基于STC89C52RC单片机的罩杯定型机系统设计

2018-08-07戴杉虎

机电工程技术 2018年7期

戴杉虎

0 引言

机械制造工业的信息化、自动化应运而生，使得单片机技术在我国得到了广泛应用。把单片机技术融入到内衣机械行业的产品制造中，不仅能降低机械产品生产的成本，而且能实现产品的自动化，提高产品的市场占有率。

文胸模杯指的是夹层文胸中维持罩杯形态的部分，或者指整个模杯文胸。文胸模杯的一般加工过程主要由来料检验、贴布、裁剪、定型、修边和产品检验等几部分组成，其中定型是模杯生产过程中最重要的环节[1-2]。内衣模杯企业一般是用定型机来定型，使用继电器控制线路设计的定型机系统存在维护麻烦、电路复杂、功能少等缺点。为了解决以上问题，本文使用单片机、液晶显示器及相应的外围电路设计了一种罩杯定型机系统，铝模加热和控温由其他的电路单独控制。该定型机能实现文胸模杯的定型功能，其执行机构主要是气动控制，控制装置是按照定型工艺要求输出控制信号，使电磁阀和继电器动作，从而驱动相应的执行机构动作。

1 系统控制要求

根据产品定型的实际情况，对该系统的控制要求如下。

（1）控制系统能按照定型工艺的流程运行。

（2）液晶显示器能显示当前的工作状态（运行、停止或手动）、计数值、输入密码、管理员密码、中停时间和定型时间的设定值、当前值。液晶显示器需要有相应的中文显示。

（3）中停和定型时间的设定值在000～999秒范围内可调，设定完成后保存。计数值最高可以显示9999，并能对计数值进行清零操作。

（4）为了避免工作人员在工作的过程中，随意更改设定的时间，需要设定管理员密码，4位密码值可以在0000～9999范围内设置。只有当输入密码值等于管理员密码值或者等于万能密码的时候，管理员密码值才能显示，且才可以修改中停和定型的设定时间。

2 系统的设计方案

系统主要由单片机模块，液晶显示模块，按键输入模块，输出接口电路模块和输入接口电路模块等几大模块组成，系统方框图如图1所示。

系统的工作原理：通过按键设定管理员密码、中停和定型时间的设定值，设定完成后保存。按下启动按钮，系统以定型工艺的要求运行，在运行的过程中按下停止按钮或一个工作流程结束，系统恢复到初始状态。液晶显示器在系统运行的过程中，实时显示当前的工作状态、计数值、当前的中停时间和定型时间等功能。

图1 系统方框图

3 硬件设计

3.1 STC89C52RC单片机

根据系统的控制要求，用最常用又满足需求的STC89C52RC单片机作为控制器的核心。STC89C52RC是宏晶公司生产的一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 k在系统可编程Flash存储器，性价比高。

3.2 LCD12864与STC89C52RC接口电路

LCD12864是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示，也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字和16×4个(16×8点阵)ASCII字符集。

LCD12864与STC89C52RC接口电路如图2所示[3]，采用直接访问方式，单片机P0口直接与液晶显示器的数据口相连。P2.2和P2.3分别控制左右半屏选择，P2.4控制复位信号，P2.5控制读/写使能E信号，P2.6用于控制R/W的读写选择，P2.7控制RS寄存器选择。VO是控制液晶显示器的亮度调节输入端，调节该端的输入电压，可改变显示屏字符、图形的颜色深浅。

3.3 输入输出接口电路[4]

为了避免干扰，电路使用光电耦合器TLP521-1等器件起电路隔离的作用。启动按钮、停止按钮、手自动开关和磁性开关通过输入接口电路接到单片机的输入端，图3是其中一路的输入接口电路。电磁阀和继电器的额定电压是直流24V，单片机的输出电压只有5V，故无法直接驱动电磁阀和继电器。输出接口电路主要以大功率MOSFET管IRF9530和TLP521-1等器件作为驱动电路来控制电磁阀和继电器的接通或断开，图4是其中一路的输出接口电路。

图2 LCD12864与STC89C52RC接口电路

图3 输入接口电路

图4 输出接口电路

3.4 按键电路

按键电路由3个按键组成，分别是设置键，移位键和上升键。按键电路采用查询的方式来完成信号的采集，按键电路的去抖动由软件延时的方法完成。按键电路图如图5所示。

图5 按键电路图

4 软件设计

4.1 主程序流程图

程序主要由初始化子程序、显示子程序、数据设定子程序、输出控制子程序和复位看门狗程序组成，主程序流程图如图6所示。初始化子程序主要是对液晶显示器进行初始化，读取保存的数据，看门狗设置等操作。显示子程序主要实现文字和数据在液晶显示器显示，并对选中的数据进行反白显示。数据设定子程序主要实现时间和密码的数值设定。输出控制子程序主要实现定型工艺的流程控制。

图6 主程序流程图

4.2 液晶显示器画面

图7 液晶显示器画面

因液晶显示器显示的文字和数字数量有限，所以本次设计分成三个画面来显示，液晶显示器画面如图7所示。系统通电后，液晶显示器以1 s为周期闪烁显示首页画面，8 s后直接进入时间数据显示画面，首页画面不再显示。未按下设置键时，按下上升键可以在密码显示画面和时间数据显示画面进行切换显示；在密码显示画面，未按下设置键时，按下移位键可以对计数值进行清零。在系统正常工作的时候，液晶显示器能实时的显示各种参数值。

4.3 密码功能的实现[5]

以下程序是判断输入密码值等于管理员密码值，或等于万能密码的程序。其中t11[4]存放4位输入密码值，t12[4]存放4位管理员密码值。

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;

在密码显示页，若输入密码值不等于管理员密码值，或是等于万能密码，管理员密码值不能修改且也不显示。若相等，按下设置键选中管理员密码值，set_left等于0，整个密码值反白显示。每按一次左移键，set_left进行+1运算，每次选中管理员密码值中的一位，按个位、十位、百位和千位的顺序循环反白显示，此时可以通过上升键对反白显示位的密码值在0至9之间进行修改。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); //液晶显示屏第三行。

display_GLCD_string_16x16(GLYmima， 6， 0); //显示中文“管理员密码：”

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

{

if(2==set_number) //选中管理员密码值

{if(1==set_left)

{display_GLCD_number_8x16(t12，4，1);}//选中个位并反白显示

elseif(2==set_left)

{display_GLCD_number_8x16(t12，4，2);}//选中十位并反白显示

图8 输出控制子程序流程图

else if(3==set_left)

{display_GLCD_number_8x16(t12，4，3);}//选中百位并反白显示

elseif(4==set_left)

{display_GLCD_number_8x16(t12， 4， 4);

}//选中千位并反白显示

else display_GLCD_number_8x16(t12， 4，255);//选中4位密码值进行反白显示

}

else display_GLCD_number_8x16(t12，4，0);//正常显示管理员密码值

}

else

{clear_GLCD_string_8x16(4);} //不显示管理员密码值

4.4 输出控制子程序流程图

输出控制子程序主要由两部分的程序组成，一部分由磁性开关和时间控制系统的下一步动作，另一部分输出控制电磁阀和继电器的接通或断开，从而控制定型机的执行机构动作。输出控制子程序流程图如图8所示。中停限位由磁性开关检测；tm10、tm0分别存放中停时间的设定值和当前值；tm11、tm1分别存放定型时间的设定值和当前值。