母线槽技术参数自动检测线运动机构控制系统设计开题报告

南 京 工 程 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ）第 1 页学士学位毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名 朱 静 学 号 003202102 专 业 自 动 化 （ 数 控 ）指 导 教 师姓 名 华 茂 发 职 称 副 教 授 所 在 系 部 自 动 化 数 控课 题 来 源 工 厂 课 题 类 型 设 计课 题 名 称 母 线 槽 技 术 参 数 自 动 检 测 线 运 动 机 构 控 制 系 统 设 计 （ 控 制 电 路部 分 ）毕 业 设 计的 内 容 和意 义 毕 业 设 计 内 容 ：本 设 计 根 据 自 动 检 测 母 线 槽 导 电 片 电 阻 及 导 电 片 之 间 绝 缘 介质 的 绝 缘 强 度 等 技 术 参 数 的 要 求 ， 提 出 了 母 线 槽 技 术 参 数 自 动检 测 线 运 动 机 构 控 制 系 统 的 设 计 方 案 ， 详 细 介 绍 了 设 计 运 动 机构 控 制 系 统 硬 件 电 路 的 过 程 。 在 所 设 计 的 电 路 中 是 采 用 8031作 为 CPU， 外 扩 8K 的 程 序 存 储 器 和 4K 的 数 据 存 储 器 。 其 中8K 的 程 序 存 储 器 用 2764 芯 片 进 行 扩 展 ， 4K 的 数 据 存 储 器 用6264 芯 片 进 行 扩 展 。 步 进 电 机 的 输 出 信 号 口 用 74LS273 锁 存器 进 行 扩 展 。 I/O 口 用 8255 扩 展 ， 所 有 的 按 键 皆 用 8155 扩 展 ，它 们 的 各 种 功 能 用 软 件 进 行 定 义 。 这 些 键 有 控 制 四 个 电 机 进 给的 八 个 手 动 按 钮 ， 四 个 电 机 的 作 用 是 ： 控 制 前 测 头 X、 Y 两 根轴 的 两 个 电 机 ， 控 制 后 测 头 U、 V 两 根 轴 的 两 个 电 机 。 这 八 个步 进 电 机 的 进 给 方 向 分 别 是 ： +X、 -X、 +Y、 -Y、 +U、 -U、 +V、 -V。 有 8 个 控 制 气 缸 升 降 的 按 键 ， 另 外 还 有 编 辑 键盘 20 个 。 步 进 电 机 脉 冲 信 号 经 锁 存 器 输 出 。 6 位 LED 静 态 显示 ： 其 中 一 位 是 十 六 段 的 “米 ”字 形 的 LED 用 于 显 示 字 母 ，其 余 的 五 位 皆 是 七 段 LED 显 示 ， 其 中 的 第 一 个 LED 用 于 显 示负 号 ， 表 示 四 个 电 机 的 负 方 向 位 移 ， 其 后 三 位 用 于 显 示 电 机位 移 量 的 整 数 部 分 ， 最 后 一 位 LED 用 于 显 示 电 机 位 移 量 的 小数 部 分 。 电 机 的 进 给 范 围 控 制 在 1 米 之 内 ， 精 确 到 0.1mm。显 示 器 段 选 信 号 经 锁 存 器 输 出 ， 位 显 信 号 用 8031 的 P2 口 高位 地 址 经 译 码 器 输 出 。 编 写 主 程 序 流 程 图 以 及 键 盘 扫 描 程 序 流南 京 工 程 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ）第 2 页毕 业 设 计的 内 容 和意 义程 图 。毕 业 设 计 需 完 成 的 技 术 文 献 ：（ 1） 毕 业 设 计 开 题 报 告 1 份（ 2） 控 制 系 统 原 理 图 1 份（ 3） PCB 图 1 份（ 4） 英 文 翻 译 资 料 1 篇（ 5） 毕 业 设 计 论 文 1 篇毕 业 设 计 的 意 义 ：单 片 机 在 今 后 的 社 会 发 展 过 程 中 的 应 用 将 会 越 来 越 广 泛 ，几 乎 可 以 涉 及 到 社 会 的 各 个 高 科 技 领 域 。 作 为 理 工 科 的 学 生 ，熟 练 掌 握 单 片 机 对 今 后 的 工 作 发 展 将 会 有 百 利 而 无 一 害 。 这是 我 选 择 这 个 毕 业 设 计 课 题 的 一 大 原 因 。 另 外 ， 社 会 的 发 展 将趋 向 于 绿 色 化 发 展 ， 而 气 压 传 动 无 疑 满 足 这 个 社 会 发 展 要 求 。此 外 在 大 学 期 间 我 们 专 业 对 于 气 压 传 动 不 是 重 点 课 程 。 这 个课 题 也 会 让 我 们 在 指 导 老 师 的 带 领 下 初 步 涉 足 此 未 知 领 域 。母 线 槽 主 要 用 于 近 距 离 的 电 力 传 输 。 尤 其 在 现 代 高 层 建 筑及 电 缆 桥 架 领 域 ， 几 乎 都 是 用 母 线 槽 进 行 电 的 传 输 的 ！ 它 与我 们 的 生 活 是 如 此 密 切 相 关 ， 这 就 对 母 线 槽 的 安 全 性 提 出 了 很高 的 要 求 。 而 准 确 掌 握 母 线 槽 的 技 术 参 数 是 确 保 安 全 性 的 必 要前 提 ！ 这 就 要 求 我 们 能 够 准 确 测 量 出 母 线 槽 的 技 术 参 数 。传 统 的 母 线 槽 技 术 参 数 检 测 ， 都 是 检 测 员 手 工 完 成 的 。 检测 员 手 动 控 制 测 头 定 位 去 检 测 母 线 槽 的 绝 缘 强 度 和 电 阻 。 手 动定 位 很 容 易 带 来 由 于 定 位 不 准 确 而 产 生 的 操 作 误 差 以 及 漏 测 ，这 与 我 们 对 母 线 槽 技 术 参 数 准 确 性 的 要 求 是 相 互 冲 突 的 。 另 外在 检 测 母 线 槽 的 绝 缘 强 度 时 需 要 对 母 线 槽 通 以 大 电 流（ 2000V） ， 这 无 疑 会 威 胁 到 检 测 员 的 人 身 安 全 。母 线 槽 技 术 参 数 自 动 检 测 线 运 动 机 构 控 制 系 统 的 设 计 将 解 决的 是 母 线 槽 技 术 参 数 检 测 中 的 这 两 大 难 题 。 母 线 槽 技 术 参 数 检测 系 统 将 不 仅 完 成 母 线 槽 技 术 参 数 的 自 动 检 测 。 同 时 对 于 检 测南 京 工 程 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ）第 3 页毕 业 设 计的 内 容 和意 义结 果 的 打 印 和 贴 标 以 及 包 装 均 是 同 一 条 流 水 线 上 由 同 一 台 上 位机 控 制 并 按 顺 序 完 成 的 。 这 台 控 制 机 将 对 母 线 槽 内 部 每 一 片 导电 片 的 电 阻 和 导 电 片 之 间 的 绝 缘 强 度 进 行 自 动 检 测 ， 控 制 机 的上 位 机 会 显 示 出 检 测 结 果 ， 检 测 员 只 需 要 对 照 标 准 参 数 即 可 知道 此 母 线 槽 内 部 被 检 测 的 导 电 片 的 电 阻 是 否 达 到 要 求 ， 所 检测 的 两 块 导 电 片 之 间 的 绝 缘 强 度 是 否 满 足 所 需 指 标 ， 从 而 方 便操 作 员 进 行 检 修 ， 也 可 以 使 检 测 员 远 离 大 电 流 ， 从 而 消 除 了大 电 流 检 测 绝 缘 强 度 时 对 检 测 员 的 人 生 安 全 造 成 的 威 胁 。这 台 检 测 机 的 组 成 如 下 图 所 示 ：打印机上位机贴标机 运动机构控制系统（下位机） 测试系统母线槽 包装机构 定位机构测试台 母线槽辅助动作控制电路辅助动作执行机构（气压传动）功率放大系统运动驱动机构而 我 在 这 次 毕 业 设 计 中 负 责 设 计 的 是 这 台 检 测 系 统 的 下 位 机 。由 上 图 可 以 看 到 下 位 机 的 主 要 功 能 就 是 控 制 步 进 电 机 进 给 ， 以及 控 制 气 缸 伸 缩 从 而 对 母 线 槽 进 行 准 确 定 位 。文 献 综 述随 着 现 代 社 会 的 发 展 ， 各 行 各 业 对 电 力 需 求 量 正 逐 步 加 大 ，使 得 社 会 上 对 电 力 传 输 的 可 靠 性 和 安 全 性 提 出 了 更 高 的 要 求 ，这 极 大 地 促 进 了 人 们 对 于 电 力 传 输 的 研 究 。 而 在 远 距 离 传 输 领域 ， 电 缆 能 很 好 的 满 足 要 求 ， 但 是 在 电 缆 桥 架 、 高 层 建 筑 以 及工 厂 的 近 距 离 电 力 传 输 领 域 ， 电 缆 无 法 发 挥 其 特 性 。 在 这 种 形南 京 工 程 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ）第 4 页文 献 综 述势 下 ， 人 们 急 需 寻 找 一 种 替 代 产 品 ， 于 是 母 线 槽 应 运 而 生 。 母线 槽 在 高 层 建 筑 以 及 工 厂 近 距 离 电 力 传 输 领 域 中 作 为 供 电 主 干线 ， 而 高 层 建 筑 以 及 工 厂 与 人 们 的 生 活 密 切 相 关 ， 母 线 槽 的 作用 就 好 似 人 体 的 大 动 脉 ， 一 旦 出 现 故 障 将 会 造 成 严 重 的 后 果 。因 此 生 产 、 建 设 及 科 研 单 位 一 直 在 为 提 高 母 线 槽 的 可 靠 性 做出 努 力 。 这 就 要 求 有 可 靠 的 检 测 母 线 槽 技 术 参 数 的 技 术 。 目 前的 母 线 槽 技 术 参 数 检 测 ， 主 要 还 是 靠 手 工 操 作 。 检 测 员 手 工 操作 ， 不 仅 会 带 来 操 作 误 差 和 漏 测 ， 另 外 测 母 线 槽 绝 缘 强 度 时 需要 高 压 （ 2000V） ， 对 检 测 员 的 人 身 安 全 无 疑 也 是 个 很 大 的 威 胁 。单 片 微 型 计 算 机 简 称 单 片 机 ， 是 典 型 的 嵌 入 式 为 控 制 器 。单 片 机 具 有 集 成 度 高 ， 功 能 强 ， 结 构 简 单 ， 易 于 掌 握 ， 应 用 灵活 ， 可 靠 性 高 等 特 点 ， 在 工 业 控 制 、 机 电 一 体 化 、 通 信 终 端 、智 能 仪 表 、 家 用 电 器 等 诸 多 领 域 中 得 到 广 泛 应 用 ， 已 经 成 为 传统 机 电 设 备 升 级 为 智 能 化 机 电 设 备 的 重 要 手 段 。8255A 是 Intel 公 司 的 一 种 通 用 的 可 编 程 并 行 接 口 电 路 ， 在单 片 机 应 用 系 统 中 被 广 泛 用 作 可 编 程 外 部 I/O 扩 展 接 口 。8255A 与 MCS-51 单 片 机 连 接 方 式 简 单 ， 其 工 作 方 式 由 程 序 设定 。8155 芯 片 内 部 具 有 256B RAM、 2 个 8 位 和 1 个 6 位 的 可编 程 I/O 口 、 1 个 14 位 减 法 计 数 器 ， 与 MCS-51 单 片 机 接 口 简单 ， 广 泛 应 用 于 单 片 机 应 用 系 统 ， 扩 展 键 盘 非 常 方 便 。无 论 是 单 片 机 控 制 系 统 还 是 单 片 机 检 测 系 统 ， 都 需 要 一 个 人机 对 话 装 置 ， 这 种 人 机 对 话 装 置 通 常 采 用 键 盘 和 显 示 器 。 键 盘是 单 片 机 应 用 系 统 中 人 机 对 话 常 用 的 输 入 装 置 ， 而 显 示 器 是 单片 机 应 用 系 统 人 机 对 话 中 常 用 的 输 出 装 置 。 行 列 式 键 盘 所 需 要占 用 的 I/O 口 资 源 少 ， 软 件 控 制 方 式 也 比 较 简 单 。 LED 显 示相 对 于 LCD 显 示 来 讲 ， 简 单 便 宜 ， 便 于 购 买 。南 京 工 程 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ）第 5 页参 考 文 献参 考 文 献 ：（ 1） 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 。 李 朝 青 ， 北 航 出 版 社 ，1993 年 3 月 。（ 2） 单 片 机 应 用 系 统 设 计 。 何 立 民 ， 北 航 出 版 社 ，1990 年 。（ 3） 单 片 机 原 理 及 应 用 。 赵 德 安 ， 机 械 工 业 出 版 社 ，2004 年 9 月 。（ 4） 单 片 机 原 理 及 应 用 。 赵 德 安 ， 北 京 ： 机 械 工 业出 版 社 ， 2004 （ 5） MCS-51 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 。 。 马 家 辰 等 ，哈尔 滨 ： 哈 尔 滨 工 业 大 学 出 版 社 ， 1997（ 6） MCS-51 单 片 微 型 计 算 机 原 理 接 口 技 术 应 用 实 例 。吕 能 元 等 ， 北 京 ： 科 学 出 版 社 ， 1993研 究 计 划为 期 一 个 学 期 共 十 七 周 的 毕 业 设 计 具 体 研 究 计 划 如 下 ：第 一 周 作 为 熟 悉 课 题 的 时 间 ； 第 二 周 则 用 于 搜 集 有 关 资 料 ；第 三 周 用 于 英 文 资 料 翻 译 ； 第 四 周 用 于 撰 写 毕 业 设 计 开 题 报 告 。第 五 周 和 第 六 周 则 用 于 设 计 方 案 和 修 改 方 案 。 其 余 时 间 安 排 如下 ：1、 利 用 第 七 周 的 时 间 设 计 出 CPU 的 扩 展 电 路 。 其 中 是 采用 8031 作 为 CPU， 外 扩 存 储 器 。2、 第 八 周 则 是 主 要 用 于 设 计 显 示 电 路 。 显 示 电 路 部 分 ，用 6 位 静 态 显 示3、 第 九 周 则 是 主 要 用 于 接 口 电 路 的 设 计 。 I/O 口 用 8255扩 展 ， 按 键 用 8155 扩 展 ， 步 进 电 机 脉 冲 信 号 经 锁 存 器 输 出 。4、 第 十 周 和 第 十 二 周 则 主 要 用 于