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一种捆扎机电路的设计 摘要:本文介绍一种捆扎机电路,给出完整的设计思路和设计过程。着重阐述硬件与软件的设计方法。关键词:捆扎机 PIC16F72 IR21031引言在服装、纸箱的生产线上,产品的捆扎往往是最后一道工序,此道工序中的捆扎机设备工作状况对生产有很大影响。目前普遍采用的继电器控制加双离合电机系统组成,这样的半自动捆扎机控制系统故障率高。本文介绍一种由PIC16F72单片机及IR2103组成控制电机调速及停止的自动捆扎机的电路设计。2总体方案产生本设计基本思路是:以PIC16F72单片机为核心,配以小量外围电路,充分利用单片机的各种资源,实现控制按键检测及输入信号处理,报警信号及显示信号输出,电机控制及电磁阀控制。由于整机的大部分功能由单片机实现,因此电路非常简洁,单片机利用率很高,体积紧凑。由于器件体积小,可靠性高、稳定性非常高整机基本上不需调试。系统组成框图如图1。3硬件设计系统电路的核心部分是单片机PIC16F72及由IR2103组成驱动电路,系统主要实现以下几种功能:(a)电机的调速(b)电机的刹车。硬件电路由单片机系统电路部分、人机接口按键及输入信号接近开关部分、LED显示部分、E2PROM存贮器电路、电源供电回路、电机调速刹车电路、电磁阀控制电路等组成。下面详细介绍各部分电路:3.1单片机系统:Microchip Technology的PIC16F72是一系列低成本、高性能、8位、全静态和基于闪存的CMOS单片机。它采用RISC架构单周期指令,指令采用流水线技术,执行速度快。同时PIC16F72采用了哈佛架构,在这种架构中,分别使用独立的总线访问程序和数据存储器。与冯诺依曼架构相比,哈佛结构将程序和数据存储器分开,微处理器通常具有较高的执行效率。3.2LED显示部分:为了简化硬件电路,数码管显示采用串入并出方式。芯片采用74HC595,74HC595是8位串行输入并行输出移位寄存器,具有高阻、高电平、低电平三种状态。与74HC164相比,在移位的过程中,输出端的数据可以保持不变。在数据移位过程中,数码管不闪烁。在正常使用时SCLR为高电平(接低电平时数据清零),G为低电平(高电平时为高阻态禁上输出)。从SER每输入一位数据,在串行输入时钟SCK与输出时钟RCK的配合下,输入的数据送到输出端,实现数据的显示。而且74HC595可以很方便实现级联。3.3按键和信号输入电路按键与输入信号电路采用光耦隔离。光耦采用TLP521或者采用PC817都可以。隔离电压达到2500Vrms。3.4数据记忆电路系统功能要求,能够记忆电机速度,运行次数等信息。该电路由AT24C02串行E2PROM实现断电记忆。3.5单片机回路电源供电AC220V电压经变压器分成三路,一路给输入信号,一路给单片机,一路给驱动信号,这样输入和单片机与输出信号两两隔离,增加电路的抗干扰能力。3.6驱动电路驱动电路由IR2103组成,IR2103是半桥驱动器,HIN控制功率管上管,HIN输入高电平HO就输出高电平,但这个电平是相对VS而言的;LIN控制功率管下管,LIN输入低电平LO就输出低电平,但这个电平是相对COM而言的。自举电容的作用是提供上管驱动的电源VB,上管驱动输出端VS是高频振荡的,当上管导通时为高压端电压,当下管导通时为地电平,当VS为地电平时,由+15V经二极管给自举电容充电,充电电压接近+15V,+15V同时给VB供电,当VS为高电平时,二极管截止,自举电容放电给VB供电。通过改变HIN、LIN电平就可以实现电机的调速、电机的刹车。电磁阀控制比较简单,通过MOC3041驱动可控硅来控制电磁阀。MOC3041的隔离电压达到7500Vrm,是一个光电耦合器类型的三端双向可控驱动器。4软件设计系统总体程序采用C语言编写,主要分为三部分。第一部分是:输入、输出口说明和系统变量定义。第二部分是:主程序(背景程序),它主要实现系统初始化,循环运行输入信号及按键检测,显示程序。第三部分为:扫描处理程序,主要实现电机驱动输出及电磁阀驱动输出。扫描处理程序也可以作为主程序的一部分无需单独列出。系统程序采用模块化设计。它包含了以下几部子程序:键扫描检测子程序KSS,显示子程序DUSP,I2C总线写子程序WRIT,报警子程序WARN,软件总流程图如图3。5结论本文介绍的捆扎机单片机控制系统,硬件结构紧凑、可靠性高、操作容易、维护简单,适合在恶劣环境下工作。能大幅度提高劳动生产率,降低生产成本。参考文献1徐珠勇.闪光测速仪开发.电气自动化.2009年2徐珠勇.基于LabVIEW系统雨刮电机测试平台开发.城市建设与商业网点.2009年 -全文完-
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