基于STC89C52RC單片機(jī)的罩杯定型機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

戴杉虎

0 引言

機(jī)械制造工業(yè)的信息化、自動(dòng)化應(yīng)運(yùn)而生，使得單片機(jī)技術(shù)在我國得到了廣泛應(yīng)用。把單片機(jī)技術(shù)融入到內(nèi)衣機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品制造中，不僅能降低機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的成本，而且能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)化，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率。

文胸模杯指的是夾層文胸中維持罩杯形態(tài)的部分，或者指整個(gè)模杯文胸。文胸模杯的一般加工過程主要由來料檢驗(yàn)、貼布、裁剪、定型、修邊和產(chǎn)品檢驗(yàn)等幾部分組成，其中定型是模杯生產(chǎn)過程中最重要的環(huán)節(jié)[1-2]。內(nèi)衣模杯企業(yè)一般是用定型機(jī)來定型，使用繼電器控制線路設(shè)計(jì)的定型機(jī)系統(tǒng)存在維護(hù)麻煩、電路復(fù)雜、功能少等缺點(diǎn)。為了解決以上問題，本文使用單片機(jī)、液晶顯示器及相應(yīng)的外圍電路設(shè)計(jì)了一種罩杯定型機(jī)系統(tǒng)，鋁模加熱和控溫由其他的電路單獨(dú)控制。該定型機(jī)能實(shí)現(xiàn)文胸模杯的定型功能，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是氣動(dòng)控制，控制裝置是按照定型工藝要求輸出控制信號(hào)，使電磁閥和繼電器動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

1 系統(tǒng)控制要求

根據(jù)產(chǎn)品定型的實(shí)際情況，對(duì)該系統(tǒng)的控制要求如下。

（1）控制系統(tǒng)能按照定型工藝的流程運(yùn)行。

（2）液晶顯示器能顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)（運(yùn)行、停止或手動(dòng)）、計(jì)數(shù)值、輸入密碼、管理員密碼、中停時(shí)間和定型時(shí)間的設(shè)定值、當(dāng)前值。液晶顯示器需要有相應(yīng)的中文顯示。

（3）中停和定型時(shí)間的設(shè)定值在000～999秒范圍內(nèi)可調(diào)，設(shè)定完成后保存。計(jì)數(shù)值最高可以顯示9999，并能對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行清零操作。

（4）為了避免工作人員在工作的過程中，隨意更改設(shè)定的時(shí)間，需要設(shè)定管理員密碼，4位密碼值可以在0000～9999范圍內(nèi)設(shè)置。只有當(dāng)輸入密碼值等于管理員密碼值或者等于萬能密碼的時(shí)候，管理員密碼值才能顯示，且才可以修改中停和定型的設(shè)定時(shí)間。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)主要由單片機(jī)模塊，液晶顯示模塊，按鍵輸入模塊，輸出接口電路模塊和輸入接口電路模塊等幾大模塊組成，系統(tǒng)方框圖如圖1所示。

系統(tǒng)的工作原理：通過按鍵設(shè)定管理員密碼、中停和定型時(shí)間的設(shè)定值，設(shè)定完成后保存。按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)以定型工藝的要求運(yùn)行，在運(yùn)行的過程中按下停止按鈕或一個(gè)工作流程結(jié)束，系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。液晶顯示器在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)、計(jì)數(shù)值、當(dāng)前的中停時(shí)間和定型時(shí)間等功能。

圖1 系統(tǒng)方框圖

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 STC89C52RC單片機(jī)

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，用最常用又滿足需求的STC89C52RC單片機(jī)作為控制器的核心。STC89C52RC是宏晶公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 k在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，性價(jià)比高。

3.2 LCD12864與STC89C52RC接口電路

LCD12864是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及128×64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成，可完成圖形顯示，也可以顯示8×4個(gè)(16×16點(diǎn)陣)漢字和16×4個(gè)(16×8點(diǎn)陣)ASCII字符集。

LCD12864與STC89C52RC接口電路如圖2所示[3]，采用直接訪問方式，單片機(jī)P0口直接與液晶顯示器的數(shù)據(jù)口相連。P2.2和P2.3分別控制左右半屏選擇，P2.4控制復(fù)位信號(hào)，P2.5控制讀/寫使能E信號(hào)，P2.6用于控制R/W的讀寫選擇，P2.7控制RS寄存器選擇。VO是控制液晶顯示器的亮度調(diào)節(jié)輸入端，調(diào)節(jié)該端的輸入電壓，可改變顯示屏字符、圖形的顏色深淺。

3.3 輸入輸出接口電路[4]

為了避免干擾，電路使用光電耦合器TLP521-1等器件起電路隔離的作用。啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、手自動(dòng)開關(guān)和磁性開關(guān)通過輸入接口電路接到單片機(jī)的輸入端，圖3是其中一路的輸入接口電路。電磁閥和繼電器的額定電壓是直流24V，單片機(jī)的輸出電壓只有5V，故無法直接驅(qū)動(dòng)電磁閥和繼電器。輸出接口電路主要以大功率MOSFET管IRF9530和TLP521-1等器件作為驅(qū)動(dòng)電路來控制電磁閥和繼電器的接通或斷開，圖4是其中一路的輸出接口電路。

圖2 LCD12864與STC89C52RC接口電路

圖3 輸入接口電路

圖4 輸出接口電路

3.4 按鍵電路

按鍵電路由3個(gè)按鍵組成，分別是設(shè)置鍵，移位鍵和上升鍵。按鍵電路采用查詢的方式來完成信號(hào)的采集，按鍵電路的去抖動(dòng)由軟件延時(shí)的方法完成。按鍵電路圖如圖5所示。

圖5 按鍵電路圖

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 主程序流程圖

程序主要由初始化子程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)設(shè)定子程序、輸出控制子程序和復(fù)位看門狗程序組成，主程序流程圖如圖6所示。初始化子程序主要是對(duì)液晶顯示器進(jìn)行初始化，讀取保存的數(shù)據(jù)，看門狗設(shè)置等操作。顯示子程序主要實(shí)現(xiàn)文字和數(shù)據(jù)在液晶顯示器顯示，并對(duì)選中的數(shù)據(jù)進(jìn)行反白顯示。數(shù)據(jù)設(shè)定子程序主要實(shí)現(xiàn)時(shí)間和密碼的數(shù)值設(shè)定。輸出控制子程序主要實(shí)現(xiàn)定型工藝的流程控制。

圖6 主程序流程圖

4.2 液晶顯示器畫面

圖7 液晶顯示器畫面

因液晶顯示器顯示的文字和數(shù)字?jǐn)?shù)量有限，所以本次設(shè)計(jì)分成三個(gè)畫面來顯示，液晶顯示器畫面如圖7所示。系統(tǒng)通電后，液晶顯示器以1 s為周期閃爍顯示首頁畫面，8 s后直接進(jìn)入時(shí)間數(shù)據(jù)顯示畫面，首頁畫面不再顯示。未按下設(shè)置鍵時(shí)，按下上升鍵可以在密碼顯示畫面和時(shí)間數(shù)據(jù)顯示畫面進(jìn)行切換顯示；在密碼顯示畫面，未按下設(shè)置鍵時(shí)，按下移位鍵可以對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行清零。在系統(tǒng)正常工作的時(shí)候，液晶顯示器能實(shí)時(shí)的顯示各種參數(shù)值。

4.3 密碼功能的實(shí)現(xiàn)[5]

以下程序是判斷輸入密碼值等于管理員密碼值，或等于萬能密碼的程序。其中t11[4]存放4位輸入密碼值，t12[4]存放4位管理員密碼值。

SRmima=t11[3]*1000+t11[2]*100+t11[1]*10+t11[0];

GLYmima=t12[3]*1000+t12[2]*100+t12[1]*10+t12[0];

if(GLYmima==SRmima)

ppp=0;

else ppp=1;

if((6==t11[3])&&(8==t11[2])&&(6==t11[1])&&(8==t11[0]))

ppp1=0;

elseppp1=1;

在密碼顯示頁，若輸入密碼值不等于管理員密碼值，或是等于萬能密碼，管理員密碼值不能修改且也不顯示。若相等，按下設(shè)置鍵選中管理員密碼值，set_left等于0，整個(gè)密碼值反白顯示。每按一次左移鍵，set_left進(jìn)行+1運(yùn)算，每次選中管理員密碼值中的一位，按個(gè)位、十位、百位和千位的順序循環(huán)反白顯示，此時(shí)可以通過上升鍵對(duì)反白顯示位的密碼值在0至9之間進(jìn)行修改。部分程序如下所示。

if((ppp==0)||(ppp1==0))

{set_left++;

if(set_left==5){set_left=1;}

}

gotoxy(0，4); //液晶顯示屏第三行。

display_GLCD_string_16x16(GLYmima， 6， 0); //顯示中文“管理員密碼：”

if((ppp==0)||(ppp1==0))

{

if(2==set_number) //選中管理員密碼值

{if(1==set_left)

{display_GLCD_number_8x16(t12，4，1);}//選中個(gè)位并反白顯示

elseif(2==set_left)

{display_GLCD_number_8x16(t12，4，2);}//選中十位并反白顯示

圖8 輸出控制子程序流程圖

else if(3==set_left)

{display_GLCD_number_8x16(t12，4，3);}//選中百位并反白顯示

elseif(4==set_left)

{display_GLCD_number_8x16(t12， 4， 4);

}//選中千位并反白顯示

else display_GLCD_number_8x16(t12， 4，255);//選中4位密碼值進(jìn)行反白顯示

}

else display_GLCD_number_8x16(t12，4，0);//正常顯示管理員密碼值

}

else

{clear_GLCD_string_8x16(4);} //不顯示管理員密碼值

4.4 輸出控制子程序流程圖

輸出控制子程序主要由兩部分的程序組成，一部分由磁性開關(guān)和時(shí)間控制系統(tǒng)的下一步動(dòng)作，另一部分輸出控制電磁閥和繼電器的接通或斷開，從而控制定型機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。輸出控制子程序流程圖如圖8所示。中停限位由磁性開關(guān)檢測(cè)；tm10、tm0分別存放中停時(shí)間的設(shè)定值和當(dāng)前值；tm11、tm1分別存放定型時(shí)間的設(shè)定值和當(dāng)前值。

5 總結(jié)

實(shí)踐證明，本系統(tǒng)能滿足該定型機(jī)的控制要求，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高。為企業(yè)節(jié)省了成本，提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)不同功能的同類型定型機(jī)，只需修改一下輸入輸出點(diǎn)的連接和程序，就可以實(shí)現(xiàn)所需要的控制功能。