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

2、要求有手動、半自動、全自動、調(diào)模四種方式。輸出有16個電磁閥，22個行程開關(guān)輸入，定時器的參數(shù)由撥碼設(shè)定。

3、面板上有撥碼、11個數(shù)碼管，其中三個數(shù)碼管用于顯示定時器時間，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)行的動作，以便操作者操縱。壓力大小由撥碼來設(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注塑機控制原理簡要工作過程1.1工作原理：注塑機的工作過程其實是一個過程控制，它有四種操作方式，即手動、半自動、全自動和調(diào)模操作。當(dāng)要執(zhí)行某一動作時，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)行程開關(guān)碰到后，結(jié)束該動作，將壓力零，電磁閥卸載，執(zhí)行新的動作或停止工作1.2系統(tǒng)工作過程：系統(tǒng)的硬件主要包括單片處理機、主控電路、輸入和輸出模塊、電源監(jiān)控和看門狗、行程開關(guān)輸入電路、顯示和驅(qū)動模塊、按鍵與撥碼盤等等。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，組成一個最小應(yīng)用系統(tǒng)。

P2口作為K>口線來用，將其用作給設(shè)定壓力的撥碼盤提供電壓信號。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。

主機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、寫操作時3-8譯碼器將存在地址鎖存器中的地址進(jìn)行分配，選通對輸入、輸出的接口電路進(jìn)行讀、寫操作。

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

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

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個輸出點構(gòu)成，每個輸入點經(jīng)過PNP三極管的驅(qū)動，最大電流為6A，可直接驅(qū)動電磁閥。本系統(tǒng)只用了16個輸出點，其它8個根據(jù)不同用戶的要求用來擴(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，減少對系統(tǒng)電源的干擾。單片機的RESET復(fù)位信號經(jīng)與非門接74HC273的CLR引腳，在系統(tǒng)上電時，使鎖存機輸出全部零，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是在線路板上用來指示輸出信號的，L2是在操作面板上指示正在執(zhí)行的某一動作，使操作者能及時知道工作狀態(tài)，如：開模動作，輸出電磁閥Y5，在面板上對應(yīng)開模發(fā)光二極管亮，提供了友好的人機對話介面。

該系統(tǒng)顯示位數(shù)多，故采用動態(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，接到發(fā)光管的陽極。輸出的位口經(jīng)74HC273鎖存，ST2803驅(qū)動，接到發(fā)光管的陰極。驅(qū)動器為達(dá)林頓電路，具有較大的驅(qū)動電流。

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

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

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

該注塑機單片機控制系統(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，系統(tǒng)提供了良好的人機對話界面，便于操參數(shù)從~.99秒，設(shè)定范圍大，而且時間在面板顯示出來，還用指示燈指示當(dāng)前所用的是某一工作狀態(tài)的時間，便于操作觀察。

在面板上還提供了某一時刻某一動作的指示燈。如：開模狀態(tài)，則對應(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)品的個數(shù)，若要重新計數(shù)，可以將原來的產(chǎn)品個數(shù)清零。為了保護(hù)注塑機的性能，可以使各個油路系統(tǒng)在注塑一定的產(chǎn)品個數(shù)后，或者直接按下潤油按鍵，進(jìn)行潤油。為了及時發(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，控制精度篼，成本低，適合于各種小型的注塑機。

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

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

該系統(tǒng)軟件分為主程序和定時器中斷服務(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、撥碼盤輸入模塊、顯示模塊和各功能處理模塊。注塑機在上電復(fù)位后，程序從0000H開始執(zhí)行，首先進(jìn)入系統(tǒng)初始化模塊，即設(shè)置推棧指針，置定時器工作方式，撥碼盤流程圖在撥碼盤輸入中，每個時間由3片撥碼盤來設(shè)定，分別代表秒、0.1秒、0.01秒。而在撥碼盤的組合中，每兩片共用P1口，在讀撥碼的時候，有高低位之分，存數(shù)據(jù)時，要有2個存儲器。撥碼盤的A端是由不同的位口來確定的，位口為低電平有效，因此讀進(jìn)來的數(shù)據(jù)為反碼，必須將其取反得到原碼，才是撥碼盤真正設(shè)定的十進(jìn)制數(shù)。同時為了不使顯示器受到干擾，應(yīng)將顯示器關(guān)閉。輸入口又與鍵盤共用，應(yīng)該把鍵盤屏蔽，否則會受到鍵盤的影響。

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個數(shù)碼管，12個發(fā)光管，顯示方式采用的是動態(tài)掃描方式，顯示一位保持1ms的時間。采用每8個發(fā)光管構(gòu)成一個數(shù)碼管的顯示方法，用位指令對每個發(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定時器中斷服務(wù)子程序定時器中斷服務(wù)子程序包括產(chǎn)品零、潤油、延時處理、鍵盤掃描等功能組成，單片機內(nèi)部定時器每隔丨產(chǎn)生中斷一次，進(jìn)行各部分的功能處理。

在延時處理程序中，就是按撥碼盤設(shè)定的時間進(jìn)行計時，定時器10ms中斷一次，計時單元加一次，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，然后將計時單元清零，為下一次計時作準(zhǔn)備。因為時間還要顯示，所以要將計時單元里數(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，鍵盤采用了定時掃描方式。利用單片機的內(nèi)部定時器產(chǎn)生lms定時中斷，對鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時識加出該鍵，并將該鍵代表的標(biāo)志位置1，然后中斷返回，在主程序中詢該鍵的標(biāo)志位是否為1，然后進(jìn)行功能處理。在CPU響應(yīng)中斷后，對鍵盤進(jìn)行掃描，判斷有無鍵按下，若無鍵，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。因為中斷返回后需經(jīng)的延時才可能再次中斷，相當(dāng)于實現(xiàn)了lms的延時效果，因而程序中不再需要延時處理。若為1，說明完成了去抖處理，這時可以判斷識別按鍵。

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

本文較詳細(xì)地介紹了注塑機單片微機控制系統(tǒng)原理，結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計。通過在DEBUG51下調(diào)試系統(tǒng)程序，并對系統(tǒng)的各部分硬件電路結(jié)合軟件在20克注塑機上調(diào)試，試驗證明注塑機的單片機控制系統(tǒng)響應(yīng)快、動作準(zhǔn)確，過程平穩(wěn)。手動、半自動、全自動和調(diào)模工作方式任選。實現(xiàn)單片機整個生產(chǎn)過程實時控制，性能可靠穩(wěn)定，提高了產(chǎn)品質(zhì)童、生產(chǎn)效率和自動化水平、降低了成本，減輕勞動強度，得到了比較滿意的結(jié)果。

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