【毕业设计】基于单片机的磨床控制系统设计(有图纸哦)电大考试必备小抄

石家庄铁道大学四方学院毕业设计基于单片机的磨床控制系统设计THEDESIGNOFGRINDERCONTROLSYSTEMBASEDONMCU2011届电气工程系专业电气工程及其自动化学号20076275学生姓名安美霞指导老师马丽完成日期2011年5月25日毕业设计成绩单学生姓名安美霞学号20076275班级07104专业电气工程及其自动化毕业设计题目基于单片机的磨床控制系统设计指导教师姓名马丽指导教师职称高级工程师评定成绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩院长主任签字年月日毕业设计任务书题目基于单片机的磨床控制系统设计学生姓名安美霞学号20076275班级07104专业电气工程及其自动化承担指导任务单位电气工程系导师姓名马丽导师职称高级工程师一、主要内容用单片机控制磨刀电机、磨刀进给电机和主轴电机的速度和位置，实现管道磨削的自动控制。二、基本要求1根据要求设计磨床控制系统。2要求系统具有手动和自动两种工作方式手动工作方式下，要能根据工艺要求实现对磨削厚度的设定，可单独控制每个电机的启动、停止和调速；自动方式下，自动加工时能自动实现各个电机启动、调速和停止，从而实现管道磨削的自动控制。3要求显示磨刀进给的实际行程、每次的实际进刀量和当前进刀次数。4编写程序并调试仿真通过。三、主要技术指标1主轴电机为三相笼型异步电动机，由变频器控制，电机速度和旋转方向可以通过单片机或旋钮对变频器的控制来实现。2磨刀进给电机为三相笼型异步电动机，由变频器控制，具有快进、快退、慢进、慢退四种速度，通过单片机可以根据工艺要求实现高、低速切换。3磨刀电机为三相笼型异步电动机，不需要调速，通过单片机控制可以实现电机的启动和停止。4系统有手动和自动两种工作方式。5需要设置功能键和数字键来设置参数。6无论哪种工作方式都能显示磨刀进给的实际行程（99999MM）、每次的实际进刀量（0199MM）和当前进刀次数（19次）。四、应收集的资料及参考文献1单片微型计算机原理及接口技术高峰科学出版社2电机原理及拖动彭鸿才机械工业出版社五、进度计划1第1周第2周调研、收集材料，完成开题报告2第3周第5周分析、确定方案3第6周第11周设计系统、编写单片机程序4第12周第15周撰写论文5第16周完善论文，答辩教研室主任签字时间年月日毕业设计开题报告题目基于单片机的磨床控制系统设计学生姓名安美霞学号20076275班级07104专业电气工程及其自动化一、本课题研究背景十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和机械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。1876年在巴黎博览会展出的美国布朗夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，主要类型有外圆磨床、内圆磨床、坐标磨床、无心磨床、平面磨床、砂带磨床、导轨磨床、工具磨床、多用磨床、专用磨床等。二、国内外研究现状1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达6080M/S的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。微处理机的数字控制使磨床的磨削速度具有一致的信号，可以按照指令信号进刀，从程序上就可以控制整个操作流程，具有多功能，高性能，高速度，低功耗的优点。三、研究方案1主轴电机通过单片机控制继电器，由继电器的常开触点分别控制变频器的正反转的外部输入端子，从而实现对电机正反转的控制，主轴旋转的速度由电位器进行调节。主轴速度的检测采用霍尔元件。磨刀进给电机是由单片机控制继电器，继电器的常开触点控制变频器的外部输入端子，从而具有快进、快退、慢进和慢退四种速度。磨刀小车的位移采用编码器进行检测。磨刀电机采用中间继电器和接触器实现对三相异步电动机的控制，从而实现电机的启动和停止。2数字键的设定，采用智能按键，即设定三个按键，一个作为设定键，一个作为数值的设置键，一个作为设定数值的移位键。数码显示采用两个四位的七段数码管，采用动态扫描的方法显示。外扩一片8155芯片来扩展I/O接口。在程序的设计中由于按键比较多，因此采用行列矩阵式键盘，利用这种行列矩阵式需要N个行线和M个列线，即可组成MN个按键的键盘。3使用KEILC软件编写、调试程序，调试完成后用PROTEUS进行仿真。四、预期达到效果可以实现手动和自动两种工作方式的切换。手动方式下可以根据工艺要求实现对磨削厚度的设定，单独控制各个电机的启动、停止和调速；自动方式下可以实现管道磨削的自动控制。通过设置的功能键和数字键来设置参数。数码管可以显示设定的参数并且显示加工过程中磨刀进给的实际行程、每次的实际进刀量和当前进刀次数。指导教师签字时间年月日摘要本课题是以单片机为控制芯片，设计了磨床控制系统。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。磨床控制系统分为手动方式和自动方式。在手动方式下，可以根据工艺要求设定磨削厚度，单独控制各个电机；在自动方式下，可以实现管道的自动磨削控制。在设置磨刀进给的总行程、磨刀在低速时的进刀次数和进刀量的数值大小时，采用智能按键，即一个按键作为数值大小的设定，另一个按键作为数值的移位设定键，这样就可以避免设置过多的数值键，从而简化了程序的设计。该系统是以单片机C51语言为基本工具，在KEILVISION4软件环境下编写和调试程序，利用PROTEUS软件进行磨床控制系统的仿真，模拟磨床的操作流程，可以完成手动方式和自动方式的操作，并且可以实现两种操作方式的切换。关键词单片机磨床智能按键C51PROTEUSABSTRACTTHESUBJECTDESIGNSGRINDERCONTROLSYSTEMBASEDONASINGLECHIPMICROCOMPUTER,WHICHISUSEDASTHEMAINCONTROLUSINGABRASIVETOOLS,GRINDERSGRINDTHESURFACEOFTHEWORKPIECEGRINDERCONTROLSYSTEMCONSISTSOFMANUALMODEANDAUTOMATICMODEINMANUALMODE,WECANSETTHETHICKNESSOFTHEWORKPIECEGRINDEDACCORDINGTOTHEDIFFERENTTECHNOLOGICALREQUIREMENTSANDCONTROLTHEMOTORSSEPARATELYINAUTOMATICMODE,ITCANACHIEVEGRINDINGTHEPIPELINEAUTOMATICALLYWHENSETTINGFEEDMOTORDISPLACEMENT,SHARPENINGMOTORFEEDINGTIMESANDFEEDINGVOLUMEATLOWSPEED,WEDESIGNTWOSMARTKEYSONEISUSEDFORCONTROLLINGTHESETTINGVALUESANOTHERISFORMOVINGTHENEXTSETTINGVALUESINTHISWAY,WECANSETUPASFEWVALUEKEYSASPOSSIBLE,WHICHSIMPLIFYTHEDESIGNOFTHEPROGRAMTHISSYSTEMISBASEDONMCUC51LANGUAGEKEILVISION4PLATFORMISUSEDTOPROGRAMANDDEBUGPROTEUSPLATFORMISUSEDTOSIMULATETHEOPERATIONOFTHEGRINDERTHEPROGRAMCANCOMPLETETHEMANUALANDAUTOMATICOPERATIONSANDSWITCHTHETWOOPERATIONSKEYWORDSMCUGRINDERSMARTKEYC51PROTEUS目录第1章磨床的背景及发展111磨床的背景112磨床的发展1第2章磨床系统的设计要求及方案221磨床系统设计要求222设计方案2第3章系统设计431系统主要组成432单片机芯片4321P0P3输入/输出引脚5322控制信号引脚633并行口扩展63318155内部结构及地址分配63328155的命令控制字734电机和变频器835霍尔元件836编码器937键盘938显示10第4章电气接线及原理图1141电气接线1142系统原理图11第5章软件设计及调试1251软件设计12511主程序模块12512LED显示模块13513按键查询模块14514键值判断模块15515按键设定模块16516磨刀进给小车自动停止模块18517手动程序模块19518自动程序模块20519外部中断模块2152软件调试22第6章系统仿真2361仿真软件PROTEUS2362程序的调试与仿真23第7章结论与展望24参考文献25致谢26附录27附录A外文资料27附录B电气接线图38附录C系统原理图39附录D程序40第1章磨床的背景及发展11磨床的背景十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和机械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的。它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。1876年在巴黎博览会展出的美国布朗夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，主要类型有外圆磨床、内圆磨床、坐标磨床、无心磨床、平面磨床、砂带磨床、导轨磨床、工具磨床、多用磨床、专用磨床等1。12磨床的发展作为现代制造技术之一，磨床在现代制造领域中占有重要地位。1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。自动测量装置于1908年开始应用到磨床上。到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、辊磨床、导轨磨床，研磨机和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达6080M/S的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。微处理机的数字控制使磨床的磨削速度具有一致的信号，可以按照指令信号进刀，方便快捷，从程序上就可以控制整个操作流程，具有多功能，高性能，高速度，低功耗的优点2。数控磨床可以实现多品种的中、小批量生产自动化，可以提高生产效率，减少成本，提高加工精度。自动测量反馈和数字显示装置的应用提高了机床自动化程度，节省了辅助时间，减少劳动强度。磨床是金属切削行业的一个重要分支，随着工业的发展，对机械零件的加工精度及表面粗糙度的要求日益提高，磨削加工显得更加重要。尤其在汽车、电力、船舶、冶金、军工、航空航天等行业，数控磨床发挥着越来越大的作用。第2章磨床系统的设计要求及方案21磨床系统设计要求（1）用单片机控制磨刀电机、磨床小车电机和主轴电机的速度和位置，实现管道磨削的自动控制，要能根据工艺要求实现对磨削厚度的设定。电机采用三相笼型异步电动机，其中主轴电机由变频器控制正/反转和旋转速度，旋转速度从0到额定转速之间可调，用电位器调节；磨刀电机只控制电机的起动和停止，只能单方向旋转，不用调速；磨刀进给电机由变频器控制，具有快进、快退、慢进、慢退四种速度。（2）要求系统具有手动和自动两种工作方式手动工作方式下，可单独控制每个电机的启动、停止和调速；自动方式下，自动加工时能自动实现各个电机启动、调速和停止。（3）需要设置功能键和数字键来设置参数。磨刀进给总行程，单位MM；设定范围99999MM。磨刀进给低速时每次进刀量，单位MM；设定范围0199MM。磨刀进给低速时总进刀次数，单位次；设定范围19次。用数码管显示设定的参数；用数码管显示加工过程中磨刀进给的实际行程、每次的实际进刀量、当前进刀次数；用LED指示灯指示各电机工作状态运行时绿灯亮，否则绿灯灭。（4）编写程序并调试仿真通过。22设计方案主轴电机是通过单片机控制两个继电器，由继电器的常开触点分别控制变频器的正反转的外部输入端子，从而实现电机正反转的控制。主轴旋转的速度由电位器进行调节，可以实现无级变速。主轴速度的检测采用霍尔元件，采用外部中断的方式，中断N次后主轴转过一圈，在自动的工作方式下，每次磨刀小车电机停止时启动进行主轴圈数的检测。磨刀小车电机是通过单片机控制继电器，由继电器的常开触点控制变频器的外部输入端子，从而具有快进、快退、慢进、慢退四种速度。磨刀小车的位移采用编码器进行检测，即单片机在固定的时间内对脉冲数进行读取、累加并转换成毫米单位后就可以得到磨刀小车的位移。磨刀电机只需控制电机的启动和停止，单方向的旋转。采用中间继电器和接触器实现对三相异步电动机的控制，从而实现电机的启动和停止。功能键和数字键的设定，采用智能按键，即设定三个按键，一个作为设定键，一个作为数值的设置键，一个作为设定数值的移位键。数值的移位键和数值的设定键采用外部中断的方式。数据的显示采用两个四位一体的LED数码管，前四位显示磨刀进给的实际行程，后四位显示当前的进刀次数和每次的实际进刀量。进刀次数和进刀量之间采用作为间隔符。为了减少驱动电路，采用动态扫描的方法显示。由于89C51的I/O口数量有限，所以外扩一片8155芯片来扩展I/O接口。利用外扩的8155I/O口驱动显示电路。由于在系统设计中按键比较多，因此采用行列矩阵式键盘，这样就可以减少键盘与单片机接口时所占用的I/O口线的数目。利用这种行列矩阵式需要N个行线和M个列线，即可组成MN个按键的键盘。采用单片机C51语言,在KEILVISION4软件环境下进行程序的编写和调试，采用PROTEUS软件进行磨床系统的仿真，并观察仿真结果。第3章系统设计31系统主要组成磨床控制系统主要由单片机、并行口扩展、磨刀电机、磨刀进给电机、主轴电机、变频器、键盘、显示、霍尔元件、编码器几部分组成。系统框图如图31所示。图31系统框图32单片机芯片单片机作为磨床系统的控制中心，根据磨床系统的控制特点和仿真软件的类型，选用AT89C51型号的单片机。AT89C51是一个8位的CPU，具有4KROM程序存储器，128BRAM数据存储器，可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器的控制电路，两个16位的定时/计数器，一个可编程全双工串行接口，5个中断源、2个优先级嵌套中断结构，4个8位的并行双向口，32条可编程的I/O线，各个双向口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲组成3。AT89C51芯片引脚如图32所示。图32AT89C51引脚图321P0P3输入/输出引脚P0口具有双重功能（1）可以作为输入/输出口，外接输入/输出设备。由于P0为开漏输出，在作为通用I/O使用时，需要在外部接上拉电阻；（2）在有外接存储器和I/O接口时常作为低八位地址/数据总线，即低八位地址与数据分时使用P0口。此时低八位地址由ALE信号的下跳沿使它锁存到外部地址锁存器中，传送数据信息4。P1口具有单一的接口功能，P1口的每一位都可以作为可编程的输入或输出口线。P2口具有双重功能（1）作为输入口或输出口使用，外接输入/输出设备；（2）在有外接存储器和I/O接口时，作为系统地址总线，输出高八位地址，与P0口的低八位地址一起组成16位地址总线。P3口为双重功能口（1）可以作为输入/输出口，外接输入/输出设备；（2）作为第二功能使用时，每一位的定义如表33所示。表33P3口的第二功能P3口各位第二功能P30RXD（串行输入）P31TXD（串行输出）P32（外部中断0输入）INTP33（外部中断1输入）P34T0（定时器0外部计数器脉冲输入）P35T1（定时器1外部计数器脉冲输入）P36（外部数据存储器读选通信号）RDP37（外部数据存储器写选通信号）W322控制信号引脚ALE地址锁存允许线，配合P0口引脚的第二功能使用。片外存储器访问选择线，可以控制使用片内ROM还是片外ROM。等于EA1，则允许使用片外ROM；等于0，则只使用片外ROM。片外ROM选通线，在访问片外ROM时，系统自动产生一个负脉冲，PSN作为片外ROM芯片的读选通信号。RST复位线，可以使89C51处于复位工作状态。通常89C51有自动复位和人工按键复位两种。33并行口扩展用8155芯片扩展并行接口。8155片内具有256字节的静态RAM，2个8位、1个6位的可编程并行I/O接口，1个14位的减法计数器，以及一个地址锁存器5。3318155内部结构及地址分配图348155内部结构图8155内部结构图如图34所示，AD0AD7为三态地址/数据线，可以与89C51单片机总线直接相连。由于8155片内有地址锁存器，由总线送来的地址信号在地址锁存允许信号ALE下降沿予以锁存。256字节静态RAM14位定时计数器ABCAD07ALERESTTIMERINIOUTA口PA0P7PB0P7PC0P5VC5VSGNDB口C口IO/MCWRRD8155PA和PB口为8位并行I/O口，PC口为6位并行I/O口。PA、PB口可以工作于基本的I/O方式和选通I/O方式，而PC口只能工作在基本的I/O方式。当PA或PB口工作在选通I/O方式时，PC口部分或全部口用作PA或PB口的联络信号。TIMERIN为片内定时/计数器的输入时钟信号。TIMEROUT为计数器计满回零后的输出信号。RESET为复位信号，高电平有效，复位后各端口处于基本的输入输出状态。为端口/存储器的选择信号。8155地址分配如表35所示。当MIO为1时，片内端口及定时/计数器的地址由AD0AD2编码确定。当为I/MI/O0时，选中片内RAM00HFFH256个单元。和用来读写片内RAM和实RDW现数据由I/O端口输入/输出操作信号5。表358155地址分配I/OAD0AD1AD2000命令/状态口001PA口010PB口011PC口100TIME低八位1（I/O口）101TIME高八位0存储器AD0AD700HFFH内部RAM3328155的命令控制字8155的命令控制字包含对定时器/计数器、并行口和中断控制，其命令控制字格式如表36所示。表368155命令控制字格式TM2TM1IEBIEAPPPBPATMER工作方式B口中断允/禁A口中断允/禁I/O端口的工作方式B口I/OA口I/OPA、PB分别用来选择A口和B口是输入还是输出置1，选择输出方式；置0，选择输入方式。IEA、IEB分别用来选择A口和B口是允许中断还是禁止中断置1，选择允许中断；置0，选择禁止中断。P、P用来选择并行口的工作方式，并行口的工作方式如表37所示。表37并行口工作方式PP工作方式00PA、PB为基本的I/O方式，PC为输入方式11PA、PB为基本的I/O方式，PC为输出方式01PA、PB为基本的I/O方式，PC为选通I/O方式，PC2PC0为A口联络信号10PA、PB为选通I/O方式，PC为联络信号34电机和变频器磨床系统电气部分主要包括一个主轴电机、一个磨刀电机、一个磨刀进给电机。根据系统要求电机全部选用三相笼型异步电动机。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能6。在系统的设计中选用两个变频器，一个变频器采用外部控制的方式控制主轴电机的正/反转，用电位器调节旋转速度,从0到额定转速之间可调；另一个变频器采用外部控制的方式，控制磨刀进给电机。变频器选择三菱FRA540型变频器。变频器外部接线端子如图38所示7。图38变频器外部接线端子35霍尔元件霍尔元件是一种磁敏元件，利用霍尔效应制成的半导体，多用于电机转速的测量。使用霍尔元件检测主轴转过的圈数，主轴每转过一转，产生N个脉冲，当单片机每检测到N个脉冲，就可以认为主轴转过一转。霍尔元件结构比较简单，它由霍尔片、4根引线和壳体组成。霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片，在长度上焊有两根控制电流端引线A和B。它们在薄片上的焊点称为激励电极，在薄片的两侧端面的中央以点的形式对称焊接C和D两根引出线，RSTSTFSTRHRL正转反转高速低速频率设定电位器MFRA540UVW三相电源CM它们在薄片上的焊点称为霍尔电极。霍尔效应是指当载流导体处于与电流相垂直的磁场时，在其两端产生电位差，这一现象称为霍尔效应。霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛仑兹力的作用。使用霍尔传感器获得脉冲信号，在转轴的圆周上粘上磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。在圆周上粘上一粒磁钢，可以实现旋转一周，获得一个脉冲输出。因此根据脉冲数目，就可以检测主轴转过的圈数。36编码器编码器是将机械转动的位移转换成数字信号式的传感器，在测量方面应用广泛，具有精度高，分辨率高，可靠性高的特点。使用编码器进行检测磨刀进给小车行程，磨刀进给小车每前进/后退1MM对应M个脉冲。程序处理上，单片机在固定时间对脉冲数进行读取、累加并转换成毫米单位后就可以得到磨刀进给小车的行程。在程序仿真时，设定脉冲当量为02MM/MP，即一个脉冲对应02MM。编码器从结构上分码盘式和增量式，在测量中采用的是增量式编码器。增量式光电编码器是码盘随位置的变化输出一系列的脉冲信号，然后根据位置变化的方向用计数器对脉冲进行加/减计数，以此达到位置检测的目的。它是由光源、透镜、主光栅码盘、鉴向盘、光敏元件和电子线路组成。增量式光电编码器的工作原理是由旋转轴转动带动在径向有均匀窄缝的主光栅码盘旋转，在主光栅码盘的上面有与其平行的鉴向盘，在鉴向盘上有两条彼此错开90相位的窄缝，并分别由光敏二极管接收主光栅码盘透过来的信号。工作时，鉴向盘不动，主光栅码盘随转子旋转，光源经透镜平行射向主光栅码盘，通过主光栅码盘和鉴向盘后由光敏二极管接收相位差90的近似正弦信号，再由逻辑电路形成转向信号和计数脉冲信号。为了获得绝对位置角，在增量式光电编码器有零位脉冲，即主光栅每旋转一周，输出一个零位脉冲，使位置角清零8。37键盘键盘是单片机应用系统最常用的输入设备，操作人员可以通过键盘向单片机系统输入指令、地址、数据，实现简单的人机通讯。在磨床控制系统中，由于独立按键比较多，为了避免占用太多的I/O口线，把按键做成键盘，键盘排列成行列矩阵式。每一个行线和列线的交叉处不相通，是通过一个按键连通的。行线由单片机的P10P13控制，列线由单片机的P14P16控制，组成43的12个按键的键盘。由于AT89C51单片机的P1口在内部有上拉电阻，因此外部的上拉电阻可省略。38显示系统的显示模块采用LED数码管显示。LED数码管选用共阳极数码管，即阴极接低电平的发光二极管就可以导通点亮，接高电平的不亮。数码管的显示需要两组信号控制，一组是字段输出口的字形代码，用来控制显示的字形；另一组是位输出口的控制信号，用来选择第几个数码管显示，称为位选。数码管的位选和段选由扩展的并行接口8155芯片控制。数码管的显示采用动态扫描的方法。动态扫描是单片机系统中应用最为广泛的一种显示方式。轮流选通数码管的公共端，使各个数码管轮流点亮。这种方式不但能提高数码管的发光效率，而且由于各个数码管的字段线是并联使用的，从而可以简化硬件电路图。在轮流点亮的过程中，每个数码管点亮的时间是极为短暂的（约1MS），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各个数码管并非同时点亮，但只要扫描速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据。当显示完一位后，开始显示下一位时，需要将数码管的位选关闭，不然同时选通几个数码管，就会出现乱码显示9。第4章电气接线及原理图41电气接线电气接线图见附录B，变频器的外部接线说明如表41所示。表41变频器的外部接线继电器常开触点变频器的外部端子功能KA1STF（变频器1正转端子）控制主轴电机的正转KA2STR（变频器1反转端子）控制主轴电机的反转KA3STF（变频器2正转端子）控制磨刀进给电机的正转KA4STR（变频器2反转端子）控制磨刀进给电机的反转KA5RH（变频器2高速端子）控制磨刀进给电机的加速KA6RL（变频器2低速端子）控制磨刀进给电机的减速42系统原理图系统原理图见附录C，89C51和8155的I/O分配说明如表42所示。表4289C51和8155I/O分配89C51I/O口控制功能8155I/O口控制功能P10P13键盘的行线PA0PA7位选控制P14P16键盘的列线PB0PB7段选控制P00P07连接8155AD0AD7PC0控制继电器KA1P30控制继电器KA7PC1控制继电器KA2P31手动方式标志PC2控制继电器KA3P32/INT0外接中断脉冲PC3控制继电器KA4P33/1外接中断脉冲PC4控制继电器KA5P34/T0外接磨刀进给电机的脉冲PC5控制继电器KA6P35/T1外接主轴电机的脉冲第5章软件设计及调试51软件设计本系统的软件主要包括主程序模块、自动程序模块、手动程序模块、LED显示模块、外部中断模块、按键查询模块、键值判断模块、按键设定模块、磨刀进给电机的自动停止模块。程序见附录D。511主程序模块图51主程序流程图主程序流程图如图51所示。进入主程序后调用显示模块和按键扫描模块，然后进行按键的判断，如果是手动按键，就调用手动程序。如果不是手动按键，判断调用显示模块是自动按键或自动标志为1吗设定成功吗调用自动程序开始按键扫描是手动按键吗调用手动程序YYYNNN是不是自动按键或者自动标志是否为1，如果满足条件，就调用自动程序。如果不满足条件，就返回继续扫描按键。512LED显示模块图52显示程序流程图磨刀进给的总行程、磨刀进给低速时每次进刀量、磨刀进给低速时进刀次数通过LED数码管显示。显示程序流程图如图52所示。开始闪烁标志置1吗初始化显示参数取显示数据输出段码是当前显示位闪烁吗进入闪烁的设定输出位选通信号指向下一显示数据延时关闭所有位显示8位数据显示完吗YYYNNN返回在进行磨刀进给的总行程、磨刀进给低速时每次进刀量、磨刀进给低速时进刀次数的设定时，为了方便观察数值的设定变化，采用闪烁的方式，即当前设定的数值闪烁。设定闪烁变量SET1，如果变量SET1等于0则显示的数据不闪烁，变量SET1等于1则当前设定的数值闪烁。采用延时的方法，进行数码管的选通和关闭。这样就可以实现当前设定数值的闪烁。对于磨刀进给的总行程、磨刀进给低速时每次进刀量的数据显示带小数位，只要让查表所得的段码值再与上0X7F，就可以点亮相应的小数位。磨刀进给低速时每次进刀量、磨刀进给低速时进刀次数之间使用间隔符，共阳极的段码为0XBF。设定显示的数据依次从左到右为磨刀进给的总行程、磨刀进给低速时进刀次数、磨刀进给低速时每次进刀量。在其他方式下，显示的数据表示当前磨刀进给的总行程，当前的进刀次数和当前的进刀量。513按键查询模块键盘扫描流程图如图53所示。程序中首先进行行扫描，在P1口输出0X0F，读入P1口的状态，进行TEMPTEMP/手动标志SBITP3_0P30/定义位变量作为磨刀启动/停止的控制位/各个变量的定义/UNSIGNEDCHARKEY,AUT,CLEAR,JINDAO,QUANSHU,STAT,SUCCESUNSIGNEDCHARZUOYI,CNT,XIATIAO,SET,SET1,IUNSIGNEDCHARS1,S2,SS1,SS2UNSIGNEDINTS0,SS0,SS3,S3,S,N,SEND,S5,S90,MUNSIGNEDCHARZHU,ZHUF,KJIN,MJIN,KTUI,MTUI,MO,TE/TE作为PC8155输出的中间变量；FLOATMP/脉冲当量UNSIGNEDCHARLEDMAP0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90/数码显示表UNSIGNEDCHARLEDEND80,4,7,0,0,0,0,0/绝对位移UNSIGNEDCHARLED8/显示缓冲/延时子程序/VOIDDELAYUNSIGNEDCHARMSUNSIGNEDCHARKWHILEMSFORK0K4|0XF0IFTEMP1/第一列，键值0KEYKEY0ELSEIFTEMP2/第二列，键值4KEYKEY4ELSEIFTEMP4/第三列，键值8KEYKEY8ELSEKEY16/无按键则KEY置初值16/按键扫描/VOIDKEY_DOWNP10XF0/列线口输出高电平，行线口输出低电平IFP10XF0/读P1口，如果不等于0XF0说明有键按下KEYSCAN/调用按键扫描WHILEP10XF0/等待按键的释放/数据处理程序/VOIDSHUJULED0S0/1000/取S0第一位整数，存到LED0中LED1S01000/100/取S0第二位整数，存到LED1中LED2S01000100/10/取S0第三位整数，存到LED2中LED3S0100010010/取S0第四位整数，存到LED3中LED4S1/取S1第一位整数，存到LED4中LED6S2/10/取S2第一位整数，存到LED6中LED7S210/取S2第一位整数，存到LED7中/外部中断程序/VOIDZUOVOIDINTERRUPT0USING0/外部中断0左移脉冲ZUOYIIFZUOYI8ZUOYI0VOIDXIAVOIDINTERRUPT2USING0/外部中断1下调位移脉冲XIATIAOVOIDJINJIVOIDINTERRUPT1USING0/计数器T0中断磨刀进给脉冲CNTSINTCNTMP10VOIDQUANVOIDINTERRUPT3USING0/计数器T1中断主轴圈数的检测/QUANSHU/键值判断程序/VOIDPANDUANWHILE1COM81550X0FIFKEY2/设定键键值/IFTE0X3F/判断电机是否停止转动SUCCES0/重新进入设定则设定成功标志置0SET1KEY16BREAKIFKEY1/清零键键值/IFKJIN1|MJIN1|MTUI1|MTUI1/只有进给正反转停止，才可以清零KEY16BREAKELSECLE