基于單片機的凸輪控制器軟硬件實現

唐中燕

TANG Zhong-yan

（華北電力大學 河北 保定 071003）

（North China Electric Power University,Baoding Hebei,071003）

基于單片機的凸輪控制器軟硬件實現

The Realization of the Cam Controller Base on Micro-computer

唐中燕

TANG Zhong-yan

（華北電力大學 河北 保定 071003）

（North China Electric Power University,Baoding Hebei,071003）

基于單片機的凸輪控制器是通過軟硬件結合實現的。根據送入單片機的轉軸角位置信號以及事先設置好的凸輪數據參數，控制器即可產生相應凸輪開關狀態信號。實現方法方便、靈活。

單片機；凸輪；流程圖；匯編語言

0 引言

凸輪主要用于檢測機械設備某一個軸的角位置，當到達不同的角位置時發出不同的開關狀態信號。例如按照工藝要求，某凸輪的功能為：每周包含 4 個區間（00～600、610～1200、1210～3000、3010～3600）， 其中 1、3 區間為 ON 狀態，2、4 區間為OFF狀態。當改變工藝過程時，需重新制作機械凸輪，十分不方便。利用單片機的記憶功能及軟硬件可方便的設計一個凸輪控制器，而構成一個或多個“電子凸輪”。“電子凸輪”的工藝改變十分靈活，滿足了需經常改變工藝過程的實際需要。

1 參數設置

為了方便靈活的改變凸輪工藝，可利用單片機存儲數據的功能，事先按照工藝要求將凸輪數據參數設置在存儲器中，通過改變所存儲的數據參數就可改變凸輪工藝。本設計可實現最多8個電子凸輪，若每個電子凸輪最多可以有8個區間。則對應數據參數表如表1～表3所示。

①電子凸輪區間數表：共8個數據，每個數據占1字節，對應一個電子凸輪，表示其區間數。只給出了0#凸輪數據；

②電子凸輪區間設置表：共8組數據，每組數據對應一個電子凸輪，每組數據中有8個數據，每個數據2字節，共占16字節，給出了該電子凸輪的各區間角度。只給出了0#凸輪的數據；

③電子凸輪區間狀態表：共8組數據，每組數據占1字節，對應一個電子凸輪，給出了該電子凸輪在各區間要輸出的開關狀態信號。只給出了0#凸輪的數據。

表1 電子凸輪區間數表

表2 電子凸輪區間設置表

表3 電子凸輪區間狀態表

圖1 硬件電路原理圖

以這些表格為基礎，配以相應的軟硬件就可方便、快捷地實現8個電子凸輪的功能。

2 硬件設計

本設計的硬件電路原理圖如圖1所示。

利用8個光電編碼器可檢測8個轉軸的角位置。轉軸每轉1°編碼器輸出一個脈沖，單片機對該脈沖進行計數即可得到轉軸的角度。編碼器輸出脈沖作為D觸發器的控制脈沖，8個D觸發器的輸出端經OC門線或在一起，接到單片機外部中斷0（/INT0）引腳。當8個光電編碼器中的任一個輸出脈沖信號時，會使相應 D觸發器輸出為“1”，經反相后為“0”，引起/INT0的中斷觸發，單片機中斷響應后轉去執行中斷服務程序。在中斷服務程序中首先要進行中斷源的查詢，即通過查詢P1口線的狀態判斷是哪個編碼器發出的脈沖，然后進行對應脈沖的計數、計算對應轉軸的轉動角度。因為中斷采用的是電平觸發方式，所以還要從P2口相應引腳輸出負脈沖，以撤銷中斷申請。P0口用于輸出8個電子凸輪所發出的開關狀態信號。

3 軟件設計

單片機得到每個轉軸的實際角度后，再判斷該角度處在相應電子凸輪的哪個區間，然后輸出對應的開關狀態信號。上述控制過程在中斷服務程序中進行。

8個電子凸輪要輸出的開關狀態信號共8個。在RAM中設一個輸出狀態信號的緩沖區，為1個單元，稱為輸出控制字。當經過以上數據處理、判斷，得到需輸出的區間狀態后，先將它寫入輸出控制字中的對應位，再將該字中數據送到對應輸出接口P0實現輸出。

主程序及中斷服務程序如下：

4 結論

該凸輪控制器設計的核心方法是：事先設置好電子凸輪數據參數，再利用單片機查表指令取出相應數據來實現凸輪功能。當需要改變凸輪設置時，只需將新數據再寫到存儲器中即可，實現非常靈活。

［1］丁元杰.單片微機原理及應用[J].北京:機械工業出版社,1999.

王洪澤］