校企合作項目之石材切割機智能控制的改裝

姚 杰

慈溪市周巷職業(yè)高級中學，浙江 慈溪 315324

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校企合作項目之石材切割機智能控制的改裝

姚 杰

慈溪市周巷職業(yè)高級中學，浙江 慈溪 315324

智能控制；校企合作；單片機

一、項目來源

在一次上單片機課時，我正給同學們講解單片機控制直流電機的時候，有個學生突然問我單片機能不能控制交流電機，我的回答當然是可以。在課后我們深入溝通了一下，原來他的親戚正想要改造一下石材切割機的控制面板，需要控制交流電機。在他的引領下我和幾個老師一起去參觀了一下企業(yè)，正如他所說的企業(yè)想把老式的機械式控制面板改造成用單片機控制的面板，使得更加智能化，并且降低成本。

二、項目方案制定

企業(yè)給出了智能控制面板的功能要求：

(一)能單獨開啟和關閉風機1、風機2、風機3、水泵。

(二)一鍵開啟風機1、風機2、風機3、水泵，要求電機與電機開啟間隔兩秒。

(三)具有定時倒計時功能，并且隨時可調(diào)。

(四)開啟或關閉風機或水泵具有提示功能。

根據(jù)企業(yè)的要求，我們幾位老師進行深入探討與研究，考慮到性價比決定用STC單片機驅(qū)動繼電器來控制交流電機的開與關。接下來根據(jù)各自的特長進行了項目的分工，會編程的老師進行編程，硬件電路掌握好一點的老師設計電路，會CAD的老師畫圖開模等等。

三、項目實施

本智能控制器以單片機為核心，結合數(shù)碼管顯示電路、驅(qū)動電路、按鍵輸入電路來完成對交流電機的控制。框架圖如下：

圖1 系統(tǒng)框架圖

(一)電源電路：此系統(tǒng)的電源供電是由變壓器降壓，經(jīng)過橋式整流濾波穩(wěn)壓得到12V的電源供給驅(qū)動電路，再經(jīng)過7805穩(wěn)壓管得到5V電供給其他模塊。

(二)單片機：考慮到交流電機對系統(tǒng)有很強的干擾，此系統(tǒng)選用高抗干擾的STC單片機，其內(nèi)部資源豐富，系統(tǒng)中不僅在硬件上進行抗干擾措施，在軟件上也應用了抗干擾技術。

(三)按鈕輸入：系統(tǒng)中通過輕觸按鈕動作來控制交流電機的運作，同時也可用以調(diào)整時間。

(四)數(shù)碼管顯示，LED燈指示：數(shù)碼管選用四位一體，使得硬件設計更加方便，用于顯示倒計時。LED燈用于指示交流電機的狀態(tài)，運行時燈亮。

(五)驅(qū)動電路：驅(qū)動電路主要由繼電器構成，系統(tǒng)最終需要用弱電控制強電，控制電機。用繼電器做驅(qū)動和隔離是一個比較好的選擇。

四、項目創(chuàng)新點

本智能控制器與傳統(tǒng)的控制面板相比有以下幾個優(yōu)點：

(一)性價比超高：傳統(tǒng)的控制面板用的元件大而貴，定時還要用額外的時間定時器，成本大大提高，而此智能控制器則用單片機的內(nèi)部定時器資源代替了傳統(tǒng)的時間定時器，用輕觸按鈕代替了大按鍵，成本大大減少，給廠家?guī)砹撕艽蟮睦麧櫋?/p>

(二)智能化：傳統(tǒng)的控制面板很難完成連續(xù)控制電機的功能，控制對應的電機需要按下對應的按鍵，而此智能控制器可以通過單片機的編程輕松完成各種功能，控制方便簡單，并且還有實時顯示功能，使產(chǎn)品走在科技前沿。

(三)接線方便：智能控制器的接線非常的方便，只要從驅(qū)動電路中的繼電器常開端引出線即可，而傳統(tǒng)的控制面板中按鍵和時間定時器都需要額外的接線，使得接線很麻煩，這一替代省時省力。

圖2 控制電路板

圖3 驅(qū)動電路板

圖4 實物圖

五、市場前景

隨著科技的發(fā)展和社會的進步，傳統(tǒng)的控制面板已經(jīng)不能滿足人們的需要。他們需要的更趨向于智能化，控制更加方便，類似本智能控制器這樣的面板一定會是一個趨勢，傳統(tǒng)將被取代。

企業(yè)主要是以盈利為目的，本智能控制器成本遠比傳統(tǒng)的控制器要低的多，如果批量用的話，可以為企業(yè)賺取更多的利潤，市場前景應該看好。

六、項目收獲

在這個項目中我們收獲了很多，特別是交流電機啟動和停止瞬間對系統(tǒng)的干擾很強，我們做了很多的抗干擾措施，有軟件抗干擾也有硬件抗干擾。在一次一次的失敗中我們吸取教訓，一個一個地克服難點，最終在團隊的努力下把這個校企合作的項目完成了，并且進行了批量的生產(chǎn)。

G642；TP

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1006-0049-(2017)11-0179-01