母線槽技術(shù)參數(shù)自動檢測線運動機構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計

1、前 言隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，各行各業(yè)對電力需求量正逐步加大，使得社會上對電力傳輸?shù)目煽啃院桶踩蕴岢隽烁叩囊螅@極大地促進了人們對于電力傳輸?shù)难芯?。而在遠距離傳輸領(lǐng)域，電纜能很好的滿足要求，但是在電纜橋架、高層建筑以及工廠的近距離電力傳輸領(lǐng)域，電纜無法發(fā)揮其特性。在這種形勢下，人們急需尋找一種替代產(chǎn)品，于是母線槽應運而生。母線槽在高層建筑以及工廠近距離電力傳輸領(lǐng)域中作為供電主干線，而高層建筑以及工廠與人們的生活密切相關(guān)，母線槽的作用就好似人體的大動脈，一旦出現(xiàn)故障將會造成嚴重的后果。因此，生產(chǎn)、建設(shè)及科研單位一直在為提高母線槽的可靠性做出努力。這就要求有可靠的檢測母線槽技術(shù)參數(shù)的技術(shù)。目前的

2、母線槽技術(shù)參數(shù)檢測，主要還是靠手工操作。檢測員手工操作，不僅會帶來操作誤差和漏測，另外測母線槽絕緣強度時需要高壓（2000V），對檢測員的人身安全無疑也是個很大的威脅。我選擇的課題母線槽技術(shù)參數(shù)自動檢測線運動機構(gòu)控制系統(tǒng)的設(shè)計，就是設(shè)計一種自動檢測裝置來代替手工檢測，降低工人勞動強度，提高安全性和可靠性。這個課題不僅是針對當前母線槽檢測技術(shù)的研究，而且這個課題還需應用單片機，這與我將來所從事的工作以及我的未來的事業(yè)發(fā)展方向是相一致的，我相信認真的做這個課題將會使我在單片機方面受益匪淺。這個設(shè)計課題最重要的就是能夠熟練運用單片機，在搜集資料時，我主要搜集的就是單片機方面的書籍，以及關(guān)于畫PCB圖

3、的指導書。另外還訪問了 網(wǎng)站中有關(guān)于各種單片機芯片的詳細介紹，讓我收獲很大。母線槽技術(shù)參數(shù)檢測系統(tǒng)包括控制電路部分和氣壓傳動部分，我所負責設(shè)計的是母線槽技術(shù)參數(shù)檢測系統(tǒng)的控制電路部分，氣壓傳動部分則由潘彩霞同學負責。由于控制系統(tǒng)設(shè)計工作量較大，在設(shè)計時間內(nèi)，根據(jù)任務要求，完成了電路原理圖設(shè)計和PCB圖的繪制，剩余工作（制板，軟件設(shè)計，調(diào)試）可由其他人接著完成。 第一章 概 述1.1 母線槽簡介母線槽是一種新型的輸配電設(shè)備，是替代傳統(tǒng)的電纜和電纜橋架輸配電系統(tǒng)的更新?lián)Q代產(chǎn)品,尤其在大電流輸送電方面母線槽居于主導地位， 母線槽輸電能力在200A5000A, 它是由許多個直線單元和若干個彎曲單元連接

4、起來的，它的外形如圖1-1所示。母線槽結(jié)構(gòu)大體是：有一層外殼，內(nèi)部有導電材料和絕緣材料，其中導電材料是分層的，每一片導電材料之間以及每一層導電材料之間都填充了絕緣材料。而不同的場合對于母線槽內(nèi)部填充的絕緣材料的絕緣強度以及導電材料的導電性都有不同的 圖1-1AMC鋁殼母線槽要求，所以母線槽的制作材料會根據(jù)應用場合的不同而有所不同。母線槽大體可以分為以下幾類：接線母線槽、高強型母線槽、高壓封閉母線槽、中低壓母線槽、封閉母線槽及空氣型母線槽等。母線槽雖然在目前的電傳輸領(lǐng)域應用廣泛，但同樣也存在著一些缺陷，例如依靠螺釘聯(lián)接的部位過多，安裝施工復雜；同時維護量大、維護費用高。在運行過程中常遇到電磁振動

5、、熱脹冷縮、膨脹系數(shù)及外力等因素的影響，這些都會造成螺釘?shù)乃蓜?。如果一只螺釘出現(xiàn)松動，就會出現(xiàn)故障點發(fā)熱、高溫等現(xiàn)象，影響整條母線槽的運行穩(wěn)定性。尤其是對五線母線槽的不當使用，還會造成PE線接觸電阻增大違反國家規(guī)定。但母線槽在大容量的情況下，還是存在著其自身的優(yōu)勢的。因為當電流達到數(shù)千安培時，如果采用電纜，即使是單芯電纜也要多根進行敷設(shè)，否則達不到相應的大電流容量，此時母線槽就體現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。1.2 母線槽技術(shù)參數(shù)檢測系統(tǒng)檢測的內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計中所設(shè)計的母線槽技術(shù)參數(shù)檢測儀主要用于檢測母線槽內(nèi)部導電部分的電阻以及導電體之間絕緣材料的絕緣強度。母線槽內(nèi)部一般用銅片作為導體。銅片的電阻是影響母線

6、槽導電能力的重要因素。電阻越大，母線槽在電傳輸過程中消耗就會越大，傳輸?shù)男示蜁降?。母線槽作為導線，知道其內(nèi)部導電體的電阻是非常必要的。而母線槽內(nèi)部導電體之間的絕緣填充物的絕緣強度則是影響安全性的重要因素。但是并不是說母線槽內(nèi)導電體的導電能力越小越好，絕緣填充物的絕緣強度越大越好。由于受到成本因素的限制，母線槽制造商必須制造出適合不同場合應用的母線槽，這就需要準確知道母線槽的兩個參數(shù)指標。母線槽技術(shù)參數(shù)檢測過程如圖1-2所示。絕緣強度檢測儀（a）微歐計（b）(a) 檢測絕緣強度 (b) 檢測電阻 圖1-2參數(shù)檢測示意圖2311-母線槽 2-檢測頭 3-氣缸無論母線槽是幾層幾排，其檢測過程都是

7、一樣的。在檢測絕緣強度時，其中一個檢測頭固定于第一片導電片上，另外一個檢測頭從第二片導電片開始按照次序依次移動到各片導電片上。如此類推，對母線槽內(nèi)部導電片之間絕緣強度進行兩兩檢測。在移動到每一片導電片上時，絕緣強度檢測儀會檢測出兩個檢測頭所檢測的兩片導電片之間的絕緣強度。檢測導電片電阻則比檢測絕緣強度簡單的多，只要控制兩個檢測頭同時移動到同一片導電片的兩端，微歐計即可測出此導電片的電阻。測得的導電片電阻和絕緣強度自動傳送到上位機。1.3 母線槽技術(shù)參數(shù)檢測系統(tǒng)的組成母線槽技術(shù)參數(shù)檢測系統(tǒng)組成如圖1-3所示，它的具體工作過程是：上位機發(fā)送啟動信號，運動機構(gòu)控制系統(tǒng)（以下簡稱下位機）開始工作。下位

8、機利用控制氣壓傳動系統(tǒng)以及步進電機驅(qū)動系統(tǒng)完成對母線槽的定位及測量頭的移動，測出母線槽內(nèi)導電片電阻以及導電片之間絕緣材料的絕緣強度，并把檢測結(jié)果傳送給上位機。上位機接收到檢測完畢的信號后，根據(jù)檢測結(jié)果判斷母線槽是否合格，若是合格產(chǎn)品，則發(fā)送信號給打印機，然后打印出所檢測的母線槽的條碼。上位機接收到打印機發(fā)送來的條碼打印完畢的信號后，發(fā)送信號給貼標機，控制貼標機把打印出來的條碼貼到母線槽上。貼標機貼標完畢后發(fā)送信號給上位機，上位機接著發(fā)送信號給下位機，由下位機控制完成對母線槽進行包裝。打印機上位機貼標機運動機構(gòu)控制系統(tǒng)（下位機）測試系統(tǒng)母線槽包裝機構(gòu)定位機構(gòu)測試臺母線槽輔助動作控制電路輔助動作執(zhí)

9、行機構(gòu)（氣壓傳動）功率放大系統(tǒng)運動驅(qū)動機構(gòu)圖1-3母線槽技術(shù)參數(shù)自動檢測系統(tǒng)圖我在本次設(shè)計中所負責設(shè)計的是下位機中的控制電路部分。下位機的控制對象有：母線槽傳送電機、檢測臺傳送電機以及包裝臺傳送電機，檢測頭的電機，各處的定位氣缸，以及向上位機發(fā)送信號控制貼標機的貼標。檢測臺及包裝臺如圖1-4所示。 圖1-4檢測及包裝臺示意圖1-檢測平臺 2-母線槽 3-檢測縱向定位缸 4-檢測平臺移送電機 5-包裝平臺6-包裝臺縱向定位缸 7、9-母線槽包裝上升缸 8-包裝臺移送電機 10、27-縱向到位檢測傳感器 11、26-左右端側(cè)向定位滑臺 12、25-右端測量頭驅(qū)動氣缸 13、24-X軸及U軸滑臺 1

10、4、23-X軸及U軸步進電機 15、22-左右端側(cè)向定缸16、21-左右端垂直升降臺 17、19-Y軸及V軸步進電機 18、20-左右端移動立柱下位機的主要工作過程流程如圖1-5所示。檢測平臺傳送電機啟動檢測臺母線槽縱向定位缸升起母線槽傳送電機停止左端側(cè)向定位缸啟動右端側(cè)向定位缸啟動連接絕緣強度檢測儀兩檢測頭移動檢測并將檢測結(jié)果發(fā)送給上位機檢測完后回起點連接檢測電阻的微歐計兩檢測頭移動檢測并將檢測結(jié)果發(fā)送給上位機開始Y左、右端側(cè)向定位缸到位？母線槽縱向到位？ANYN 兩個檢測頭回原點前后檢測頭側(cè)向定位缸退回檢測臺縱向定位缸退回檢測臺傳送電機啟動包裝臺傳送電機啟動包裝臺縱向定位缸升起母線槽離開檢

11、測臺后檢測臺電機停轉(zhuǎn)母線槽到達包裝臺后包裝臺電機停轉(zhuǎn)發(fā)信給上位機啟動貼標機貼標貼標結(jié)束后，包裝氣缸升起延時，包裝定位缸退回包裝缸退回結(jié) 束A圖1-5下位機的工作過程第二章 運動機構(gòu)控制系統(tǒng)控制電路設(shè)計2.1 運動機構(gòu)控制系統(tǒng)控制電路總體設(shè)計在本次設(shè)計中，我設(shè)計的是下位機的控制電路部分。運動機構(gòu)控制系統(tǒng)（下位機）控制電路的主要組成部分有：CPU8031、片外程序存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器、LED顯示電路、用于擴展I/O口的8255、控制步進電機的光電耦合電路、輸入輸出光電耦合電路、選擇開關(guān)以及用8155擴展出的鍵盤組成。其組成框圖如圖2-1所示。8031CPUROMLED顯示RAM8155鍵盤PA母

12、線槽種類選擇開關(guān)工作方式選擇開關(guān)825574LS273X、Y、U、V軸電機的光電耦合電路輸入信號光電耦合電路輸出信號光電耦合電路 圖2-1控制系統(tǒng)硬件組成框圖我的具體設(shè)計思路是：采用8031作為CPU，外擴8K的程序存儲器和4K的數(shù)據(jù)存儲器。其中8K的程序存儲器用2764芯片進行擴展，4K的數(shù)據(jù)存儲器用6264（空掉一條地址線）芯片進行擴展。步進電機的輸出信號口用74LS273鎖存器輸出。I/O口用8255擴展，所有的按鍵皆用8155擴展成行列式鍵盤，它們的各種功能用軟件進行定義。這些鍵有控制四個步進電機進給的八個手動按鍵以及八個控制氣缸升降的手動按鍵，另外還有編輯鍵盤二十個。6位LED靜態(tài)顯

13、示用于顯示編輯的內(nèi)容。2.2 單片機的選擇及存儲器的擴展本節(jié)主要介紹了本次設(shè)計中所選用的CPU以及用于擴展片外程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的芯片。本設(shè)計中，我 單片機的選擇在大學期間接觸最多的單片機就是8031和8051。8051有內(nèi)部程序存儲器，但是其存儲空間比較小，不能滿足本設(shè)計的要求，同時相對于8031來講，8051的價格比較高，并且8031現(xiàn)在用的比較廣泛，因此本設(shè)計中，我選擇8031作為CPU。下面就是關(guān)于8031的簡單介紹。1. 管腳功能 X1接外部晶體和微調(diào)電容的另外一端，在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部 時鐘電路時，該引腳必須接地。（續(xù)） 片外程序存儲器的選擇 1.

14、2764A的管腳介紹（1）A0A12 地址輸入線。（2）D0D7 三態(tài)數(shù)據(jù)總線，讀或者是編程檢驗時為數(shù)據(jù)輸出線，維持或者是編程禁止時，呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，編程時為數(shù)據(jù)輸入線。 （3） 片選信號輸入線，“0”（低電平）有效。（4） 編程脈沖輸入線。（5） 讀選通信號輸入線，“0”（低電平）有效。（6）Vpp 編程電源輸入線，不同芯片型號 圖2-32764管腳圖及廠商生產(chǎn)的Vpp值不同。 （7）Vcc 主電源輸入線，Vcc一般為+5V。 （8）GND 線路接地的管腳。（9）NC 不做任何連接。2. 2764A芯片的工作方式選擇2764A的工作方式選擇見表2-2。 表2-22764A的工作方式選擇 引腳操

15、作方 式 （20）（22）（27）Vpp/V（1）Vcc/V（28）輸出（1113，151）讀VILVILVIH55DOUT維持VIH任意任意55高阻編程VILVIHVIL12.55DIN編程檢查VILVILVIH12.55DOUT編程禁止VIH任意任意12.55高阻 3. 2764A芯片的特性2764A是8K×8位EPROM器件，用以存放程序或者是常數(shù)。它有十三根地址線A12A0，能區(qū)分十三位二進制地址信息。這十三根地址線分別與8031的P0口和P2.0P2.4連接，當8031發(fā)送十三位地址信息時，可以分別選中2764片內(nèi)8KB存儲器中任何一個單元。2764的引腳為片選信號輸入端，

16、低電平有效。引腳接地表示選中該2764芯片。該片選信號決定了2764的8KB存儲器在整個8031擴展程序存儲器64KB空間中的位置。2764的端由8031的引腳控制。在一個機器周期內(nèi)信號兩次有效。當信號由高電平變成低電平時，允許2764輸出，將指定的2764存儲單元的內(nèi)容送到P0口，在的上升沿將數(shù)據(jù)送入單片機CPU內(nèi)。 片外數(shù)據(jù)存儲器芯片的選擇在本次設(shè)計中只需要擴展4KB的數(shù)據(jù)存儲器，我所選用的是市場上比較容易購買到的靜態(tài)RAM6264。與動態(tài)RAM相比較，靜態(tài)RAM的優(yōu)點是：無須考慮為保持電路而設(shè)置的刷新電路，故擴展電路比較簡單；但是它也有缺點，就是由于靜態(tài)RAM是通過有源電路來保持存儲器中

17、的數(shù)據(jù)的，因此要用后備電池保持數(shù)據(jù)不丟失。擴展數(shù)據(jù)存儲器空間地址和外擴程序存儲器一樣，由P2口提供高四位地址，P0口提供低八位地址。片外數(shù)據(jù)存儲器的讀和寫由8031的和信號控制。6264的管腳圖如圖2-4所示。1. 6264的管腳介紹 （1）A0A12 地址輸入線。 （2）D0D7 雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。此處刪減NNNNNNNNNNNNNNNN字 需要整套設(shè)計請聯(lián)系q：99872184。 圖2-12行列式鍵盤及選擇開關(guān)2.5 I/O接口電路設(shè)計在本次設(shè)計中，我所負責設(shè)計的是系統(tǒng)的下位機的控制電路部分。下位機的主要任務就是控制檢測頭檢測母線槽的技術(shù)參數(shù)。它的主要工作流程在第一章中已經(jīng)作了詳細的介紹。在

18、檢測過程中，需要用 I/O口進行信息的傳遞。 在本設(shè)計中，經(jīng)I/O口輸出信號的有：1）四個步進電機正反轉(zhuǎn)脈沖信號。2）兩個傳送臺異步電機起停信號。3）八個電磁換向閥控制信號。4）絕緣強度檢測儀和微歐計測量頭切換信號。需要經(jīng)I/O口輸入信號的有：1）兩個位置檢測信號。2）兩個壓力繼電器輸入信號。3）4個步進電機正負超程信號。所有以上的這些I/O口，在本設(shè)計中，除了4個步進電機正反轉(zhuǎn)脈沖信號用74LS273擴展外，其他的輸入輸出接口都用8255進行擴展。2.5.1 8255芯片8255芯片的通用性比較強，可以通過編程靈活改變它的功能，在很多設(shè)計環(huán)境中，被用于擴展并行I/O口。1. 芯片的管腳825

19、5芯片的管腳圖如圖2-13。 8255芯片管腳功能如下：（1） PA0PA7，PB0PB7，PC0PC7三個均為獨立并行I/O端口，用于與外設(shè)傳遞數(shù)據(jù)信息、地址信息、或狀態(tài)信息，A、B、C端口均為八位，都可以作為輸入/輸出端口，其中B、C兩個端口都是有一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，而A口則是包含一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器以及一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器。但是C口可以分為兩個四位端口：C口高四位端口和C口低四位端口，每個四位端口包含一個4位輸入緩沖器和一個4位輸出鎖存器/緩沖器。 圖2-13 8255芯片的管腳圖（2）片選信號，低電平有效，與系統(tǒng)高位地址的譯碼輸出連接，用

20、于啟動CPU與8255之間的通信。（3）讀信號，低電平有效，與系統(tǒng)的端口讀信號連接，當有效時，允許CPU從8255A的端口讀取信號或狀態(tài)字。（4）寫信號，低電平有效，與系統(tǒng)的端口寫信號相連，當有效時，允許CPU向8255A的端口寫入數(shù)據(jù)或控制字。（5）A1、A0端口選擇信號，當A1、A0取00、01、10、11時，對應選擇控制口、A口、B口和C口。（6）RESET復位信號高電平有效常與系統(tǒng)的復位信號連接在一起。當RESET有效時，A口、B口、C口均置成輸入方式。2. 8255的控制字及其工作方式8255A有三種工作方式：方式0，基本輸入輸出方式；方式1，選通輸入輸出方式；方式2，雙向輸入輸出方

21、式。8255A有兩種控制字：工作方式控制字和端口C置位/復位控制字。在本設(shè)計中我選用工作方式控制字。工作方式控制字格式如下：（1）D0、D1、D2此三位控制字決定B組的工作方式和控制字格式。B組包含端口C的低四位和端口B，當D0=0時，端口C低四位為輸出方式，當D0=1時，端口C低四位為輸入方式；當D1=0時，端口B為輸出方式，當D1=1時，端口B為輸入方式； D2上電平的高低則決定B組的工作方式，當D2=0時，工作方式為方式0，當D2=1時，工作方式為方式1。（2）D3、D4、D5、D6此四位控制字決定A組的工作方式和控制字格式。A組包含端口C的高四位和端口A。當D3=0時，端口C高四位為輸

22、出方式，當D3=1時，端口C高四位為輸入方式；當D4=0時，端口A為輸出方式，當D4=1時，端口A為輸入方式； D5、D6上電平的高低則決定A組的工作方式，當D5D6=00時，工作方式為方式0，當D5D6=01時，工作方式為方式1。當D5D6=1×時，工作方式為方式2。（3）D7D7為工作方式控制字標志，當D7=1時，表示寫入8255的是工作方式控制字。3. 本設(shè)計中8255所擴展的I/O口的定義由于本次設(shè)計中需要用到十九個并行I/O口腳，其中有十一輸出端口，八個輸入端口腳，所以在這里根據(jù)8255A的性質(zhì)對擴展出來的8255A的I/O口作如下的定義：B組定義為輸出并工作于方式0，所以

23、D0D1D2=000；A組定義為輸入也工作于方式O，所以D3D4D5D6=1100；采用工作方式控制字，所以D7=1。4. 8255入口地址的確定由于8255A的片選端接在譯碼器U18（附錄一）的Y1端口上，所以CBA=001，因此8255A的片選入口地址為9000H，A口為9001H，B口為9002H，C口為9003H。 輸入輸出接口電路的設(shè)計為了解決書/如輸出電平信號轉(zhuǎn)換及抗干擾問題，所有的輸入/輸出口都采用光電耦合電路。1. 四個步進電機正反轉(zhuǎn)脈沖信號輸出接口電路在本設(shè)計中，我選用74LS273擴展四個步進電機的正反轉(zhuǎn)脈沖信號。設(shè)計出的具體電路圖如圖2-14所示。 圖2-14 4個步進電

24、機正反轉(zhuǎn)脈沖信號電路圖電路中的鎖存器74LS273的片選信號引腳接在譯碼器U18（附錄一）的Y2腳上，所以74LS273的入口地址為：A000H。2. 開關(guān)量輸出接口電路開關(guān)量輸出接口電路如圖2-15所示這些接口包括：四個步進電機正反轉(zhuǎn)脈沖信號，兩個傳送臺異步電機起停信號，八個電磁換向閥控制信號，絕緣強度檢測儀和微歐計測量頭切換信號。 圖2-15開關(guān)量輸出接口電路圖3. 開關(guān)量輸入接口電路開關(guān)量輸入接口電路如圖2-16所示。這些接口包括：兩個位置檢測信號，兩個壓力繼電器輸入信號，4個步進電機正負超程信號。 圖2-16 開關(guān)量輸入接口電路圖以上各節(jié)較詳細地介紹了母線槽技術(shù)參數(shù)自動檢測線運動機構(gòu)控

25、制系統(tǒng)各個組成部分電路的設(shè)計過程?？刂葡到y(tǒng)完整的電路圖請見附錄一。第三章 下位機控制程序設(shè)計在第二章，我詳細介紹了設(shè)計下位機硬件部分的過程，在這一章則是根據(jù)前面設(shè)計出的硬件電路圖以及該電路的功能進行主程序流程圖的設(shè)計和鍵盤掃描程序流程圖的設(shè)計。3.1 主程序流程圖的設(shè)計本設(shè)計的程序設(shè)計是應用匯編語言。程序內(nèi)容應包含的內(nèi)容是：各芯片的初始化，如定義8155和8255的輸入輸出以及清除顯示器等，然后讀工作方式開關(guān)狀態(tài)并接受上位機的啟動指令，再讀母線槽種類選擇開關(guān)狀態(tài)。主程序流程圖如圖3-1所示。開始初始化PB.6=0?PB.7=0?執(zhí)行編輯程序執(zhí)行手動程序PC機給信號？AYYNNY執(zhí)行檢測程序執(zhí)行

26、檢測程序執(zhí)行檢測程序執(zhí)行檢測程序執(zhí)行檢測程序結(jié) 束執(zhí)行檢測程序AYN一層三列？一層四列？一層五列？兩層三列？兩層四列？兩層五列？YYYYYNNNNN 圖3-1主程序流程圖3.2 鍵盤掃描程序流程圖在本次畢業(yè)設(shè)計中，編輯鍵盤和手動按鍵都是用8155芯片進行擴展的，并且擴展在同一個行列式鍵盤內(nèi)，然后通過軟件對各個鍵的功能進行定義。在進行鍵盤掃描時，掃描鍵盤的結(jié)果要根據(jù)工作方式選擇開關(guān)S19（見附錄一）決定此按鍵是否有效。工作方式選擇開關(guān)S19將行列式鍵盤分為兩部分：手動按鍵部分和編輯按鍵部分。當S19處于手動按鈕部分時，若是編碼鍵盤部分有鍵按下，則為無效的操作，且檢測程序無法自動執(zhí)行。同樣若是處于

27、編碼鍵盤，則手動按鈕部分的操作無效，系統(tǒng)定義為自動檢測。各個鍵的編碼如表3-1所示。本次設(shè)計中的編碼值得出方式是：PA口、PB口均當作初值為1，然后令對應按鍵的A口值和B口值都為0，則A口和C口均得到一個十六位的編碼值，然后按照A口在前B口在后的方式得出該鍵的編碼。如鍵值為零的按鍵有效時，PA0=0且PC0=0，則可得到A口的編碼為3EH，C口也為3EH，則此鍵對應的鍵值為3E3EH。 表3-1行列式鍵盤各鍵的編碼編號編碼鍵值編號編碼鍵值PA0PC03E3EH0PA0PC13E3DH1PA0PC23E3BH2PA0PC33E37H3PA0PC43E2FH4PA0PC53E1FH5PA1PC03

28、D3EH6PA1PC13D3DH7PA1PC23D3BH8PA1PC33D37H9PA1PC43D2FHXPA1PC53D1FHYPA2PC03B3EHUPA2PC13B3DHVPA2PC23B3BHMPA2PC33B37HNPA2PPC43B2FHTPA2PC53B1FH空格PA3PC0373EHENTERPA3PC1373DHDELETEPA3PC2373BHS1PA3PC33737HS2PA3PC4372FHS3PA3PC5371FHS4PA4PC02F3EHS5PA4PC12F3DHS6PA4PC22F3BHS7PA4PC32F37HS8PA4PC42F2FHS11PA4PC52F1F

29、HS12PA5PC01F3EHS13PA5PC11F3DHS14PA5PC21F3BHS15PA5PC31F37HS16PA5PC41F2FHS17PA5PC51F1FHS18對于本設(shè)計，在編寫鍵盤掃描程序流程圖時，最需要注意的一點是：本設(shè)計中的鍵盤被分成了兩個功能塊，一個是編輯鍵盤，另外一個是手動按鍵部分。本設(shè)計是用軟件的方式來區(qū)分這兩個按鍵區(qū)域的。因此在執(zhí)行鍵盤掃描程序之前必須判斷選擇開關(guān)S19的狀態(tài)。而在主程序流程圖中對S19的狀態(tài)已經(jīng)作了判斷，因此在設(shè)計鍵盤掃描程序流程圖時，就可以接著主程序中的判斷把鍵盤掃描流程圖分作兩部分。本次設(shè)計中，是用軟件延時方式去抖動的，因此必須在每一次判斷鍵

30、狀態(tài)時都必須執(zhí)行延時子程序以消除由于鍵抖動而帶來的瞬時無效閉合的影響。由以上原則編寫出的編輯鍵盤掃描程序流程圖見3-2，手動鍵盤掃描程序流程圖如圖3-3所示。 開 始A口置低PC0=0?PC0=0?調(diào)用延時20ms子程序PC1=0?PC1=0?調(diào)用延時20ms子程序PC2=0?PC2=0?調(diào)用延時20ms子程序ANYNYNNYBCDYYYNN（a） PC3=0?APC3=0?調(diào)用延時20ms子程序結(jié) 束ENYYN BPA0置高PC0=0?執(zhí)行鍵處理程序 PA1置高PC0=0?PA2置高PC0=0?FZYYYNNN執(zhí)行鍵處理程序 執(zhí)行鍵處理程序 FPA3置高PC0=0?PA4置高PC0=0?PA

31、5置高PC0=0?YYYNNN結(jié)束Z（b）執(zhí)行鍵處理程序 執(zhí)行鍵處理程序 執(zhí)行鍵處理程序 （c）EPC3=0?PC3=0?PA1置高PA0置高結(jié)束NNYY執(zhí)行鍵處理程序 執(zhí)行鍵處理程序 圖3-2編碼鍵盤掃描程序流程圖圖3-2所示為編碼鍵盤掃描程序流程圖的一部分，即當PB6=0時執(zhí)行的鍵盤掃描程序流程圖。其中（a）圖為編碼鍵盤掃描程序流程圖的主程序流程圖，它延伸出的B、C、D三部分子程序內(nèi)容基本相同。在這里我只是列出了B段子程序，如上圖的（b）所示，C、D兩部分中只是把（b）中的所有PC0分別改成PC1、PC2就可以了。E部分子程序則見上圖中的（c）。圖3-3是執(zhí)行手動按鍵的鍵盤掃描程序流程圖。

32、 開 始A口置低PC3=0?PC3=0?調(diào)用延時20ms子程序PC4=0?PC4=0?調(diào)用延時20ms子程序INYNYNGHYYN （a）PC5=0?調(diào)用延時20ms子程序PC5=0?NJYYI結(jié)束N GPA2置高PC3=0?PA3置高PC3=0?PA4置高PC3=0?YYYNNNKL執(zhí)行鍵處理程序 執(zhí)行鍵處理程序 執(zhí)行鍵處理程序 （b）KPA5置高PC3=0?YN結(jié)束L執(zhí)行鍵處理程序 HPA0置高PC4=0?執(zhí)行鍵處理程序 PA1置高PC4=0?PA2置高PC4=0?NMYYYNNN執(zhí)行鍵處理程序 執(zhí)行鍵處理程序 NPA3置高PC4=0?執(zhí)行鍵處理程序 PA4置高PC4=0?PA5置高PC4

33、=0?YYYNNN執(zhí)行鍵處理程序 執(zhí)行鍵處理程序 結(jié)束M（c）圖3-3手動執(zhí)行按鈕的鍵盤掃描程序流程圖當PB7=0時執(zhí)行手動鍵盤掃描程序。圖3-3（a）是手動按鈕鍵盤掃描程序流程圖的主程序部分，G、H、J則是子程序部分。其中H、J兩部分的內(nèi)容基本相同，圖3-3（c）所示則為H子程序流程圖，而J子程序的流程圖則是將H中的所有的PC4改寫成PC5即可以了。G部分的子程序流程圖則見圖3-3（b）所示。第四章 電路原理圖及PCB圖繪制本控制系統(tǒng)的原理圖及PCB圖應用Protel繪圖軟件繪制。其工作流程見圖4-1所示。 打開新圖界面設(shè)置圖紙畫原理圖畫元件封裝生成網(wǎng)絡表在PCB圖環(huán)境倒入網(wǎng)絡表排列元器件位

34、置手工布線或自動布線畫出PCB圖邊框繪圖完畢 圖4-1 繪制原理圖和電路板圖的流程圖4.1 原理圖的繪制原理圖的成功繪制是生成PCB圖的重要前提。在繪制原理圖時，最重要的就是正確選擇元器件，以及填寫元器件的封裝。在選擇元器件的過程中不僅要考慮到該元器件的適用價值，還要考慮到該元器件的封裝是否符合實際。 繪制原理圖中的問題及解決方案由于本次設(shè)計是我第一次用Protel軟件繪制比較復雜的原理圖和電路板圖，遇到問題在所難免。在這次設(shè)計中，我繪制原理圖所遇到的問題有：1）選用單個的電阻及或門，顯得元器件繁多，電路板圖內(nèi)很亂。2）總線連接處總是產(chǎn)生錯誤。3）無法生成正確的網(wǎng)絡表。所遇問題的解決辦法：1）

35、阻值相同的電阻采用排阻，所有的或門采用74系列的或門，它的一個芯片內(nèi)包含有四個或門。這樣就大大減少了元器件的數(shù)量。2）總線連接處的錯誤產(chǎn)生的原因是：我沒有弄明白總線連接的意思，以為只要用一根總線把所有需要接的管腳接上就可以了。而實際上是：必須要在每個管腳上加上網(wǎng)絡標號，否則系統(tǒng)無法分清楚這些網(wǎng)絡線究竟誰與誰相連接。3）此處錯誤產(chǎn)生的原因是：有的是元器件根本沒有封裝，也有的雖然寫了封裝號，但是封裝庫里根本就沒有這種封裝。解決辦法就是根據(jù)元器件的管腳，首先在元器件封裝庫里尋找對應的封裝，如果沒有，則自己另外畫封裝圖。另外在單個的電阻處，我采用貼片電阻的封裝，這樣就可以使做出的電路板美觀一點。 各元

36、器件的封裝在用Protel軟件繪制原理圖的過程中，每一個元器件都必須有自己的封裝，否則繪制出的原理圖將無法生成網(wǎng)絡表，也就無法生成電路板圖。有的元器件的封裝是Protel軟件中有的，直接引用就可以了，而有的元器件，在軟件中根本找不到封裝，就只有自己畫了。由于所繪制的電路板圖是直接用作制造電路板的樣本的，因此所繪制的元件封裝圖必須與實務對應起來，否則繪制出的電路板圖沒有任何價值。在本次設(shè)計中，各元器件的封裝名如表4-1所示。表4-1各元器件的封裝元件種類封裝元件名元件種類封裝元件名CPU8031DIP-408031AH81558155HDIP-408255DIP-408255A74LS27374

37、LS273DIP-20排阻RESPACK3SIP-10貼片電阻0805RES2極性電容ELECTRO1電容RAD0.1CAP74LS373DIP-2074LS27316段LEDLED18DPY_16-SEG7段LEDDIP-10DPY_7-SEG或門DIP-1474F32二極管DIODE0.4DIODE三極管NPNPNP光偶DIP-4OPTOISO1晶振XTAL1CRYSTAL與非門DIP-1474LS00非門DIP-1474LS04 (續(xù))元件種類封裝元件名元件種類 封裝元件名74LS138DIP-1674LS138按鈕KEYSW-PB電容RAD0.1CAP2764DIP-282764電池P

38、OLAR-1.0BATTERY6264DIP-286264撥碼開關(guān)SIP7SW-6WAY撥碼開關(guān)SIP-3SW SPDT2眼插座Z2CON23眼插座Z3CON36眼插座Z6CON68眼插座Z8CON84.2 PCB圖的繪制本次設(shè)計是我第一次給復雜的電路板布線，本著精益求精的態(tài)度，多番修改電路板圖，現(xiàn)將繪制PCB圖的失敗原因和成功經(jīng)驗總結(jié)如下：1）第一次布線，布出的電路板圖，元器件之間太過于緊湊，最后無法走線。于是放棄。2）由于沒有認真計算過電路板圖紙上方格的實際尺寸，致使元器件排列過于松散，按鈕之間的間隔達到2.5cm，布出的電路板太龐大。根本不符合生產(chǎn)要求，于是廢棄。3）在這次給電路板布線之

39、前，經(jīng)過別人指導，將可以改成排阻的電阻全改用排阻，不可以改成排阻的電阻則選用貼片式的封裝。但最后還是由于經(jīng)驗不足，元器件之間間隔不足，無法走線而放棄。4）這一次，布線是布完了，但是在請老師檢驗時，沒有通過，原因是電路板上元器件排列雜亂無章，線的走向更是無規(guī)律可循，過孔太多，線走的彎也很多，且排列的方向不統(tǒng)一。于是這一次的電路板圖被放棄。5）在仔細閱讀布線要求和看了幾塊實際電路板之后，嚴格按照同一方向排列元器件，并在布線期間嚴格分清橫向的線為第一層，縱向線基本排在第二層的方法，布出了一份讓自己和老師都滿意的電路板圖。根據(jù)以上幾次布線的經(jīng)歷，我得出關(guān)于布線的一點經(jīng)驗：1）布線之前，最好先根據(jù)元器件

40、設(shè)計出電路板的大小，這樣不至于在布完線時，發(fā)現(xiàn)自己的電路板根本就是大得無法制作。2）布線之前，最好先把所有的元器件排列整齊，否則布出的電路板圖會顯得雜亂無章。3）雙層板布線期間，最好是橫向線為一層，縱向線為一層，并嚴格按照這個規(guī)則走線，這樣布的電路板圖會顯得整齊。4）遇到無法走線的時候，設(shè)置過孔，但是一定要記住，布完線后，要再仔細檢查一遍，這時，會發(fā)現(xiàn)有很多過孔是可以去掉的。因為過孔太多，會影響電路板性能。5）布線時，盡量少拐彎，彎太多，同樣影響電路板的性能。繪制出的電路板圖見附錄二。第五章 結(jié)論這次畢業(yè)設(shè)計，任務書上的要求，我都完成了。只是在設(shè)計鍵盤時作了一點修改，任務書上是要求用8031的

41、P1口擴展電機的手動按鈕，而在本次設(shè)計里，所有的按鈕，我都設(shè)計在行列式鍵盤里，只是另外設(shè)計了一個工作選擇開關(guān)把6×6的行列式鍵盤用軟件方式分為編輯鍵盤和手動按鈕鍵盤。這次畢業(yè)設(shè)計也讓我深入的接觸了單片機，并運用單片機按照課題要求設(shè)計出預想的硬件電路圖，只是由于系統(tǒng)龐大，且沒有編寫出程序，故無法調(diào)試，因此只是完成了PCB圖的制作而沒有做出電路板。繪制PCB圖的過程，讓我對于Protel的知識從理論發(fā)展到應用，8次手工布線PCB圖，使我受益匪淺，最終也得到了讓自己滿意的電路板圖。另外由于我設(shè)計的是系統(tǒng)的控制電路部分，這就要求我與同組同學的密切合作，探討設(shè)計方案，所有這些讓我意識到今后工作中合作精神的重要性。母線槽將在未來很長一段時間內(nèi)于電傳輸領(lǐng)域充當支柱作用，隨著母線槽性能的改善，母線槽的檢測技術(shù)也必須跟上母線槽的更新?lián)Q代。并且我國的母線槽與國外相比，還有很大的差距，檢測技術(shù)更是落后，所有這些都督促國內(nèi)相關(guān)行業(yè)對于母線槽的研發(fā)以及提高檢測技術(shù)水平。我們有理由相信在不久的將來，可以設(shè)計出完全自動的智能化母線槽技術(shù)參數(shù)檢測裝置。這種檢測機，可以自