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1、摘要本文根据实际工程自动化技术改造需要，完成了全自动剪板机智能控制系统的设计和调试。说明书首先探讨了全自动剪板机智能控制系统的实现方案，根据实际需要，在常规的PLC控制和单片机控制中选择了以单片机为主的控制方案。然后分析了单片机在自动控制系统的应用，对硬件电路中的主要环节：如输入输出接口的扩展、键盘和显示器电路、步进电机的驱动控制、继电器及CPU监控器X25045电路等给出设计思路和具体实现方法。对软件设计中的主要环节：如编程器仿真器环境、控制软件流程、主要功能模块实现方法、软件调试等进行了论述。考虑到自动控制系统在实际工作环境中的可靠性和安全性，在硬件设计和软件编程中采取了抗干扰措施，如采用
2、监控器芯片、设计检测工作状态程序等。在设计自动控制系统的时侯，同时考虑今后技术改进和推广的需要，为系统的扩展留下了余地。关键词：自动剪板机 自动控制 单片机系统 硬件设计 软件编程AbstractAccording to the requirement of improving actual engineering automatic technology, the exploitation and debugging of the intelligent controlling system on complete automation board shears were finished
3、in this paper.Firstly,the implement scheme of intelligent controlling system on complete automation board shears is discussed.according to the practical needs and requirement of clients,the SCM controller was chosen as main control scheme between the conventional PLC controller and SCM controller.Se
4、condly,the executing organ needed in the automatic controlling system is analysed and then thedesign of mechanical part,such as the organ of feeding,the organ of precise length set and the organ of charge and discharge, is also finished.Finally, the application of SCM in the intelligent controlling
5、system was analyzed. The designing idea and specific implement methods of the important section of hardware such as the expanding of I/O interface, the circuit of keyboard and display, the driving controller of step-by-step electric machinery, the circuit relya and CPU monitor were given. The main s
6、ection of software such as the environment of programming editor and emulator, the flow chart of controller software, the implement methods of primary function module and the debugging of software wer discussedConsidering the reliability and security of intelligent controlling system in the practica
7、l working environment, anti-jamming measure was adopted,such as usisng the COMS chip and designing the program to inspect working state etc. After it was debugged, the practical effect is very good.When designing the intelligent controlling system, the requirements of technology improvement and spre
8、ad are also considered, which leaves the space for the extending of system.Keywords: complete automation board shears automatic control SCM system hardware designing software programming目 录摘要1Abstract2第一章 绪论11.1 课题背景11.2 课题研究目的与意义11.3 低成本自动化概述21.4 智能控制理论的发展及其应用现状31.5 本课题的研究任务和工作6第二章 系统方案分析72.1 总体方案分
9、析72.2 控制系统实现的总体设想9第三章 步进电机的单片机控制技术133.1 概述133.2 步进电机的选用133.3 步进电机的驱动电路设计173.4 步进电机的单片机控制193.5 步进电机加减速控制查表法设计26第四章 控制系统硬件电路设计354.1 系统硬件电路的基本组成354.2 系统硬件电路设计原则354.3 AT89C51单片机芯片简介364.4 控制系统扩展接口设计374.5 主板硬件电路设计394.6 输入电路设计434.7 输出电路设计输出电路分为三部分：464.8 抗干扰电路设计474.9 其它电路设计48第五章 软件设计495.1 汇编语言及编程环境简介495.2 系
10、统程序设计505.3 X25045程序模块设计585.4 软件抗干扰设计59第六章 结论62参考文献64致谢65附录：英文技术资料及翻译66- 3 -第一章 绪 论1.1 课题背景自动化技术是本世纪以来发展极其迅速和影响极大的科学技术之一。现代自动化技术是一种完全新型的生产力，是直接创造社会财富的重要手段，对人类的生产活动和物质文明起着巨大的推动作用。因此，受到世界各国的广泛重视和越来越多的应用。机械自动化，主要指在机械制造业中应用自动化技术，实现加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动生产过程，加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展，是机械制造业技术改造、技术进步的
11、主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准，不仅影响整个机械制造业的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。因此，发展我国的机械制造业自动化技术，符合我国社会主义的基本原则，符合我国现代生产的发展规律。发展我国的机械自动化技术.应实事求是，一切从我国的具体国情出发，走中国的机械自动化技术发展之路。当前，我国机械制造业中自动化装备少、水准低，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、应用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。在这种国情下，要把庞大的劳动力大军从机械制造业生产岗位上撤下来，投入巨额资金改造现有的大量落后设备和研制大量的现代自动化装备及控制装置，
12、在科学技术水准和人员素质不太高的情况下采用先进的技术装备，都是不现实的。而大力发展低成本自动化技术，却是潜力大，前景广，投资省，见效快，可以收到事半功倍的经济效果，适合我国现阶段的发展需要和国情。我国机械制造业存在大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，可以应用微电子技术改造这些已有通用设备。比如用数显、数控装置改造通用设备，提高单机自动化程度；用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床及其自动设备与半自动设备组成的生产线，这样可以把计算机功能完备、编程灵活、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来。这是一条低成本、高效益、符合我国国情的机械自动化技术发展
13、应用新途径。1.2 课题研究目的与意义以计算机为核心的自动化技术是我国工业重点发展的高科技领域之一。工业自动化技术是推动我国科技进步、推动国民经济发展的重要手段。不断采用最新的电子信息技术来装备和改造传统产业，是我国进行现代化建设的必由之路。上世纪80年代后期，随着单片机技术的发展，传统机械设备的控制柜逐渐被新一代的智能化仪表所代替。对于日益复杂的控制功能，传统控制柜显得无能为力，而单片机具有可编程序的特点，运行时可以根据要求，自动选择控制算法，适应性强；单片机采用以软件代替硬件的方法，可以简化线路，使仪器的性能价格比不断提高。本文的研究目的，在于探索在板材加工中，应用单片机控制技术，实现板材
14、加工的自动控制。在板材加工系统中，板料长度检测、板料进料、压紧、走刀、落料、长度调整等过程必须按一定的节拍一定的控制精确度动作。而且，不同长度、不同厚度、不同材料的扳材，各动作行程、先后顺序、刀具位置等要求都不一样。对于这样的控制要求，传统控制柜很难实现，采用PLC控制器价格又高，一些中小企业就采用人工控制，这不仅影响产品的质量，而且加工车间噪声大、粉尘多，操作人员的劳动条件十分恶劣。随着现代控制理论的发展和计算机技术的广泛应用，机械加工过程采用计算机控制为加工过程的规范化、标准化创造了条件，同时也可以大大地改善操作人员的工作环境。设各自动化是提高生产效率，增强竞争能力的保证。更新和改造传统设
15、备是设备实现现代化的两个重要途径。采用新的低成本自动化技术改造老设备，是提高企业经济效益的好办法。1.3 低成本自动化概述设备老化是制约技术创新的重要因素，应有目的，分层次地更新老设备，有重点地提高机械工业的装备技术等级，并根据国力，结合国情，逐渐地推进机械工业向技术密集产业方向发展，促使劳动生产率的提高。低成本自动化(LCA Low Cost Automation)是为了适应中小企业实现综合自动化的低成本自动化技术，也就是充分利用现有设备的潜力，以较少的投入实现基础自动化或局部综合自动化，提高生产效率和企业的竞争能力。这项研究领域受到越来越多人的关注。1.3.1 低成本自动化(LCA)主要特
16、点1)技术经济效益显著。产出投入比高。投资回收期短，一般在1-2年内即可全部回收投入的资金；2)不要求对已有生产制造工艺过程做出重大改变，投资风险小;3)实行LCA在企业中构成了弱联系的自动化独立岛，需要充分发挥职工的主观能动性；4)能够采用“短，平，快”的高新技术实现LCA。它以高效、实用和可靠为目标，不需要处处追求最新的技术成就，应该做到“少花钱，多办事，办好事”。1.3.2 低成本自动化系统的设计原则通常进行系统设计既要系统先进自动化程度高，又要投入尽可能低。要解决这个基本矛盾，必须综合考虑多方面因素，在尽可能压低投资成本的前提下，按一定设计原则实施。1)满足需要原则。即把满足用户对产品
