可判斷過載(2)采樣/保持/轉換：壘波線性檢波電路的反饋麥路中並聯有大電容構成的濾波器，可以大大削弱電壓的脈動程度，但由於濾波器功能有限，最後輸出的電壓中仍含有

5、一部分紋波電壓，即得到的平均值並非是一恒定不變的常數，所以在此平均值送單片機處理之前，還須經過采樣/保持和A/D轉換采用LF398采樣保持器對反映主電路電流有效值變化的電壓平均值進行采樣，采樣完畢後處於保持狀態。在單片機8031的控制下，采樣來的數據送人模數轉換器AD574,ADS74對其進行模數轉換，轉換完畢的數字信號被8031單片機讀出，存放於外部數據存儲器6264o8031通過運行存放於外部程序存儲器的指令對讀取的數據進行處理，發出控制信號，實現刀具的過載保護2.3報警接口電路設計：單片機處理完數據後，發出控制信號控制外電路工作，開關型驅動接口中單片機控制輸出的信號是開關

6、量，有發光二極管驅動接口，光電耦合器驅動接口，液晶顯示器驅動接口，晶閘管輸出型驅動接口和繼電器型驅動接口。控制揚聲器采用的是晶閘管輸出型光電耦合驅動接口。如2所示其中，晶閘管輸出型光電耦合器的輸出端是光敏晶閘管。當光電耦合器的輸入端有一定的電流流人時，晶閘管導通。采用4N40單相晶閘管輸出型光電耦合器，當輸入端有15-30mA的電流時輸出端的晶閘管導通。輸出端的額定電壓為400V,額定電流有效值為300mAo4N40的6腳是輸出晶閘管的控制端，不使用此端時，可對陰極接一電阻。所以，當8031的P1.0為低電平時,二極管導通，發光，觸發晶閘管使其導通，揚聲器報警2.4自動通車接口

7、電路設計：8031與自動停車電路問用的是交流電磁式接觸器的功率接口。具體電路如3所示交流接觸器c由雙向晶閘管KS驅動。光電耦合器M0C3041的作用是觸發雙向晶閘管KS以及隔離單片機系統和接觸器系統。M0C3041的輸入端接7407,由單片機的Pl.1端控制。Pl.1輸出低電平時，KS導通，接觸器c吸合。P1.1輸出高電平時，KS關斷，接觸器c釋放。M0C3041內部帶有過零控制電路，因此KS工作在過零觸發方式3、軟件設計對應設計要求和上述硬件回路的軟件主要由以下幾部分組成，主程序，T0采樣