隨著科技的進(jìn)步，近幾年大中型注塑機(jī)普遍地應(yīng)用了電腦控制。由于電腦價(jià)格占小型注塑機(jī)整機(jī)的價(jià)格比例大，所以小型注塑機(jī)還是以常規(guī)繼電器控制系統(tǒng)為主，針對(duì)小型注塑機(jī)生產(chǎn)批量大，接線復(fù)雜，控制精度不高、效率低，性能不穩(wěn)定等問(wèn)題，根據(jù)用戶要求，我們研制的注塑機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)能滿足以下要求：要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)。

2、要求有手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)、調(diào)模四種方式。輸出有16個(gè)電磁閥，22個(gè)行程開(kāi)關(guān)輸入，定時(shí)器的參數(shù)由撥碼設(shè)定。

3、面板上有撥碼、11個(gè)數(shù)碼管，其中三個(gè)數(shù)碼管用于顯示定時(shí)器時(shí)間，6位用于顯示加工工件數(shù)。

4、要求在面板上用發(fā)光管指示正在執(zhí)行的動(dòng)作，以便操作者操縱。壓力大小由撥碼來(lái)設(shè)定。

5、為了能夠滿足不同客戶的要求，要多留一些輸入、輸出接1注塑機(jī)控制原理簡(jiǎn)要工作過(guò)程1.1工作原理：注塑機(jī)的工作過(guò)程其實(shí)是一個(gè)過(guò)程控制，它有四種操作方式，即手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)和調(diào)模操作。當(dāng)要執(zhí)行某一動(dòng)作時(shí)，必須要輸出壓力、電磁閥通電才能工作，否則不能正常工作。當(dāng)行程開(kāi)關(guān)碰到后，結(jié)束該動(dòng)作，將壓力零，電磁閥卸載，執(zhí)行新的動(dòng)作或停止工作1.2系統(tǒng)工作過(guò)程：系統(tǒng)的硬件主要包括單片處理機(jī)、主控電路、輸入和輸出模塊、電源監(jiān)控和看門(mén)狗、行程開(kāi)關(guān)輸入電路、顯示和驅(qū)動(dòng)模塊、按鍵與撥碼盤(pán)等等。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如所示。

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖主控電路采用MCS-51系列的AT89C51作為主控芯片，——片地址鎖存用的74HC373，地址譯碼用的74HC138，組成一個(gè)zui小應(yīng)用系統(tǒng)。

P2口作為K>口線來(lái)用，將其用作給設(shè)定壓力的撥碼盤(pán)提供電壓信號(hào)。地址信息和數(shù)據(jù)的通道口由P0口提供，由于P0口是分時(shí)輸出低8位地址信息和數(shù)據(jù)的通道口，鎖存器74HC373把地址信息分離出來(lái)。

主機(jī)電路采用了全譯碼方式，用74HC138作為地址譯碼器當(dāng)主控芯片進(jìn)行讀、寫(xiě)操作時(shí)3-8譯碼器將存在地址鎖存器中的地址進(jìn)行分配，選通對(duì)輸入、輸出的接口電路進(jìn)行讀、寫(xiě)操作。

電源監(jiān)控與看門(mén)狗電路采用了X25045芯片，它把三種常用的功能：看門(mén)狗定時(shí)器、電源監(jiān)控和E2PR0M組合在單個(gè)封裝之內(nèi)。利用X25045低VCC檢測(cè)的電路，當(dāng)電源下降到zui小VCC時(shí)，RESET便變?yōu)楦唠娖剑到y(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，復(fù)位一直確保到VCC返回且穩(wěn)定為止。X25045還可以實(shí)時(shí)檢測(cè)程序執(zhí)行情況，可有效地防止死機(jī)。

輸入模塊有24個(gè)輸入點(diǎn)，為了提篼系統(tǒng)的抗干擾能力，采用光電隔離技術(shù)，因此每個(gè)輸入點(diǎn)可與任何行程開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)相接。當(dāng)外部行程開(kāi)關(guān)或接近開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，光耦導(dǎo)通，使光敏三極管也導(dǎo)通，同時(shí)發(fā)光二極管亮，接在74HC245的輸入端的電平被拉低，由軟件將該信號(hào)讀入，執(zhí)行某一動(dòng)作。

輸出電路由輸出鎖存器74HC273、光電隔離光電路、功率放大電路組成。

該電路由24個(gè)輸出點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)輸入點(diǎn)經(jīng)過(guò)PNP三極管的驅(qū)動(dòng)，zui大電流為6A，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥。本系統(tǒng)只用了16個(gè)輸出點(diǎn)，其它8個(gè)根據(jù)不同用戶的要求用來(lái)擴(kuò)展的。采用光電隔離使系統(tǒng)的工作電源和電磁閥的工作電源分開(kāi)，減少對(duì)系統(tǒng)電源的干擾。單片機(jī)的RESET復(fù)位信號(hào)經(jīng)與非門(mén)接74HC273的CLR引腳，在系統(tǒng)上電時(shí)，使鎖存機(jī)輸出全部零，電磁閥卸載，以免發(fā)生事故：由于輸出電流大，PNP三極管采用達(dá)林頓管T>127，外加散熱片：二極管是為了保護(hù)三極管的，防止電磁閥產(chǎn)生感應(yīng)電壓，擊穿三極管；發(fā)光二極管L1是在線路板上用來(lái)指示輸出信號(hào)的，L2是在操作面板上指示正在執(zhí)行的某一動(dòng)作，使操作者能及時(shí)知道工作狀態(tài)，如：開(kāi)模動(dòng)作，輸出電磁閥Y5，在面板上對(duì)應(yīng)開(kāi)模發(fā)光二極管亮，提供了友好的人機(jī)對(duì)話介面。

該系統(tǒng)顯示位數(shù)多，故采用動(dòng)態(tài)顯示。顯示器采用共陰顯示，段碼和位口均從P0口輸出，輸出的段碼經(jīng)74HC374鎖存，TD62783驅(qū)動(dòng)，接到發(fā)光管的陽(yáng)極。輸出的位口經(jīng)74HC273鎖存，ST2803驅(qū)動(dòng)，接到發(fā)光管的陰極。驅(qū)動(dòng)器為達(dá)林頓電路，具有較大的驅(qū)動(dòng)電流。

鍵盤(pán)、撥碼與單片機(jī)的接口電路本系統(tǒng)用的是非編碼鍵盤(pán)，矩陣式接口設(shè)計(jì)。為鍵盤(pán)、撥碼與單片機(jī)的接口電路。

鍵盤(pán)的輸入是直接從P1口輸入的，外接上拉電阻，構(gòu)成了個(gè)38的矩陣式鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)。

撥盤(pán)接口是矩陣式的，也是從P1口輸入，由于系統(tǒng)中所設(shè)定的時(shí)間位數(shù)多，因此需要將多片撥碼盤(pán)拼在一起，形成撥碼盤(pán)組，實(shí)現(xiàn)多位十進(jìn)制數(shù)的輸入。但是為了防止撥碼盤(pán)之間的相互影響，用了二級(jí)管將它們隔離。

該注塑機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)適合于代替各種小型的常規(guī)繼電器控制系統(tǒng)的注塑機(jī)，系統(tǒng)提供了良好的人機(jī)對(duì)話界面，便于操參數(shù)從~.99秒，設(shè)定范圍大，而且時(shí)間在面板顯示出來(lái)，還用指示燈指示當(dāng)前所用的是某一工作狀態(tài)的時(shí)間，便于操作觀察。

在面板上還提供了某一時(shí)刻某一動(dòng)作的指示燈。如：開(kāi)模狀態(tài)，則對(duì)應(yīng)這一狀態(tài)的指示燈指示，方便了操作者操作。壓力的大小由面板上另一組撥碼設(shè)定。

在整個(gè)系統(tǒng)中，采用了“冗余”的結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展，可以滿足不同客戶的要求。多位產(chǎn)品的顯示，便于操作者知道產(chǎn)品的個(gè)數(shù)，若要重新計(jì)數(shù)，可以將原來(lái)的產(chǎn)品個(gè)數(shù)清零。為了保護(hù)注塑機(jī)的性能，可以使各個(gè)油路系統(tǒng)在注塑一定的產(chǎn)品個(gè)數(shù)后，或者直接按下潤(rùn)油按鍵，進(jìn)行潤(rùn)油。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故，排除故障，提供了警鈴、警燈。

該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，可靠性強(qiáng)，控制精度篼，成本低，適合于各種小型的注塑機(jī)。

軟件設(shè)計(jì)不但要滿足各種功能，而且要保證精度、速度。力求簡(jiǎn)潔、可靠。

主程序流程圖注塑機(jī)電腦控制的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用了模塊化結(jié)構(gòu)，此方法就是把一個(gè)完整的程序分成若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的較小的程序模塊，各個(gè)程序模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、編制程序和調(diào)試，zui后將調(diào)試好的程序模塊連結(jié)起來(lái)。

該系統(tǒng)軟件分為主程序和定時(shí)器中斷服務(wù)程序兩大部分。

每一部分由許多功能模塊組成。

主程序包括初始化模塊、撥碼盤(pán)輸入模塊、顯示模塊和各功能處理模塊。注塑機(jī)在上電復(fù)位后，程序從0000H開(kāi)始執(zhí)行，首先進(jìn)入系統(tǒng)初始化模塊，即設(shè)置推棧指針，置定時(shí)器工作方式，撥碼盤(pán)流程圖在撥碼盤(pán)輸入中，每個(gè)時(shí)間由3片撥碼盤(pán)來(lái)設(shè)定，分別代表秒、0.1秒、0.01秒。而在撥碼盤(pán)的組合中，每?jī)善灿肞1口，在讀撥碼的時(shí)候，有高低位之分，存數(shù)據(jù)時(shí)，要有2個(gè)存儲(chǔ)器。撥碼盤(pán)的A端是由不同的位口來(lái)確定的，位口為低電平有效，因此讀進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)為反碼，必須將其取反得到原碼，才是撥碼盤(pán)真正設(shè)定的十進(jìn)制數(shù)。同時(shí)為了不使顯示器受到干擾，應(yīng)將顯示器關(guān)閉。輸入口又與鍵盤(pán)共用，應(yīng)該把鍵盤(pán)屏蔽，否則會(huì)受到鍵盤(pán)的影響。

顯示子程序由兩部分構(gòu)成，分為顯示預(yù)處理和顯示更新。在預(yù)處理中就是把顯示緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成八段碼，然后存放到八段碼顯示緩沖區(qū)中。

在顯示中，總共有9個(gè)數(shù)碼管，12個(gè)發(fā)光管，顯示方式采用的是動(dòng)態(tài)掃描方式，顯示一位保持1ms的時(shí)間。采用每8個(gè)發(fā)光管構(gòu)成一個(gè)數(shù)碼管的顯示方法，用位指令對(duì)每個(gè)發(fā)光管的顯示與熄滅進(jìn)行操作。在顯示之前，要把標(biāo)志位除，然后再關(guān)顯示。

由于顯不器個(gè)多數(shù)，在顯不完八位后，置顯不標(biāo)志位，將這八位的位口全部置為高電平，關(guān)掉顯示器，然后改變位口，顯示其它數(shù)碼管，當(dāng)全部顯示完，子程序返回。

3.4定時(shí)器中斷服務(wù)子程序定時(shí)器中斷服務(wù)子程序包括產(chǎn)品零、潤(rùn)油、延時(shí)處理、鍵盤(pán)掃描等功能組成，單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器每隔丨產(chǎn)生中斷一次，進(jìn)行各部分的功能處理。

在延時(shí)處理程序中，就是按撥碼盤(pán)設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，定時(shí)器10ms中斷一次，計(jì)時(shí)單元加一次，然后判斷是否與撥碼設(shè)定的值相等，若不相等下一次中斷繼續(xù)加1，直到相等為止，然后將計(jì)時(shí)單元清零，為下一次計(jì)時(shí)作準(zhǔn)備。因?yàn)闀r(shí)間還要顯示，所以要將計(jì)時(shí)單元里數(shù)據(jù)放到顯示緩沖區(qū)中去，為顯示作好準(zhǔn)備。

在該系統(tǒng)中，鍵盤(pán)采用了定時(shí)掃描方式。利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生lms定時(shí)中斷，對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時(shí)識(shí)加出該鍵，并將該鍵代表的標(biāo)志位置1，然后中斷返回，在主程序中詢?cè)撴I的標(biāo)志位是否為1，然后進(jìn)行功能處理。在CPU響應(yīng)中斷后，對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，判斷有無(wú)鍵按下，若無(wú)鍵，將消抖標(biāo)志位GETFLG置0，K2DS置0，K2DS為按鍵的標(biāo)志位，為下次按鍵識(shí)別作好準(zhǔn)備，直接中斷返回：若有鍵按下，判斷消抖位是否為1，若為，將其置丨，并中斷返回。因?yàn)橹袛喾祷睾笮杞?jīng)的延時(shí)才可能再次中斷，相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了lms的延時(shí)效果，因而程序中不再需要延時(shí)處理。若為1，說(shuō)明完成了去抖處理，這時(shí)可以判斷識(shí)別按鍵。

在控制子程序中采用了詢方式，在手動(dòng)狀態(tài)下，詢某一動(dòng)作按鍵的標(biāo)志位是否置丨，若為1，則執(zhí)行這一動(dòng)作，直到這一動(dòng)作結(jié)束的行程開(kāi)關(guān)閉合，該動(dòng)作執(zhí)行結(jié)束。

本文介紹了注塑機(jī)單片微機(jī)控制系統(tǒng)原理，結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)。通過(guò)在DEBUG51下調(diào)試系統(tǒng)程序，并對(duì)系統(tǒng)的各部分硬件電路結(jié)合軟件在20克注塑機(jī)上調(diào)試，試驗(yàn)證明注塑機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)響應(yīng)快、動(dòng)作準(zhǔn)確，過(guò)程平穩(wěn)。手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)和調(diào)模工作方式任選。實(shí)現(xiàn)單片機(jī)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)控制，性能可靠穩(wěn)定，提高了產(chǎn)品質(zhì)童、生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平、降低了成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，得到了比較滿意的結(jié)果。