机械毕业设计581电脑主板回焊炉及控制系统论文
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毕业设计说明书（论文） 论文课题 : 电脑主板回焊炉及控制系统 系 二 三 年 六 月 学生姓名 所学专业 机械制造及其自动化 班 级 B 材机 996 学 号 B 9 9 1 2 0 6 0 指导教师 nts 1 0 前言 随着国民经济的发展 生产 ,贸易 ,储运等各个环节中 ,机械化运送越来越广泛的得到应用 .在机械化输送的领域里 ,由于链条输送机的重要功能元件是输送链 ,而链条的结构是千变万化的 ,链条输送既能实现垂直 ,水平 ,倾斜 ,弯曲及相互组合的各种输送轨迹 ,又能适应散装 ,带装等各种类型的物料搬运 ;既能满足运行平稳 ,低速输送和节拍可控的自动化生产先的工况要求 ,又能在恶劣的环境里可靠的工作 ,链条输送机作为性能良好的连续输送机 ,也包括皮带输送机 ,与其他间隙动作的运输机械相比有以下的优点 : 1. 可以不停的在同一方向运输物料 ,装卸无须停机 ,具有很高的生产率 . 2. 由于链条输送机供料均匀与运行速度稳定 ,工作过程中消耗的功率变化不大 ,因而驱动装置功率较小 3. 由于同样的原因 ,链条输送机最大载荷与平均载荷差别叫小 ,因而设计时的计算载荷 小。 链条输送机主要组成 部分有以下部件 :原动机 ,驱动装置 ,线体 ,张紧装置 ,电控装置 . 1. 原动机是输送机的动力来源 ,一般都采用交流电动机 . 2. 驱动装置 ,重要是将电机与输送机的头轴连接起来 ,实现的功能有 : 降低速度 , 机械调速 , 安全保护 3. 输送机线体是直接实现输送功能的关键部件 ,重要有输送链条 ,附件 ,链轮 ,头轴,尾轴 ,轨道 ,支架等部件 线体的设计一定要注意输送链条与传动链条的区别 ,结构上可能相似 ,但功能上有区分 ,输送链要具备承载物品以及在轨道上运行的功能 ,所以正确分析 输送链的受力情况及其力流分布是很重要的 ,设计线体时应遵循力流路线所经 过的各零件尽可能等强度的原则 4. 张紧装置是为了消除应链条松弛使链条输送机运行时出现跳动 ,振动和异常噪声等现象 本设计采用的是短节距精密滚子链 ,就是滚子链 ,它有内链板 ,外链板 ,销轴 ,套筒 ,滚子等组成 ,外链板与销轴 , 内链板与套筒采用过盈配合固联 ;滚子与套筒 ,套筒与销轴之间采用间隙配合相连 ,内联板与套筒构成的内链节和外链板与销轴之间构成的外联结相对屈伸时 ,套筒在销轴上自由转动 .链传动工作时 ,滚子沿链轮齿廓滚动 ,为减轻链的重量和运动是的惯量 ,链板均作成 8字型 . 滚子链有三种接头形式 .当链节数为偶数时 ,接头处 可用开口销或弹簧锁片来固定 .当链节数为奇数时 ,采用过度链接连接 .过渡链节有单过度链节和双过度链节两种 ,尽量避免采用奇数链节 ,因为强度仅是正常的 80%左右 . 对于链的排数有单排链 ,双排链 ,和多排链 ,排数多承载能力越大 ,但各个力每派排都不均匀 ,所以一般不超过 3排和四排 ,当载荷教大时 ,可采用两根或两根以上的双nts电脑主板回焊炉及控制系统 2 排或三排链 . 滚子链已经标准化 ,相连轴中心之间的距离为链的节距 p,它是链的基本特征参数 ,是链传动设计计算的基本参数 .节距越大 ,链的各部分的尺寸也相应的增大 ,承载能力也越大 ,但重量也相应的增加了 ,所以选用滚子链 的时候 ,要中和考虑 滚子链的齿形应该是便于加工 ,不易脱链 ,保证链节能平稳自如的进了啮合和退出啮合 ,尽量减少啮合时与链节的冲击 .由于链传动是非共锇啮合传动 ,常用的齿廓形状为三圆弧一直线齿形 .,本设计就是选用的三圆弧一直线齿形 . 选择链轮的结构 :在尺寸较小时可选整体式钢制造 ,中 ,大尺寸采用孔板式铸造链轮 ,本设计按照这里的推荐 在材料方面 ,链的材料及其热处理 ,链的制造精度等 ,在很大程度上决定了链的使用寿命 ,链条各零件由碳钢或合金钢作成 ,并经过热处理来提高强度和耐磨性 .而且 ,与大链轮相比 ,小链轮轮齿 啮合的次数要多 ,所以对小链轮的材料要求更高 对于滚子链的设计计算还要注意滚子链传动的主要失效形式 ,通常情况下是由于链条的生效引起的 (1)链的疲劳破坏 ,在闭式链传动中 ,链条零件受循环应力作用 ,经过一定的喜欢次数 ,链板发生疲劳断裂 ,滚子 ,套筒发生疲劳破裂 .在正常的润滑条件下 ,疲劳破坏是决定链传动能力的重要因素 . (2)链条铰链磨损 主要发生在销轴与套筒间 .磨损使链条总长度伸长 ,链的松边垂度增大 ,导致捏合情况恶化 ,动载荷增大 ,引起振动 ,噪声 ,发生跳齿和脱链等 .这是开式链传动常见的失效形式之一 . (3)胶合 润滑不良或转速过高时 ,销轴与套筒的摩擦表面易发生胶合 . (4)链条过载拉断 在低速重载的传动中 ,出现过大载荷 ,使链条所受的拉力超过链条的极限拉伸载荷 ,导致链条断裂 . 链的极限功率曲线和额定功率曲线 ,链传动在不同的工作条件其失效形式也不同 , 总的说来 ,链条输送机能适用于众多的使用环境和众多的使用要求 . nts 3 1.传输链轮的设计 由已知条件，工作为平稳低速传动，选择链轮材料，选用 45钢，齿面硬高 40-50HRC，无剧烈冲击振动，要求耐磨性和高强度。 1选择链轮齿数 由表查得当 i=1 时，选 Z1=Z2=21 2计算设计功率 pd 1） 工程系数 KA，表 6-5查得 KA=1.0 2） 齿数系数 KZ，表 6-6查得 KZ=1.34 3） 排数系数 Km，表 6-7查得 Km=1.0 设计功率 3确定链条节数 P 图 6-13，选链号 16A，节距 P=25.40mm 4链节数 验算链轮转速 由于中心距较长，必须采用衬以软钢托板支撑配置和链轮张紧装置。 对于低速链传动，失效形式主要为过载拉断，应进行静强度校核计算 F lim 单排链最小抗拉载荷，表 6-1查得 55600N Ft 有效圆周力 F 压轴力 满足静 强度校核 良好的润滑有利于减少磨损，降低摩擦损失，缓和冲击，延长链的使用寿命和kmK pkPmZAd 21.0134.1 128.04 m in/2214.251000/601100060111rnsmpznv494214.25 6000222 210 zzpaL d3.415.16021.01 0 0 0 5 5 6 0 0l i m SFK FksAm nts电脑主板回焊炉及控制系统 4 提高传动能力，所以链传动中应充分注意润滑剂和润滑方式的选择，润滑时，应设法将油注入链活动铰链的缝隙中，并均匀分布于链宽，由于铰链位于松边是承压面上比压较小，油易进入，所在以在松边供油，供油量选为 8滴 /分。 则所选链轮为 45钢，分度圆直壳为 170.5mm 齿顶圆直径为 182.2mm 齿根圆直径为 154.62 链轮节距为 25.40mm 配用链条的滚子外径 15.88mm nts 5 2、减速链传动 的设计 由工作轴输入 功率 P 为 0.28kw 1、 选择电动机 （ 1）选择电动机类型 按已知条件，选用低速电机为 YZ 系列齿轮减速低速电动机 （ 2）确定电动机功率 其中 w为考虑带轮与轴承的效率，取 w=0.94 电机输出功率 其中滚动轴承效率 yw=0.995， 链轮效率 y=0.96 由载荷平稳，电机额定功率 Pm要略大于 PO 由表查得电机额定功率为 0.4kw （ 3）、确定电动机转速 链轮轴为工作轴，转速为 2r/min 电机由额定功率选得 转速 n=5r/mn 扭距为 688N.M 轴径为 40mm 2、 计算传动比 3、由 P=0.384kw 得计算功率 选小链轮 Z1=17，则大链轮齿数 Z2=17 2.5=42.5 取 Z2=43 由功率与转速查滚子链额定功率曲线选 12A 型号链轮则节距为 19.05mm 4、初定中心距 kwpPmw 3.094.028.0 kwpP wo 3.0995.096.0 28.0 2 kwPi3 8 4.096.04.05.225kwkmk p k APzd 24.0134.11384.0 nts电脑主板回焊炉及控制系统 6 中心距过小，链总长缩短，单位时间每一节链参与啮合轮数增多，则链寿命降低，但中心距过大，链条松边下垂量大，运动时会上下运动和拍击加剧。 75.666350 p 5、确定链条既 数 LP 6、确定实际中心距 a 则取中心距 a=400mm 实际链传动应保证松边有一个合适的安 装垂度，所以实际中心距比计算中心距小2-5mm 对于此链传动，采用偏心调节的张紧方法，同样为了减少磨损，降低磨擦损失，缓和冲击，延长链的使用寿命和提高传动能力，采用润滑油滴油润滑。 则大小链轮的材料为 45钢， 大链轮 小链轮 分度圆直径 260mm 103.67mm 齿顶圆直径 270mm 112mm 齿根圆直径 249mm 92mm 链轮节距 19.05mm 配用链条的滚子外径 11.91mm 1002)21743(75.66605.192174305.1975.66622)2(212212zzapzzpaoLoPmmzzLPzzLpa p402)226(8)30100()30100(405.19)21()2(4222221nts 7 3对链轮轴的校核 、 链轮轴的校核和轴的结构设计的主要要求是： （ 1）装在轴上的零件有确定的位 置。且布置合理。作为传动轴，广泛采用滚动轴承作支承。轴上要安装链轮 ,齿轮、离合器和制动器等。传动轴应保证这些传动件或机构能正常工作。 传动轴应有足够的强度、刚度。如挠度和倾角过大，将使齿轮啮合不良，轴承工作条件恶化，使振动、噪声、空载功率、磨损和发热增大。 两轴中心距误差和轴心线间的平行度等装配及加工误差也会引起上述问题。 所以，在设计轴时要充分考虑轴的强度刚度等因素。在选择材料和估算直径都要满足条件，估算完以后还要对轴的强度和刚度进行校核。 轴的结构设计主要是使轴的各部分具有合理的结构和尺寸。影响轴的结构 的因素很多，因此轴的结构没有标准形式。设计时，必须针对轴的具体情况作具体分析，全面考虑解 （ 2） 轴受力合理，能可靠地传递力和转矩，有利于提高强度和刚度。 （ 3） 具有良好的工艺性。 （ 4） 便于安装和调整。 （ 5） 节省材料，减轻质量。 轴具体设计如下 : 由条件知链轮轴主要随弯矩和扭矩作用 大链轮对轴的转矩 链轮的圆周力 Ft=1260N 链轮轴输出功率 p=0.28kw 转带为 n=2r/min 1、选择轴的材料及热处理 由于传递功率不大，选择常用材料 45钢，调后处理 2、初始直径 由条件知安装牵引链轮 处仅受扭矩作用，取 C=106 则 mNnwpwTw .1337228.095009550 33 55228.0106m in mmnpcd nts电脑主板回焊炉及控制系统 8 3、结构设计 （ 1）各轴段直径的确定 从大链轮开始，直径到 55mm，右边用轴肩固定，由表 10-3中轴肩高度h=(0.07-0.1)d,取 d=60mm 为轴段（ 2）直径，轴段 3直径上安装轴承其直径要便于安装轴承，又要符合轴承内径系列，取 d3=65mm，通常同一根轴上两上轴承到同型号为213，则 d7=65mm,轴段（ 4）上安装链轮为便于安装， d4应略大于 d3取 d4=70mm,则，同样 d6=70mm,则中间一部分同由 5取为 75mm （ 2）各轴段长度的确定 由大链轮宽得 L1=85mm 传输链轮宽为 100mm，而轴承安装处宽度为 L3=45 L7=23 传输链轮中心距 200mm，具体确定由轴上零件上零件配合长度确定。于是得到轴的支点和轴上受力点间的跨距 L1=113.5mm, L2=83mm, L3=300mm （ 3） 轴上零件的周向固定 轴与轴承内圈的配合选用 K6,链轮与轴的配 合选用 H7/n6,链轮与轴采用 A型普通平键 ,分别为 16x10mm GB1096-1979 和 20x12mm GB1096-1979 （ 4） 轴上倒角及圆角 为保 证轴承内圈端面紧靠定位轴肩端面，由轴承手册推荐，取轴肩圆角半径为 2mm,为方便加工，其他圆角半径均为 2mm，由标准 GB6403.4-1986,轴左右倒角均为 1 450 4.轴的受力分析 由于轴仅受弯距和扭距作用，判断危险截面，图中显然左侧同样零件位置处，二者有相同的截面尺寸和应力集中状态，但后者载荷较小，故不与考虑，由尺寸考察判定打链轮处为危险截面 Ma=1260 (113.5+83) =247590Nmm Mb=1260 (113.5+83+300)=625590Nmm M= 22 MbMa =0.67 106 N.mm 轴的弯扭合成强度校核 由表 10-1， nts 9 6.01 0 0600101bbbM P aM P aW=0.1d3 -552 )955(916551.02 )(232 d tdbt=13867mm3 4813867)13376.0()1067.0()( 2622M P aWTMe 经校核弯扭合成强度是足够的 nts电脑主板回焊炉及控制系统 10 4.比较其他方案 带传动是机械系统中应用较多的传动结装置之一 .相比较而言 ,带传动具有结构简单 ,传动平稳 ,缓冲吸振及过载打滑来保护其他零件等优点 ,缺点就是传动比不稳定 ,效率低 ,外形尺寸较大 ,而且带的寿命较短 有已知条件得 ,电动机的额定功率为 0.4KW,转速 n=5r/min,传动比i=2.5 1. 确定计算功率 Pca 查表 5-9的工作情况 系数 KA=1.1 则 Pca=KA P=1.1 0.4=0.44KW 2. 选 V 带的型号 ,由图 5-12a,选 A型 V带 3. 确定带轮直径 dd1,dd2 由图 5-12a,及表 5-3取小带轮直径 dd1=100mm 则大带轮直径为 dd2=i dd1=2.5 100=250mm 4. 确定中心距 a0和带长 ld 1初选 a0 0.7 (100+25 ) 0a2 (100+250) 2求带的计算基准长度 lo 0l021212 4 )()( adddd dddd =24004 2)100250()250100(2400 =1362mm 由图 5-7 取带 的基准长度dl=1400mm 3 计算中心距 2 136214004002 00 llaa d=419mm 4 验算带轮包角 12015860419 1002501801 nts 11 包角 1 合适 5 确定带的根数 z lkkppP caZ )/ ( 00=0.44/(0.12+0.03) 0.95 1.11=2.7 6 .计算单根带初拉力 F0 F0=500vzPvz Ca(k52。 -1)+qv2 =1400N 在本设计中计算上带传 动与链传动感觉没什么差别 ,但相比之下 ,链传动没有弹性滑动和打滑 ,能保持准确的平均传动比 ,传动尺寸比较紧凑 ,不需要很大的张紧力 ,作用在轴上的载荷也小 ;承载能力大 ;效率高 ,关键一点就是这里的温度达到 200度以上 ,温度较高 ,在这样的环境下如果我们采用带传动 ,带子的寿命会很短 ,而且实际情况会更糟 ,试想如果我们采用了齿轮传动 ,可能情况也没什么差别 ,关键是这里的实际条件 ,低速运行 ,与齿轮传动相比 ,链传动能吸振与缓和冲击 ,结构简单 ,加工成本低廉 ,安装精度要求低 ,对本设计中的大中心距和低速运行 ,在恶劣环境下正常运行 . nts电脑主板回焊炉及控制系统 12 5.温度控制系统 5.1 DDC 系统的组成及工作原理 采用单片机取代常规模拟调节器， 通过直接数字控制系统的软、硬件设计 构成来实现对电阻炉的温度调节。 炉温 DDC系统的结构图如图 1所示。 图中，热电偶用来检测炉温，将电阻炉中的温度转变成毫状级的电压信号，经温度变送器放大并转换成电流信号。由于 A/D转换器接受的是电压量，所以在温度变送器的输出端接入电阻网络，把得到的电流信号转换成电压信号。通过采样和 A/D转换，所检测得到的电压信号和炉温给定值的电压信号都转换成数字量送入微型机中进行比较，其差值即为实 际炉温和给定炉温间的偏差。微型机构成的数字控制器对偏差按一定的控制进行运算，运算结果送 D/A转换器转换成模拟电压，经功率放大器放大后换成模拟电压，经功率放大器放大后送到晶闸管调压器，触发晶闸管并改变其导通角的大小，从而控制电阻炉的加温电压，直到调节炉温的作用。 图中 X-Y记录仪和电子电位差计用来记录和观测炉温的变化。 5.2 DDC 系统的数学模型及参数测定 控制系统分成数字与模拟两部分，通过 D/A和 A/D转换器把两部分组合成一 个数字、模拟混合系统。数字部分是微型机数字控制器，模拟部分包括除 微型机外的连续部 分的各个环节。 与炉子的时间常数相比，晶闸管调压器、温度变送器、功率放大器等环节都可简化为比例环节。理论分析和实验结果证明，电阻炉是一个具有自衡能力的对象，可有一阶惯性环节和一个延迟环节来近似。这样可得到模拟部他各个环节组成的传递函数。 (1) 式 中 Kd 放大系数，是温度变送器、功率放大器、晶闸管调压器以及电阻炉的比例系数的乘积； Td 电阻炉的时间常数； 电阻炉的滞后时间。 微型机不接入控制回路时，系统处于开环状态，用飞升曲线法测得式（ 1）中各系数的近值如下： Td=680s, =30s, Kd=1.16 sesTKsGcdd 1)(nts 13 D/A 转换器划归为保持器范围，系统中采和零阶保持器，其传递函数为 T为采样周期。 设数字控制器的脉冲传递函数为 D（ z），图 2所示为系统的方框图 炉温 DDC系统设计的任务归结为求取数字控制器的脉冲传递函数 D（ z）。下面求取由微型机实现的数字控制器差分方程形式。 由泰勒一阶近似式可得到 故系统的数学模型可写成 （ 2） 在炉温系统中，满足 Td ,故式（ 2）是个两时间常数相差较大的二阶环节 ,根据二阶工程设计法，需用比例积分调节器来校正系统。比例积分调节器的传递函数为 （ 3） 若用式（ 3）中的 1抵消式（ 2）中 Td，即选择 1=Td，再比较 0与 D（ s） Gc(s)的系数，求得 Ti=2Kd，最后得到调节器的形式 (4) 式中 前面已求得比例积分调节器的脉冲传递函数形式为 对应的差分方程为 u(k)=u(k-1)+ 0e(k)= 1e(k-1) 式中 sesHs 1)(se s 1 1)1)(1()( ssT KsGc d d Tis ssD 11)( )11(21)(1 Spdd Tksk sTsD ddd TTkTKp 1,2 11101)( z zaazDPpKTTK110 )1(nts电脑主板回焊炉及控制系统 14 u(k) 数字控制器的输出 e(k) 数字控制器的输入 数字控制器中有积分项，在处理积分项时必须防止积分整最化误差和积分饱和给控制系统带来的影响。 5.3、单片机组成的系统硬件 由单片微机算机组成数字控制器，实现单回路温度调节，单片机组成的 DDC系统硬件电路如图 3所示，选用的是 Intel MCS-48系列的单片机 8035。 （一 ） 外部程序存贮器扩展 8035单片机片内不带程序存贮器，必须在片外扩展 EPROM，用来存放数字控制器的算法程序、常数以及其它程序。 需要外接振荡频率源，单片机 8035才能工作。将其 XTAL1和 XTAL2 引脚接外部晶体振荡器。 8035单片机的 EA引脚接 +5V电源，其 CPU直接从外部了程序存贮器中取指令或常数。但程序存贮器不能直接与 8035 单片机的总线相连。这是因为，单片机中没有截然分开的地址线和数据线，而是由双向口总线分时传送地址和数据。单片机的 ALE=1时，为地址有效。利用 ALE的下降沿把单片机发出的地 址锁存到 74LS373锁存器中。接着 8035 单片机利用程序存贮器选通信号 ，使程序存贮器（ 2716）的片选端 有效，选通外部程序存贮器，把其中的程序或常数取到总线上，同时8035的总线变为输入方式。 （二）输入通道 1、 A/D转换器（ ADC0809）护展， 8035片内不带 A/D转换器件，用于闭环反馈控制时，必须扩展 A/D 转换器。如图 5-3所示， ADC0809芯片的地址锁存允许信号 ALE，由 8035的写信号 和 74LS373锁存的低位地址线 8Q或非后经 74LS04 反相产生，因 ADC0809的 ALE是在脉冲上升沿锁存通道地址，而单片机的 的脉冲的下降沿有效。信号 ALE有效时，把地址线 A、 B、 C 上的 DB0-DB2状态写入 ADC0809 的地址锁存器中，作为通道选择信号。表 1是通道号与地址线 A、 B、 C状态的对应关系。 ST ART信号直接由 和 A0经“或非”后产生，作为 ADC0809 起动 A/D转换的信号。 ST ART的上升沿将逐次比较寄存器清零，为逐次比较作准备。其下降沿使逐次比较开始。转换期间 EOC信号变成低电平，经 8个时钟周期后转换结束，将转换的数字量存入。 PSENCSWRWRCSnts 15 表一 地址 译码与通道号对应表 通道号 C B A IN0 0 0 0 IN1 0 0 0 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 ADC0809内部三态锁存器中，并且 EOC变为高电平。单片机经 T0端检测到高电平后得知 A/D转换结束，可以取走转换的数字量。 2、 A/D转换器的调 试 根据图 3编写如下调试 A/D的程序。定义 ADC0809的设备号为 FEH， 因为当 74LS373锁存的地址 A0=0 时 ， ADC0809芯片才可能被选中。另外，在程序中当 ABC=000 时选通 IN0通道。 单片机复位时，从 000单元执行一条跳转指令，指向应用程序的首地址。 当执行MOVXR0， A指令时， A0为低电平，单片机的 信号有效， 与 A0“或非” 后产生 START，启动 A/D 转换。同时该正脉冲经非门反相后送入 ADC0809 的 ALE，在其上升沿时锁存通道号地址 00H。从 IN0端输入的模拟量经转换 完毕后，产生 EOC转换结束信号。当执行指令 MOVX A， R0时， A0为低电平，产生信号 ，为 ADC0809芯片形成 A/D转换器的输出允许信号 OE。此时 ADC0809 的三态输出锁存器中的数据送到总线上。由单片机读入并存入 R5中。 用同样程序可调试输入通道 IN及其它通道。 3、炉温给定值输入通道 选择 IN0为炉温给定值输入通道。用外部给定拟信号的方式设置给定值。这种外部给定的方式要求给定电压稳定。因为给定电压的波动会引起WR WRWDnts电脑主板回焊炉及控制系统 16 炉温的波动。通过实验的方法建立电压与温度的对应关系。当操作者旋动电位器的动端给定 某一电压值时，就给出了炉内温度应稳定的值。 除了外部给定模拟电压外，还有一种内部给定的方式。在内存设定一个单元存放给定值对应的数字量，这种给定方式不需占用任何输入通道，也不受外部电源波动的影响。 4、反馈量输入通道 选择 IN1作反馈量输入通道。在反馈通道中，采用镍铬 -考铜热电偶作为检测元件。它将 0-600温度转换成对应的电势。热电偶产生的热电势是很微弱的电信号，与温度成非线性关系，必须经过非线处理，放大到一定值后供 A/D转换器转换成数字量。这里选用的放大装置是标准的 DDZ-型温度变送器。 （三）输出通 道 输出通道包括 D/A 转换接口片 0832和功率放大电路两部分。 1、 D/A转换器（ DAC0832）的护展 利用 8035单片机的 P1端口扩展 D/A转换器。把 DAC0832的 8位数据线直接接到 8035的 P1 口上，数据从 P1口输出到 D/A转换器中转换成模拟量。 DAC0832由一个 8位输入寄存器，一个 8位 DAC寄存器和一个 8 位 D/A转换器三部人组成。当 、 、 和 均接地， ILE保持高度电平时，两个寄存器接成直通式， D/A转换器的输出随着 P1端口上的数据变化。单片机只需执行一条输出指令 OUTLP1， A就可将累加 A中的内容转换成模拟电压。 2、放大电路 在 DAC0832与晶闸管调压器之间需加放大电路，以便将数字控制器输出的电压值放大。在输出通道中采用的是 LM747CN，这是一片两级放大器。放大器的输出端接到晶曾管调压器中，改变晶曾管的导通角，调节电阻炉的加热电压。 3、输入、输出通道的联合调试 将 IN0 端接入电压可变的电源（ 0-5V）中。在运算放大器 LM747CN的输出端接入电压表，当执行以下程序并改变 IN0 端电压时，输出端电压表的读数将随着改变。 地址 单元 目标代码 原程序 说明 000 0410 JMP 010 010 B8FE L0: MOV R0， #FEH ；定义 A/D 芯片设备号 012 2300 MOV A， #OOH； 选通 IN0 通道 014 90 MOVX R0,A 起动转换 015 00 L1: NOP 016 2615 JNTO L1 018 80 MOVX A,R0 ； 转换完，取 数据 21 WRWRCS XFERnts 17 019 3 9 OUTL P1 ,A ； D/A 转换 01A 0410 JMP LO 5.4、 DDC 系统的软件设计 单片机组成的 DDC系统，其软件包括主程序、定时中断程序、数字控制器算法程序、乘法子程序， A/D转换及采样程序、数字滤波程序以及输出值处理程序等。 （一）数字控制器算法程序 由式（一）得到炉温 DDC 中数字控制器的差分议程。为防止积分整量 化误差和积分饱和给系统带来的影响，必须对式（ 5）进行改写 （ 6） 式中 （ 7） 式 6就是积分分离的比例积分 形式的 数字控制器表示式。显然，作乘法仍是数字控制器的关键程序。单片机 8035的指令系统中，没有作乘法的指令，必须用程序实现带符号数的乘法运算。 1、 多字节无符号数乘法，在多字节无符号数乘法中，乘数和被乘 数可任意指定字节长度，以满足不同应用系统的要求。所使用的算法是：把乘数左移一位进入进位位 C，如果 C=1，把部分积辊上被乘数；部分积左移一位相当于作乘 2运算。无符号乘数和被乘数相乘的子程序框图如图 4 所示。 下面是无符号多字了乘法子程序。程序中，用 R0指向乘数的首地址（从高位字节开始），用 R1指向被乘数的首地址（从高位字节开始）， R2用于对字节数计数。 在数字控制器算法程序中，偏差和系数各选用两个字节作乘法就能满足精度要求。 2、多字节有符号数乘法 在多字节无符号数乘法的基础上加进符号处理有符号数的处理，就可编 出多字节有符号数乘法的程序。采用的方法是：以补码形式存放乘数和被乘数，先运算它们的符号、保存符号运算的结果；把乘数和被乘数化在原码，作无符号数乘法；最后把乘积再转换成被码。图 5是多字节有符号数乘法子程序的框图，11010)()1()()1()(TTkkkkekekekukupppnts电脑主板回焊炉及控制系统 18 图 6是乘数、被乘数化成原码的框图。 5多字节有符号数乘法框图 6乘数、被乘数化原码框图 程序中，用 R0指向被乘数地址单元的高位字节， R1指向乘数的高位字节， R2用于字节计数。单片机中是用固定的片内 RAM单元作为寄存器使用的，称为工作寄存器。8035单片机共用两组工作寄存器； 0组工作寄存器 R0-R7， 1组工作寄存器 R0 -R7 。程序中使用这两组寄存器的指令都是一样的。为了说明正在使用 0组工作寄存器，在程序中用 SEL RB0指令选组，这时就可知使用的是 R0-R7工作寄存器；如果用 SEI RB1指令选组，就认为使用的是 R0 -R7 工作寄存器。在下面程序中，由于使用的工作寄存器较多，所以频繁地用 SEL RB0或 SEL RB1 指令选组。 以上介绍的是通用的多字节有符号乘法程序。在数字控制器乘法中，只需偏差作有符号数处理，因为数字控制器的系数是不会为负数的。但由于 8035 单片机中没有减法指令，可以把工 6中 作减法变成作加法，而把正的系数 1作（ - 1）处理，再调用上述有符号数乘法了程序运算。数字控制器的算法程序化成作三次乘法、三次加法的运算。 （二）定时中断程序 8035单片机有两种方法可产生中断。一种是外部中断：在单片机的 引脚上加一低输入可产生外部中断。其中断矢量为 003单元，即中断产生时，程序转到 003单元执行，这时可在 003单元中放一跳转指令，指向中断服务程序的入口地址。另一种是利用单片机的定时 /计数器，当定时 /计数器发生计数益出时，产生中断。定时 /计数器的中断矢量为 007单元。 炉温 DDC系统中的采样周期选择为 5s，利用中断控制采样周期的时间。若用方法一产生中断。可在 端外接一振荡周期为 5s的振荡器。在本系统中，利用定时 /计数器产生中断。方法如下：根据 8035单片机片内结构，定时时间由下式求出： 定时时间 =（ 1/参考频率） 15 32（计数常数） 设系统接入 6MHz 参考频率，若要产生 5S的定时时间，由式 8可求得计数常数为62500，但 8035单片的定时 /计数器是 8位的，最多能置常数 255，即最大定时时间20.4ms。若选择 20ms产生一次中断，由式 8 求得对应的计数常数为 250.5s定时，须经 250次中断。由单片机的结构知， 8035的定时 /计数器是加一计数器，送入计数器的预置值是计数常数的被码。 （ 250） 10=0FAH，其补码为 06H，这就是产生 20ms定时时实际送入计数器的时间常数。 INTINT3215 参考频率定时时间计数常数nts 19 （三）防积分饱和及输出值限幅 炉温 DDC系统刚投入运行时，偏差较大，而且系统的时间的常数较大，不可能在几个采样周期内消除偏差，这时积分作用累积很快，可能使系统达到饱和的程度。为防止积分饱和，暂不投入积分作用，数字控制器为纯比例形式。系统运行一段时间，偏差减小到积分界限时，再投入积分作用，用这种方法 可避免出现积分饱和。 在炉温系统中，数字控制器计算的值，往往会大于 D/A转换器（比如 8位）所能转换的值，从而使输出值在一段时间内都维持为最大。这也是一种饱和现象，这是应将数字控制器计算值按一定比例缩小，用模拟部分的放大器增益来补偿。 5.5、数字控制器的参数整定及系统的调试 选择数字控制器的参数有两种方法骊种是按二阶工程设计法得到模拟调节器，从中得到 采样周期 T根据经验数据确定。另一种是由工程速定法选择数字控制器的参数，例如用扩充禹应曲线法速定 T、 Kp和 T1。但不管用哪种方法得到数字控制器的参数，直接使用时控制的效果不一定很好。必须结合实际调试来选择数字控制器的参数。所谓调试，就是按照公式计算一组 T、 KP、 T1的值，代入式（ 5-30）求得一组 0 、 1 ，并送入微型机中，然后运行炉温控制 DDC系统的主程序，观察控制效果，如果效果不好，对 0 、 1 的值作部分的修改，一直调试到满意的控制效果为止。设计过程中，先按比例调节规律运行，比例系数由小到在地改变；然后加入积分调节规律，积分时间常数由大到小地改变。 dddTTKTKP12 nts电脑主板回焊炉及控制系统 20 6 结论 在本设计中通过带传动与链传动的比较 ,受力相差不大 ,但相比 之下 ,链传动没有弹性滑动和打滑 ,能保持准确的平均传动比 ,传动尺寸比较紧凑 ,不需要很大的张紧力 ,作用在轴上的载荷也小 ;承载能力大 ;效率高 ,关键一点就是这里的温度达到 200度以上 ,温度较高 ,在这样的环境下如果我们采用带传动 ,带子的寿命会很短 ,而且实际情况会更糟 ,试想如果我们采用了齿轮传动 ,可能情况也没什么差别 ,关键是这里的实际条件 ,低速运行 ,与齿轮传动相比 ,链传动能吸振与缓和冲击 ,结构简单 ,加工成本低廉 ,安装精度要求低 ,对本设计中的大中心距和低速运行 ,在恶劣环境下正常运行 .所以采用链轮传动是优化的 ,经由单片机控 制系统 ,使温度控制达到智能化控制 . nts 21 7.致谢 本课题的设计是在倪文龙老师和公司里在线工程师蔡介郁等的悉心指导下完成的，从课题的立项到设计说明书的写作，都给予了很大的帮助，并付出了很大的心血，在此我表示崇高的敬意和真挚的感谢。 同 时向在毕业设计期间给予我很大帮助的倪晓骅老师表示我最深切的感激之情，此次设计和其他人员的通力合作也是分不开的 ,对曾经与我共同探讨，给予我帮助的同仁 .朋友、同学表示十分的感谢。 限于本人水平有限和时间仓促，文中缺点和错误在所难免，恳请广大老师不吝 批评指正。 nts电脑主板回焊炉及控制系统 22 参考文献 1、 朱宝库 . 机械设计。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 1994。 2、 周开勤。机械零件手册。北京：高等教育出版社， 1989。 3、 陈秀宁，施高义。机械设计课程设计。浙江：浙江大学出版社， 1995 4、 丁元杰 . 单片微机原理及应用 . 北京：机械工业出版社， 19992. 5、 陈强 . 机械系统的微机控制 . 北京：清华大学出版社， 19963. 6、 俞光昀 . 计算机控制技术 . 北京：电子工业出版社， 19994. 7、 徐锦康 主编 . 机械设计 . 北京：机械工业出版社， 2001.85. 8、 王义行 ，链条输送机。 北京： 机械工业出版社， 2001.10 9、 何立民， MCS-51 系列单片机应用系统技术。 北京： 机械工业出版社，1992 10、 徐灏主编，新编机械设计师手册，北京：机械工业出版社， 1995 11、 张展，减速器设计选用手册，上海科学技术出版社， 2002.5 nts 23 附件清单 1 回焊炉总装图 HF116 A0 1张 2 传动装置部装图 HF116-007 A0 1张 3链轮零件图 HF116-007-002 A3 1张 4轴承闷盖零件图 HF116-007-005 A3 1张 5轴零件图 HF116-007-006 A2 1张 6套筒零件图 HF116-007-007 A4 1张 7毡圈油封零件图 HF116-007-008 A4 1张 8大链轮零件图 HF116-007-009 A3 1张 9轴承透盖零件图 HF116-007-010 A3 1张 10小链轮零件图 HF116-007-011 A3 1张 11轴零件图 HF116-007-013 A3 1张 12支承角座零件图 HF116-006 A3 1张 13电路原理图 HF116-01 A3 1张 14程序清单 2份 nts电脑主板回焊炉及控制系统 24 多字节无符号数乘法 地址单元 目标代码 源程序 014 FA MUX： MOV A， R2 ； 字节数送 R7 中 015 AF MOV R7， A 016 27 CLR A 017 C9 L1： DEC R1 ； 被乘数前面若干单元清零 018 A1 MOV R1； A 019 EF17 DJNZ R7， L1； R7 减 1，不为零转 L1 01B F8 MOV A， R0 01C 6A ADD A， R2 01D A8 MOV R0， A 01E FA MOV A， R2 01F AF MOV R7， A 020 27 CLR A 021 A0 MOV R0， A； 乘数后面若干单元清零 022 18 INC R0 023 EF21 DJNZ R7， L2 025 FA MOV A， R2 026 E7 RL A； R2 左移一位 027 AB MOV R3， A 028 69 ADD A， R1 029 A9 MOV R1， A 02A FB MOV A ， R3 02B E7 RL A； R3 左移一位 02C E7 RL A 02D AE MOV R6， A 02E F8 S3： MOV A， R0 02F AC MOV R4， A 030 F9 MOV A，
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