機(jī)床電機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)控表的設(shè)計(jì)

1、機(jī)床電機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)控表地設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)以某一機(jī)床電機(jī)為控制對(duì)象，設(shè)計(jì)一裝置作為電機(jī)工作 地作態(tài)地監(jiān)視儀表，本文從硬件和軟件兩個(gè)角度對(duì)設(shè)計(jì)做了說(shuō)明. 關(guān)鍵字：機(jī)床拖動(dòng)電機(jī)、單片機(jī).一、功能：機(jī)床是刀具廠(chǎng)最重要地工作平臺(tái) 機(jī)床拖動(dòng)電機(jī)有七種工作狀態(tài)：停運(yùn)、空載、加載、輕載、重載、超載、卸載 則機(jī)床也對(duì)應(yīng)著 相應(yīng)地七種狀態(tài)本設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)床拖動(dòng)電機(jī)地電流，判斷機(jī)床負(fù)載地工 作狀態(tài)，并用相應(yīng)地信號(hào)指示.二、機(jī)床電機(jī)運(yùn)行參數(shù)：下面為某一機(jī)床地三相地拖動(dòng)電機(jī)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷在不同工作狀態(tài)下電樞單項(xiàng)電流地估算值和電流變換趨勢(shì)地理論判斷電機(jī)工作狀態(tài)電流i (A)參數(shù)備注停運(yùn)i=0, %=0空載0. 1<i&l

2、t;0.15, %=0加載% >0輕載0. 5<i<0.7, %=0重載071<iv0.9, %=0超載0. 9<i,必=0卸載0vi<0.1, %t<0在本設(shè)計(jì)中，我們依據(jù)上面地參數(shù)進(jìn)行硬件電路和軟件地設(shè)計(jì)和編寫(xiě)在實(shí)踐中，可以進(jìn)一步把這個(gè)設(shè)計(jì)思想推廣到更廣泛地案例中二、設(shè)計(jì)原理電路地設(shè)計(jì)包括硬件電路地設(shè)計(jì)和軟件地設(shè)計(jì).軟件和硬件分別完成不同地功能硬件是整個(gè)電路地基礎(chǔ)，提供了外部電流信號(hào)地采集 轉(zhuǎn)換，濾波及其數(shù)字化而軟件則完成信號(hào)地邏輯判斷和信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào) 地生成和輸出原理框圖如下：四、硬件電路：電路由電源電路，CPU電路,信號(hào)采集電路，指示報(bào)警電路和串

3、口 電平轉(zhuǎn)換電路幾部分組成對(duì)于信號(hào)采集電路，考慮到在這里電路對(duì)電 量誤差地容忍度，在AD轉(zhuǎn)換器地前端沒(méi)有加信號(hào)調(diào)理電路整體地電 路原理圖如下：注：上圖采用PROTELL繪制下面是對(duì)部分電路功能地簡(jiǎn)單介紹1、CPUCPU是系統(tǒng)儀表地關(guān)鍵性元素，其性能地優(yōu)劣決定儀表性能地優(yōu)劣在一個(gè)具體地儀表中,CPU地速度決定整體性能地速度,CPU地精 度決定整體儀表地精度在此設(shè)計(jì)中，由于儀表地速度要求不高，同時(shí) 需要地資源較少，因?yàn)椋瑥慕?jīng)濟(jì)地角度出發(fā),CPU采用常見(jiàn)地MCS-96單 片機(jī).2、信號(hào)采集電路信號(hào)采集電路不僅完成了信號(hào)地采集，同時(shí)還要完成對(duì)信號(hào)地轉(zhuǎn)化，信號(hào)地汲取濾波已經(jīng)信號(hào)源地CPU電路地隔離.3、

4、指示報(bào)警電路此電路完成報(bào)警信號(hào)地輸出已經(jīng)工作狀態(tài)地輸出.4、串口電平轉(zhuǎn)換電路一般而言 ,一個(gè)儀表需要和外部實(shí)現(xiàn)通訊 ,為了線(xiàn)路地簡(jiǎn)單和穩(wěn)定 , 一般采用串口通訊 .而外部控制對(duì)象地電瓶需求和儀表本身地電控輸 出有差異 ,必須對(duì)兩者進(jìn)行協(xié)調(diào) .這個(gè)電路就是完成這個(gè)過(guò)程 . 五、軟件說(shuō)明1）軟件地功能軟件實(shí)現(xiàn)讀取 ADC 方向地電壓數(shù)字信 ,經(jīng)過(guò) CPU 地邏輯處理 ,去 驅(qū)動(dòng)報(bào)警指示電路 .2）編程原理定義電流有S,E,L,H,0五種.S為停機(jī)電流,;E空載電流；L為輕 載電流；H為重載電力；0為超載電流.除S外,其余地電流均為區(qū)間 電流.S電流理論為零，但由于受到外部環(huán)境地影響，有可能不為零，

5、規(guī) 定其上限為 ST ； E 地上下限定義為 ET 和 EB; L 地上下限定義為 LT 和Lb； H地上下限定義為Ht和Hb； 0地下限定義為0b；規(guī)定電流所對(duì) 應(yīng)地?cái)?shù)字編碼也用以上地符號(hào)表示其中S、E、L三區(qū)間是不連續(xù)地 丄、 H、 0則是連續(xù)地 .CPU 采取流水讀取 ,移位存儲(chǔ)信號(hào) .選定兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域存取信號(hào) , 每個(gè)存取區(qū)域有兩個(gè)存儲(chǔ)位 .例如,可以采用 Ri 系列通用存儲(chǔ)器 .一個(gè) 存取區(qū)域存儲(chǔ)第一 ADC送來(lái)地信號(hào)定義這個(gè)存儲(chǔ)位置為Rf,另外一個(gè)則存儲(chǔ)第二ADC送來(lái)地信號(hào)，這個(gè)存儲(chǔ)位置定義為Rs.采用一定地 方法讓最新地?cái)?shù)據(jù)總是存在特定地存取器中,而次新地信號(hào)也存在另外地特定存儲(chǔ)

6、器中 .定義最新 ,次新和最后地信號(hào)分別為 a,b,c.CPU讀取ADC送來(lái)地信號(hào)后，首先判斷其是否是超載信號(hào)或者是 停機(jī)信號(hào)，如果是，則直接觸發(fā)報(bào)警驅(qū)動(dòng)或者照明驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而觸發(fā)外部 電路給出超載報(bào)警或者停機(jī)照明.CPU讀取ADC送來(lái)地信號(hào)后，如果經(jīng)過(guò)判斷否定是超載信號(hào)或者 停機(jī)信號(hào),應(yīng)判斷a信號(hào)所處地區(qū)間假設(shè)經(jīng)過(guò)比較知a處于C區(qū)間. 然后比較a信號(hào),b信號(hào)和c信號(hào)地大小關(guān)系，如果三者大小相等，則電 機(jī)平穩(wěn)地工作在輕載，此時(shí)應(yīng)觸發(fā)輕載驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而觸發(fā)外部電路給 出輕載指示如果三者不同，出現(xiàn)以下情況：avb,則電機(jī)處于卸載地工 作狀態(tài)此時(shí)應(yīng)觸發(fā)輕載和卸載驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而觸發(fā)外部電路給出卸載 載、輕

7、載指示在這里a<b地關(guān)系中a<b地成立要有一個(gè)必要地條件： ab,如果|a-b|n，則認(rèn)定a=b.e地大小肯據(jù)實(shí)際情況確定反之, 如果出現(xiàn)a>b,則電機(jī)處于加載地工作狀態(tài).此時(shí)應(yīng)觸發(fā)輕載和加載驅(qū) 動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而觸發(fā)外部電路給出加載、輕載指示.其他情況地編程原理 和輕載地類(lèi)似.3) 軟件地模塊根據(jù)實(shí)現(xiàn)地功能，軟件在規(guī)劃上可以分成以下幾個(gè)模塊：讀數(shù)據(jù) 模塊、邏輯判斷模塊以及看門(mén)狗模塊，指示及報(bào)警模塊每個(gè)模塊都完 成特定地功能.1、讀數(shù)據(jù)模塊模塊完成外部ADC上地?cái)?shù)據(jù)到CPU內(nèi)部地傳輸過(guò)程外部有兩 個(gè)ADC,其上地?cái)?shù)據(jù)采用分時(shí)讀取地方法，在宏觀(guān)上則是一個(gè)并發(fā)地過(guò)程.以讀取第一 ADC

8、上地?cái)?shù)據(jù)為例說(shuō)明讀取過(guò)程數(shù)據(jù)讀取采用中斷 方式第一 ADC地轉(zhuǎn)換完畢信號(hào)用接到INTO段,當(dāng)?shù)谝?ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束, 在INTO產(chǎn)生中斷.若CPU空閑,則用與運(yùn)算清零第一 ADC地址,在下一 個(gè)周期讀取其上地說(shuō)句讀取數(shù)據(jù)完成后，同時(shí)第一ADC清零,進(jìn)行新地轉(zhuǎn)換，并用或運(yùn)算置位第一 ADC地址轉(zhuǎn)換完畢, 推出中斷.讀取第二ADC上地?cái)?shù)據(jù)地過(guò)程和讀取第一 ADC上地?cái)?shù)據(jù) 過(guò)程類(lèi)似.2、邏輯判斷模塊模塊完成數(shù)據(jù)地移位，數(shù)據(jù)地比較和電路狀態(tài)地判斷，并給出相應(yīng) 地外部電路地驅(qū)動(dòng)信號(hào).對(duì)于剛讀出數(shù)據(jù)為最新數(shù)據(jù)，而原來(lái)地最新則變?yōu)榇涡?，所以Rf 中要存入最新地?cái)?shù)據(jù)，而原來(lái)地最新數(shù)據(jù)要存入 Rs中,這個(gè)過(guò)程就叫

9、 數(shù)據(jù)地移位移位結(jié)束后，則數(shù)據(jù)組變?yōu)樽钚麓幚淼財(cái)?shù)據(jù)組.對(duì)于新地?cái)?shù)據(jù)組，要根據(jù)最新數(shù)據(jù)或者二者之間地大小關(guān)系判斷 電機(jī)地狀態(tài)具體地判斷過(guò)程在編程原理已有說(shuō)明然后肯據(jù)不同地判 斷結(jié)果，給出不同地寫(xiě)到緩沖期器地信號(hào).3、看門(mén)狗模塊在由單片機(jī)構(gòu)成地微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由于單片機(jī)地工作常常會(huì)受到來(lái)自外界電磁場(chǎng)地干擾，造成程序地跑飛，而陷入死循環(huán)，程序地 正常運(yùn)行被打斷，由單片機(jī)控制地系統(tǒng)無(wú)法繼續(xù)工作，會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng) 地陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料地后果，所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn) 行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地考慮，便產(chǎn)生了一種專(zhuān)門(mén)用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)地芯片 ,俗稱(chēng)"看門(mén)狗"看門(mén)狗電路電路地應(yīng)用

10、,使單片機(jī)可以在無(wú)人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作 ,其工作原理是 :看門(mén)狗芯片和單片機(jī)地一個(gè) I/O 引腳相連 ,該 I/O 引腳通過(guò)程序控制它定時(shí)地往看門(mén)狗地這個(gè)引腳上送入高電平（或低電平 ）,這一程序語(yǔ)句是分散地放在單片機(jī)其他控制語(yǔ)句中間地,一旦單片機(jī)由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段不進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài) 時(shí) ,寫(xiě)看門(mén)狗引腳地程序便不能被執(zhí)行 ,這個(gè)時(shí)候 ,看門(mén)狗電路就會(huì)由 于得不到單片機(jī)送來(lái)地信號(hào) ,便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連地引腳上 送出一個(gè)復(fù)位信號(hào) ,使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位 ,即程序從程序存儲(chǔ)器地起始位 置開(kāi)始執(zhí)行 ,這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)地自動(dòng)復(fù)位 .4、顯示及報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn) 外部現(xiàn)實(shí)電路地驅(qū)動(dòng) . 以

11、上各程序塊用 C 編寫(xiě)地代碼如下 程序代碼：#include <reg52.h>#include <math.h> #include <stdio.h> #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define vs 0 #define veb 0.1 #define vet 0.2#define vlb 0.4#define vlt#define vhb#define vht#define vo0.50.60.70.90.05/* 電流域#define 設(shè)定 */minuintx,y,a,b

12、；/* 變量定義 */ucharflag0,flag1,flag2,flag3,flag4,flag5；/* 標(biāo)志位設(shè)定 */uchar code table=0x6d,0x79,0x39,0x76,0x63,0x77,0x3e,0x61,/* 顯示代碼0xe3,;*/ sbit cs0=P2A0; sbit cs仁卩2八1； sbit ds=P2A2;sbit ws=P2A3；sbit wdogO=P2八4;sbit beep=P2A5;sbit light二卩2八6;sbit wdog1=P2A7;void delay();void display0();void display1();u

13、int read0();uint read1();void main()IP=0x12;EA=1;EX0=1;EX1=1;ES=1;ET0=1;ET1=1;/* 位定義 */* 函數(shù)聲明 */* 主函數(shù) */cs0=0;cs1=0;ds=0;ws=0;beep=0;light=0wdog0=0;wdog1=0;flag0=0;flag1=0;flag2=0;flag3=0;TMOD=0x11;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; /* 初始化 */TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;TR0=

14、1;TR1=1;while(1)/* 中斷等待 */void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-);void logic0() interrupt 00*/read(x)ex0=0使能 */y=x;x=p0;*/if(x>=vo)及其顯示 */*Z 毫秒延時(shí) */* 邏輯判斷中斷/* 讀數(shù)據(jù) */* 關(guān)中斷/* 數(shù)據(jù)更新/* 狀態(tài)判斷beep=1;/* 超載報(bào)else if(x<=vs)display(1,1);flag0=1;if(flag1=1)light=1;else light=0; /*

15、 停機(jī)照明 */else if(x>=veb&&x=<vet)flag0=0; /* 軟件復(fù)位 停機(jī)標(biāo)志 */if(abs(x-y)<=min)disply0(2,8);else if(x>y&&abs(x-y)>=min)display0(2,6);else*/else if(x>=vlb&&x=<vlt)flag0=0; /* 軟件復(fù)位 停機(jī)標(biāo)志 */if(abs(x-y)<=min)disply0(3,8);else if(x>y&&abs(x-y)>=min)di

16、splay0(3,6);elsedisplay0(3,7); /* 輕載指示 */else if(x>=vhb&&x=<vht)flag0=0;if(abs(x-y)<=min)disply0(4,8);else if(x>y&&abs(x-y)>=min)display0(4,6);elsedisplay0(4,7); /* 重載指示 */elseflag0=0;if(x>y&&abs(x-y)>=min)displsy0(9,6);else if(x<y&&abs(x-y)>

17、;=min)display0(9,7); /* 過(guò)渡狀 態(tài)負(fù)載指示 */EX0=1TH0=(65536-10000)/256;TL0=(65536-10000)%256; /* 開(kāi)中 斷使能 */void logic1() interrupt 2ex0=0 /* 關(guān)中 斷使能 */b=a;a=p0; /* 數(shù)據(jù)更 新*/if(a>=vo)beep=1;/* 超載 報(bào)警 */else if(a<=vs)flag1=1;display(1,1);if(flag0=1)light=1;else light=0 /* 停機(jī)指示 */else if(a>=veb&&a=

18、<vet)flag1=0; /* 清除停 機(jī)指示標(biāo)志 */if(abs(a-b)<=min)disply0(2,8);else if(a>b&&abs(a-b)>=min)display0(2,6);else*/else if(a>=vlb&&a=<vlt)flag1=0;if(abs(a-b)<=min)disply0(3,8);else if(a>b&&abs(a-b)>=min)display0(3,6);elsedisplay0(3,7); /* 輕載指 示*/else if(a>

19、;=vhb&&a=<vht)flag1=0;if(abs(x-b)<=min)disply0(4,8);else if(a>b&&abs(a-b)>=min)display0(4,6);elsedisplay0(4,7);/* 過(guò)渡狀態(tài)負(fù)/* 顯示程序 */示*/elseflag1=0;if(x>b&&abs(x-b)>=min) displsy0(9,6);else if(a<b&&abs(a-b)>=min)display0(9,7);載指示 */ex0=1TH11=(65536

20、-10000)/256;TL1=(65536-10000)%256;void display0( uchar x,uchar y) while(1)ws=1;p1=0x01;ws0=0;delay(1)ds0=1;p1=xds=0;delay(5);ws=1;p1=0x02;ws=0;ds=1;p1=y;ds=0;delay(5);void display1( uchar x,uchar y)/* 顯示程序 */ while(1)ws=1;P1=0x04;ws0=0;delay(1)ds0=1;P1=x;ds=0;delay(5);ws=1;P1=0x08;ws=0;ds=1;P1=y;ds=0;delay(5);uint read0(x) /* 讀數(shù)據(jù)程序 */ cs0=1;p0=0x0;delay(20);if flag4=1cs=0uint read1(x)/* 讀數(shù)據(jù)程序*/ cs1=1;p0=0x0;delay(20);if flag5=1cs1=0/* 看門(mén)狗程序 */void watchdog() interrupt 1TMOD=0x11;TL0=(65536-10000)/256;TH0=(65536-10000)%256;wdog0=1;wdog0=0;/* 看門(mén)狗程序 */void watchdog