点焊机控制板论文

1、 湖北文理学院毕业论文（设计）任务书湖北文理学院毕业论文（设计）任务书毕业设计题目 基于 stc89c52 单片机的点焊机控制系统的软件设计 学生姓名 许定哲 专业 自动化 班级 0812 指导教师 崔德斌 一、 毕业论文（设计）的主要内容及要求：1、主要内容： （1） 、收集和查阅点焊机的相关资料； （2） 、掌握现有点焊机系统的基本原理及进行优劣分析； （3） 、明确点焊机系统所要达到的要求和实现方法； （4） 、掌握 51 单片机的基本原理与 adc0832 模数转换芯片使用； （5） 、画出点焊机系统的总体设计框图； （6） 、画出电流、电压、工件准备信号、等程序流程图； （7） 、编

2、写点焊机系统各部分程序； （8） 、指标要求：设计终点监测点焊机系统，实现人工设定，自动完成工件点焊； 2、要求： （1） 、认真分析设计课题，了解设计任务查阅相关资料，按要求完成开题报告。 （2） 、遵守院相关规定和纪律，服从指导老师和实验室工作人员安排做好毕业实 习和具体实验。 （3） 、保质保量按时完成论文撰写工作应完成的成果。 （4） 、完善的点焊机状态监测系统软件设计。 （5） 、撰写高质量论文。 二、 毕业论文（设计）应收集的资料及主要参考文献：1中国机械网.中国焊接行业的发展现状及未来展望ol.2005.10 2殷树言、邵青莲.coz 焊接技术及应用m.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版

3、社，1989.5 3姚河清、陈亚政、孟庆芹.现代焊接技术发展的现状及展望j.南京：河海大学 2004.9 124-134 4林三宝、黎明、吴林.计算机在焊接中的应用现状及发展前景j，焊接，2000.8 23-56 5杨光，焊接自动化技术的现状及展望j.现代制造，2004.11 124-145 6林奕鸿等，机床数字控制技术及其应用.北京：机械工业出版社,1994.8 7徐宏.计算机数字控制技术（cnc）最新发展动态m.机械制造.1996.9 8秦继荣，沈安俊.现代直流伺服控制技术及系统设计.北京：机械工业出版社,1993.9 9陈维山，赵杰.机电系统计算机控制。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19

4、99.2 10granham t.smith cnc machining technologym. springerer-verlag london limtied.1993.6 11anthony kushigian cnc dressers improve productivity,flexibility.m tooling & production, 1997.3 12徐初雄，焊接工艺 500 问m.北京：机械工业出版社，1997.2 13川林尚扬、陈善本、李成桐等，焊接机器人及其应用m.北京：机械工业出版社， 2000.7 14王文瀚，焊接技术手册m，河南科学技术出版社,2000.3

5、15彭友禄，焊接工艺m.北京：人民交通出版社，2002.4 16吴林、陈善本等，智能化焊接技术m.北京：国防工业出版社，2000.8 17王仲生 ，智能检测与控制技术m.西安：西北工业大学出版社,2002.9 18胡汉才，单片机原理及其接口技术（第三版）m.北京：清华大学出版社.2005.10 湖北文理学院物理与电子工程学院2012 届本科毕业论文开题报告论 文 题 目 基于stc89c52单片机的点焊机控制系统的软件设计 班 级 自 动 化 姓 名 许 定 哲 学 号 08111009 指导教师（职称）崔德斌（高级工程师） 填表日期 2012 年 3 月 9 日一、选题的意义和研究现状一、选

6、题的意义和研究现状1选题的理论意义、学术价值或实践价值焊接是现代制造业中最重要的工艺之一，它在很多的行业中的应用越来越广泛从机械制造、核工业、航空航天、汽车、造船、交通建筑，到电子工业、家用电器等领域，都有广泛的应用。同时对它的经济性、质量与可靠性的要求也越来越高，他已经从单一的加工工艺发展为新兴的综合性的先进工艺技术，涉及到材料、结构设计、工艺方法、设备及工装、下料、成型、焊前及焊后处理、生产过程的自动化和机械化、质量控制、失效分析、卫生与安全及环境保护等众多领域。随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段发展成为制造行业中一项基础工艺和生产尺寸精确的制成品的生产手段。传统

7、的手工焊接已不能满足现代高科技产品制造的质量、数量要求。因此，保证焊接产品质量的稳定性提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺亟待解决的问题。点焊机是汽车零部件与车身制造中的一个关键环节，起着承上启下的特殊作用，同时，汽车产品的车型众多、成形结构复杂、零部件生产专业化、标准化以及汽车制造在质量、效率和成本等方面的综合要求，都决定了汽车点焊机加工是一个多学科、跨领域和技术集成性强的生产过程。在目前汽车零部件及白车身的制造中，主要的点焊机方法有电阻点焊、co2气体保护焊和激光焊，另外也有采用氩弧焊、电子束焊等。2、与选题相关的研究现状及发展趋势我国点焊机行业经过40多年的发展壮大，目前已形成

8、一批有一定规模的企业，其生产的产品主要包括：手工电弧焊机、电阻焊机、半自动弧焊机、特种焊机以及各类专用成套焊接设备和焊装生产线，可以基本满足国民经济的需求。随着我国改革开放和企业与产品结构改革的不断深化，原有的1500家点焊机专业和兼业制造厂、辅机具制造厂中，停产、半停产、转产以及资产重组的约占50%；一批点焊机制造的新兴企业“异军突起”，部分合资和民营企业的业绩尤为突出。目前，点焊机行业各类企业的总数仍保持在900家左右，其中：原机械部定点企业38家(含骨干企业2家，重点企业6家)，设有焊接设备专业的大专院校35个，与焊接设备有关的各部委和地方所属设计研究院（所）30余个，以及设有焊接专业的

9、中等专业学校10余个。根据我国经济发展的总体趋势,今后几年内我国的年钢总产量及钢材进口量基本保持稳定,因而以钢产量来核算国内市场对点焊机产品的需求量不会有大的出入。单市场对产品的需求将随着焊接技术、工艺的发展和生产的机械化、自动化水平的提高而变化，特别是各类产品的构成比，如交流弧焊机的比重明显下降，自动、半自动焊机，特别是co2焊机，专用成套焊机的需求量有显著的增加。 点焊机产品的进口量将持续增大，其进口总值仍占国内市场总额的50%左右；国产点焊机的出口额历年来都不超过生产总值的6%。随着新产品开发能力和生产水平的提高，引进产品国产化和规模化的实现，特别是外资、合资企业的发展和民营企业的迅速崛

10、起，不仅其出口量会有较大的增长，而且出口的地域也由目前的中东、南亚和非洲等发展中国家，扩大到美国、欧洲等工业发达国家。 3、点焊机技术的特点点焊机是汽车制造过程中一项重要的环节。汽车的白车身、发动机和变速箱等都离不开点焊机技术的应用。在以“钢结构”为主的汽车车身的点焊机加工中，汽车点焊机又有不同于其他产品点焊机的要求：1.对点焊机件的尺寸精度要求高为了保证产品的装配精度和尺寸稳定性，要求尽可能减少薄板件在焊前的精度偏差和焊后的热应力与变形。2.对焊缝接头的性能要求高点焊机接头不仅要满足静态和动态的力学性能指标，而且有苛刻的低周疲劳性能要求。3.对批量点焊机生产品质高且一致性好的要求4.对点焊机

11、生产过程高节拍、高效率的要求5.对“零缺陷”的质量控制与保证，提出了自动化点焊机过程的监测与信息化管理的要求近几年来，汽车工业在点焊机新技术的应用及推广方面起了积极的推动作用。针对汽车产品“更轻、更安全、性能更好且成本更低”的发展目标，当前的汽车点焊机技术正在传统的材料连接概念与方法的基础上迅速地延伸和拓展，并向先进的“精量化点焊机制造”的方向发展。4主要参考文献1中国机械网.中国焊接行业的发展现状及未来展望ol,2005.10 2殷树言、邵青莲.coz 焊接技术及应用m.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1989.5 3姚河清、陈亚政、孟庆芹.现代焊接技术发展的现状及展望j.南京：河海大学 20

12、04.9 124-134 4林三宝、黎明、吴林.计算机在焊接中的应用现状及发展前景j，焊接，2000.8 23-56 5杨光，焊接自动化技术的现状及展望j.现代制造，2004.11 124-145 6林奕鸿等，机床数字控制技术及其应用.北京：机械工业出版社,1994.8 7徐宏.计算机数字控制技术（cnc）最新发展动态m.机械制造.1996.9 8秦继荣，沈安俊.现代直流伺服控制技术及系统设计.北京：机械工业出版社,1993.9 9陈维山，赵杰.机电系统计算机控制。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999.2 10granham t.smith cnc machining technologym

13、. springerer-verlag london limtied.1993.6 11anthony kushigian cnc dressers improve productivity,flexibility.m tooling & production, 1997.3 12徐初雄，焊接工艺 500 问m.北京：机械工业出版社，1997.2 13川林尚扬、陈善本、李成桐等，焊接机器人及其应用m.北京：机械工业出版社， 2000.7 14王文瀚，焊接技术手册m，河南科学技术出版社,2000.3 15彭友禄，焊接工艺m.北京：人民交通出版社，2002.4 16吴林、陈善本等，智能化焊接技术m

14、.北京：国防工业出版社，2000.8 17王仲生 ，智能检测与控制技术m.西安：西北工业大学出版社,2002.9 18胡汉才，单片机原理及其接口技术（第三版）m.北京：清华大学出版社,2005.10 二、研究方案二、研究方案 1、研究的思路与方法本设计采取 adc0832 数据采样和单片机组成，总体设计框架如图 1 所示。单单片片机机电电路路硬硬件件停停机机检检查查p pw wm m控控制制超超出出范范围围霍霍尔尔元元件件和和a ad dc c0 08 83 32 2 图图1 1 系统设计框图系统设计框图在该系统中，stc89c52 单片机通过 adc0832 采样监控电路电流、电压进行检测。

15、芯片能自动采集这些参数，并将其在单片机中进行比较，当电流超出范围时，进入停机检测；当电流正常时，系统自动调整输出 pwm 占空比，维持电流在合适范围。单片机则实现从 adc0832 中电压参数并进行处理，最后把处理结果通过调整 pwm 占空比表现出来，由于大量的数据处理工作由单片机的软件完成，因而降低了系统硬件的复杂程度。2研究的基本内容（大纲）本课题以点焊机为研究对象，以 stc89c52 单片机的点焊机为控制器，结合adc0832 模数转换芯片设计了一款新型的点焊机系统软件。该系统软件功能：能够提前判断焊接前焊件是否被压紧，控制焊接时的电流范围使之不会由于电网波动而变化以至于影响焊接质量，

16、并能在一次焊接结束时再次检查件，判断是否有虚焊并做出相应的反应。在熟悉模数转换芯片 adc0832 的基本原理和 51 单片机的基础上，绘制系统总体设计框图、系统软件流程设计图，并独立完成该系统所有软件设计，包括：主程序设计、单片机与 adc0832 模数转换程序设计、adc0832 模数检测电流、电压转换程序设计及中断子程序设计、停机程序等。论文的主要工作包括以下几个方面：（1）详尽介绍了点焊机研究的国内外发展现状，明确论文的研究方向和设计思路。（2）分析市场上各类点焊机的工作原理、特性以及设计方案，将点焊机优化软件设计作为自己的研究方向，了解电流控制硬件、晶闸管的控制电压的基本原理。并且对

17、电流控制方案进行比较、选择、优化。理解控制器-stc89c52单片机基本工作原理，进行熟练编程。（3）根据实际情况给出系统整体设计方案。并对系统的各个模块根据功能来进行划分设计，并且论述他们之间的关系，保证各个模块正常运行，根据实际的问题选择不同解决方法。（4）系统整体设计方案原则，编写各个部分的软件程序，包括主程序设计、电压、电流检验 adc0832 转换子程序设计、定时器中断子程序设计、电极接触检验程序。4系统主程序设计：主程序主要完成系统的初始化、初始化数值定时器和adc0832 数据采集、中断程序、主程序的设计。主程序通过定时中断的方式输出 pwm，中断响应结束后处理数据，并进行数据比

18、较处理，一旦数据范围超出后，系统立即进入停机状态。主程序流程图如图 2 所示。a ad dc c子子程程序序电电极极夹夹紧紧？n ny y采采样样电电流流，是是否否超超出出范范围围强强制制停停机机y yn n等等待待中中断断时时钟钟初初始始化化单单片片机机初初始始化化故故障障排排除除单单片片机机重重启启调调整整p pw wm m占占空空比比图图2 2 主程序流程图主程序流程图电压采集程序设计：要获得主回路的电流，只需要由单片机对adc0832发出采集电压的控制命令，然后等待其采集完毕并自动将电压测量值存入相对应的寄存器后，再由单片机读取寄存器的内容即可。定时器中断程序设计：定时器到时间后进入中

19、断子程序，调整pwm输出占空比，并输出，程序流程如图3所示。断点保护进入中断计数到设定值？yn变为低电平保持高电平计数值加1计数到达设定周期？变为高电平中断返回n图3 中断程序流程图三、毕业论文（设计）主要阶段、进度及完成时间：1 已完成的工作： 第 1 周 确定毕业设计题目。 第 2 周 下达任务书，查阅，收集相关文献资料。 第 34 周 撰写并上交开题报告。 2 待完成的工作安排： 第 56 周 进行系统要求（硬/软件）需求分析和方案论证。 第 78 周 进行总体设计和细化分析设计。 第 910 周 进行程序设计并调试。 第 1112 周 进行系统测试；拟订毕业论文的初稿。 第 13 周

20、系统验收，毕业论文定稿，准备论文答辩。 学生签名： 年 月 日 指导教师意见： 该生能根据点焊机控制要求，查阅相关技术资料，理论联系实际，编制了点焊机控制程序流程图，方案可行。开题报告表述清楚，图文规范，达到了毕业设计对开题报告的要求，同意开题，并转入下一阶段的毕业设计工作。指导教师签名： 日期：2012 年 3 月 10 日2012 届 本 科生毕业论文 存档编号 湖北文理学院湖北文理学院毕毕 业业 论论 文（设计）文（设计）论论 文文 题题 目：目：基于基于 stc89c52 单片机的点焊机控制系统的单片机的点焊机控制系统的软件设计软件设计design topic based on stc

21、89c52 scm spot welding control system software design系 院： 物理与电子工程学院专 业： 自 动 化 班 级： 0 8 1 2 学 生： 许 定 哲 指导老师： 崔 德 斌 2012 年 5 月 25 日基于基于stc89c52stc89c52单片机的点焊机控制系统的软件设计单片机的点焊机控制系统的软件设计摘要摘要: 本论文在分析传统点焊机的基本原理和数控系统的原理上，针对目前的点焊机工作时可能出现的虚焊问题，设计了一种基于 stc89c52 单片机的点焊机软件控制系统，该软件控制系统能够判断焊接前焊件是否被压紧，控制焊接时的电流范围使之不

22、会由于电网波动而变化以至于影响焊接质量，并能在一次焊接结束时再次检查焊件，判断是否有虚焊并做出相应的反应。关键字关键字：点焊机 stc89c52 单片机 adc0832 pwmbased on stc89c52 scm spot welding control system software designabstract：against weld problems that may arise in the spot welding machine, this paper designed a spot welding control system produced by stc89c52 s

23、ingle chip microcomputer. it can determine whether the welding pieces is pressed prior to welding and stable welding current so it does not suddenly large or small which may caused by power fluctuations and finally impacts on the quality of welding, and check again whether the welding pieces are tru

24、ly welded and react accordingly in the end of a welding .key words：spot welding machine；stc89c52single chip microcomputer； adc0832 ；pwm 目目 录录1.1.绪论绪论.11.1 课题研究背景 .11.2 点焊机的发展现状 .11.3 课题研究内容 .22 2 点焊机的整体结构点焊机的整体结构.42.1 点焊机的工作原理 .42.2 stc89c52 单片机的应用.52.3 单片机控制器的工作原理 .52.4 脉冲宽度调制控制技术 .63 3 点焊机主回路的硬件电路

25、图点焊机主回路的硬件电路图.73.1 点焊机主回路 .73.2 单片机电路 .93.3 adc8032 电路.104 4 点焊机控制系统的软件设计点焊机控制系统的软件设计.114.1 点焊机的软件控制系统方案选择 .114.2 系统软件程序控制功能 .124.3 adc 数模转换.124.3.1 模数转换的概念.124.3.2 模数转换的过程.124.3.3 adc0832 转换.135 5 单片机软件程序系统设计单片机软件程序系统设计.145.1 软件系统程序设计思路 .145.2 程序主流程图 .155.3 各个模块的具体说明 .165.3.1 主程序设计.165.3.2 adc0832

26、转换程序.175.3.3 定时器中断程序.206 总总 结结.22 参考文献参考文献 .23附附 录录.24致致 谢谢.291.1.绪论绪论1.11.1 课题研究背景课题研究背景目前，多功能焊机的控制电路通常采用已集成电路为主的模拟控制技术，控制元件多、电路复杂、安装困难、功能开发受到限制。而采用单片机控制的电路可以解决传统电子电路存在的不足，其主要控制电路由数字技术直接代替了传统的模拟技术，其焊接方法选择、参数的设定和显示、焊接参数反馈采样、恒电流恒电压 pid 控制、串行通信、晶闸管触发脉冲的发生等都通过单片机来实现。数字化点焊机功能强、控制灵活，可实现一机多能，精度高且控制准确，可采样、

27、分析和处理电流和电压的瞬时信号，与传统的模拟控制焊机相比具有很大优势。18日本、德国、芬兰和美国等国对焊接控制技术的研究已经比较成熟，很多公司已经具备了数字化点焊机和智能化焊接系统的研究开发和批量生产的能力。我国焊接科技和生产技术水平虽然有很大的发展，但从整体生产水平来看，与发达国家相比还还存在很大差距，尤其在高新技术的应用上差距更大，焊接设备的自动、半自动化、数字化、智能化和多功能化程度不太高，而一般通用性焊机供过于求，因此迫切需要开发出高性能、多功能、数字化、智能化点焊机。本课题通过 stc89c52 单片机以及模数转换芯片 adc0832 的应用，实现了点焊机的数字化编程和控制，力求对点

28、焊机焊接质量的提高，同时增加点焊机的功能，增强其实用性，使之更便于操作和控制，更加自动化。1.21.2 点焊机的发展现状点焊机的发展现状 点焊是焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化固体金属，形成焊点的电阻焊方法。点焊可分为单点焊及多点焊两种。在多点焊时，需使用两对以上的电极，并且在同一工序内形成多个溶核。点焊机系采用双面双点过流焊接的原理，工作时两个电极加压工件使两层金属在两电极的压力下形成一定的接触电阻，而焊接电流从一电极流经另一电极时在两接触电阻点形成瞬间的热熔接，且焊接电流瞬间从另一电极沿两工件流至此电极形成回路，不会伤及被焊工件的内部结构 。点焊机的操作性也一般较好，

29、简单高效，因此已被应用到各个领域，大到航空行业、汽车行业、工业焊接、军事工程焊接，小至电子行业、珠宝焊接、牙科焊接等等。我国点焊机行业经过40多年的发展壮大，目前已形成一批有一定规模的企业，其生产的产品主要包括：手工电弧焊机、电阻焊机、半自动弧焊机、特种焊机以及各类专用成套焊接设备和焊装生产线，可以基本满足国民经济的需求。随着我国改革开放和企业与产品结构改革的不断深化，原有的1500家点焊机专业和兼业制造厂、辅机具制造厂中，停产、半停产、转产以及资产重组的约占50%；一批点焊机制造的新兴企业“异军突起”，部分合资和民营企业的业绩尤为突出。目前，点焊机行业各类企业的总数仍保持在900家左右，其中

30、：原机械部定点企业38家(含骨干企业2家，重点企业6家)，设有焊接设备专业的大专院校35个，与焊接设备有关的各部委和地方所属设计研究院（所）30余个，以及设有焊接专业的中等专业学校10余个。12根据我国经济发展的总体趋势,今后几年内我国的年钢总产量及钢材进口量基本保持稳定,因而以钢产量来核算国内市场对点焊机产品的需求量不会有大的出入。随着市场对产品的需求将随着焊接技术、工艺的发展和生产的机械化、自动化水平的提高而变化，特别是各类产品的构成比，如交流弧焊机的比重明显下降，自动、半自动焊机，特别是co2焊机，专用成套焊机的需求量有显著的增加。 点焊机产品的进口量将持续增大，其进口总值仍占国内市场总

31、额的 50%左右；国产点焊机的出口额历年来都不超过生产总值的 6%。随着新产品开发能力和生产水平的提高，引进产品国产化和规模化的实现，特别是外资、合资企业的发展和民营企业的迅速崛起，不仅其出口量会有较大的增长，而且出口的地域也由目前的中东、南亚和非洲等发展中国家，扩大到美国、欧洲等工业发达国家。1.31.3 课题研究内容课题研究内容本课题主要是设计点焊机单片机软件控制系统，以点焊机中电流为研究对象，以 stc89c52 单片机为核心，由霍尔元件 acs758 及 adc0832 完成对电压、电流的采样和检测。熟悉 stc89c52 单片机和 adc0832、pwm 基础上，绘制软件系统的整体框

32、架、软件设计图以及所有的系统软件程序设计，包括：主程序设计、adc0832 转换子程序、定时器中断子程序。（1）详尽介绍了点焊机研究的国内外发展现状，明确论文的研究方向和设计思路。（2）分析市场上各类点焊机的工作原理、特性以及设计方案，将点焊机优化软件设计作为自己的研究方向，了解电流控制硬件、晶闸管的控制电压的基本原理。并且对电流控制方案进行比较、选择、优化。理解控制器-stc89c52单片机基本工作原理，进行熟练编程。（3）根据实际情况给出系统整体设计方案。并对系统的各个模块根据功能来进行划分设计，并且论述他们之间的关系，保证各个模块正常运行，根据实际的问题选择不同解决方法。（4）系统整体设

33、计方案原则，编写各个部分的软件程序，包括主程序设计、电压、电流检验 adc0832 转换子程序设计、定时器中断子程序设计、电极接触检验程序。42 2 点焊机的点焊机的整体结构整体结构2.12.1 点焊机的工作原理点焊机的工作原理 点焊机系采用双面双点过流焊接的原理，工作时两个电极加压工件使两层金属在两电极的压力下形成一定的接触电阻，而焊接电流从一电极流经另一电极时在两接触电阻点形成瞬间的热熔接，且焊接电流瞬间从另一电极沿两工件流至此电极形成回路，不伤及被焊工件的内部结构。 点焊的工艺过程为开通冷却水；将焊件表面清理干净，装配准确后，送入上、下电极之间，施加压力，使其接触良好；通电使两工件接触表

34、面受热，局部熔化，形成熔核；断电后保持压力，使熔核在压力下冷却凝固形成焊点；去除压力，取出工件。焊接电流、电极压力、通电时间及电极工作表面尺寸等点焊工艺参数对焊接质量有重大影响。点焊机利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料，来达到使它们结合的目的。点焊机的结构十分简单，说白了就是一个大功率的变压器，将 220v 交流电变为低电压，大电流的电源13，可以是直流的也可以是交流的。点焊变压器有自身的特点，就是具有电压急剧下降的特性。点焊机就是一个特殊的变压器。所不同的是变压器接负载时电压下降小，点焊机接负载时电压下降大.这主在是通过调解磁通和串联电感的电感量来实现的普通

35、点焊机的工作原理和变压器相似，是一个降压变压器。在次级线圈的两端是被焊接工件和焊条，引燃电弧，在电弧的高温中将工件的缝隙和焊条熔接。 点焊变压器有自身的特点，就是具有电压急剧下降的特性。在焊条引燃后电压下降；在焊条被粘连短路时，电压也是急剧下降。这种现象产生的原因，是电焊变压器的铁芯特性产生的。 点焊机的工作电压的调节，除了一次的 220/380v 电压变换，二次线圈也有抽头变换电压，同时还有用铁芯来调节的，可调铁芯的进入多少，就分流磁路，进入越多，焊接电压越低。虽然电路是闭合的，可正是因为电路是闭合的才使得在整个闭合电路和电流处处相等；但各处的电阻可是不一样的，特别是在不固定接触处的电阻最大

36、，这个电阻在物理中叫接触电阻。根据电流的热效应定律(也叫焦尔定律)，q=i2rt 可知，电流相等，则电阻越大的部位发热越高，电焊在焊接时焊条的触头也被接的金属体的接触处的接触电阻最大，则在这个部位产生的电热自然也就最多，焊条又是熔点较低的合金，自然的容易熔化了，熔化后的合金焊条芯沾合在被焊物体上后经过冷却，就把焊接对象粘合在一块了5。 2.22.2 stc89c52stc89c52 单片机的应用单片机的应用 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（microcontroller unit） ，常用英文字母的缩写 mcu 表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。由于单片机在工业控制领域

37、的广泛应用，为使更多的业内人士、学生、爱好者，产品开发人员掌握单片机这门技术，于是产生单片机开发板，比较有名的例如电子人dzr-01a 单片机开发板。单片机由芯片内仅有 cpu 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和 cpu 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 intel 的 z80 是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。52 单片机是对目前所有兼容 intel 8031 指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是 intel 的 8031 单片机，后来随着 flash rom

38、技术的发展，8031 单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8 位单片机之一，其代表型号是 atmel 公司的 at89 系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有 52 系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。 52 单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是 52 系列的单片机一般不具备自编程能力。目前，国产宏晶 stc 单片机以其低功耗、廉价、稳定性能，占据着国内51 单片机较大市场。2.32.3 单片机控制器的工作原理单片机控制器的工作原理 单片机控制点焊机，实际上控制的就是原边电流，通过采样、运算、反馈形成电流闭环控制，

39、对原边电流进行更精确的控制，从而实现对副边工作电流的调整和控制。单片机输出一系列方波，通过驱动电路控制晶闸管的通断，晶闸管串在原边电路中，它的通断就控制了原边电路的通断，从而调节了原边的电压和电流大小。通过对单片机输出方波周期以及脉宽的调节，就可以实现对晶闸管的通断时间的控制，从而控制了电路的通电时间以及电流的大小7。2.42.4 脉冲宽度调制控制技术脉冲宽度调制控制技术pwm 脉宽调制（pulse width modulation, pwm）是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效地获得所需要的波形（含形状和幅值） 。脉宽调制是一种应用比较普通的控制方式，脉宽调制是保持逆变器的工作频率不变，即

40、载波频率不变，而通过改变 igbt 的导通时间或截至时间来改变占空比的调制方式。 脉宽调制的原理，把一个正弦半波分为若干等份，然后把每一等份的正弦曲线和横轴 t 所包围的面积计算出来，在这个正弦曲线图的下方，绘制一个相同的坐标，并在这个新坐标的图中，用一个与所计算的面积相等的等高矩形脉冲替代那些计算过面积的每一等份，这个矩形脉冲的中点应该与正弦波上所对应的这一等份的中点重合。由若干个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦的半周等效。脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压

41、在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。 随着电子技术的发展，出现了多种 pwm 技术，其中包括：相电压控制pwm、脉宽 pwm 法、随机 pwm、spwm 法、线电压控制 pwm 等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽 pwm 法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为 pwm 波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整pwm 的周期、pwm 的占空比而达到控制充电电流的目的15。 3 3 点焊机主回路的硬件电路图点焊机主回路的硬件电路图整个控制系统由 stc89

42、c52 和 adc0832 等主要芯片和霍尔传感器acs758 组成，系统设计框架图如图 1 所示。单单片片机机电电路路硬硬件件停停机机检检查查p pw wm m控控制制超超出出范范围围霍霍尔尔传传感感器器和和a ad dc c0 08 83 32 2 图图1 1 系统设计框图系统设计框图3.13.1 点焊机主回路点焊机主回路点焊机主回路如图 2 所示。d3d4d5d6d7r3焊件1焊件2控制电流端夹紧判断380v ip+1vcc2ip-1viout2gnd2acs758电流传感器 9012r15vr2r4图图2 2 硬件电路图硬件电路图3.23.2 单片机电路单片机电路单片机电路如图 3 所

43、示。1 1t t2 2/ /p p1 1. .0 02 2t t2 2e ex x/ /p p1 1. .1 1p p1 1. .2 23 3p p1 1. .3 34 44 40 03 39 93 38 83 37 7v vc cc cp p0 0. .0 0/ /a ad d0 0p p0 0. .1 1/ /a ad d1 1p p0 0. .2 2/ /a ad d2 25 5p p1 1. .4 46 6p p1 1. .5 5p p1 1. .6 67 7p p1 1. .7 78 83 36 63 35 53 34 43 33 3p p0 0. .3 3/ /a ad d3 3p

44、 p0 0. .4 4/ /a ad d4 4p p0 0. .5 5/ /a ad d5 5p p0 0. .6 6/ /a ad d6 69 9r rs st t1 10 0r rx xd d/ /p p3 3. .0 0t tx xd d/ /p p3 3. .1 11 11 1 1 12 23 32 23 31 13 30 02 29 9p p0 0. .7 7/ /a ad d7 7 1 13 3 1 14 4t t0 0/ /p p3 3. .4 4t t1 1/ /p p3 3. .5 51 15 5 1 16 62 28 82 27 72 26 62 25 5 p p2 2.

45、.4 4/ /a a1 12 2 1 17 7 1 18 8x xt ta al l2 2x xt ta al l1 11 19 9v vs ss s2 20 02 24 42 23 32 22 22 21 1p p2 2. .3 3/ /a a1 11 1p p2 2. .2 2/ /a a1 10 0p p2 2. .1 1/ /a a9 9p p2 2. .0 0/ /a a8 8 p p2 2. .5 5/ /a a1 13 3p p2 2. .6 6/ /a a1 13 3p p2 2. .7 7/ /a a1 14 4psenaleprog/ea6 . 3/ pwr7 . 3/pr

46、d2 . 3/0 pint3 . 3/1 pint r rx xd d1 1t tx xd d1 1信信号号采采集集控控制制端端c cl lk kd d0 0a ad dc c片片选选5 5v v 5 5v v图图3 3 单片机硬件单片机硬件3.33.3 adc0832adc0832 电路电路adc0832 电路如图 4 所示。12ch0ch13gnd45678vccclkd0d1adc0832csp1.2 p1.1 p1.0 5v信号输入端图图4 4 adc0832adc0832电路电路4 4 点焊机控制系统的软件设计点焊机控制系统的软件设计点焊机软件设计系统基本作用就是监测焊接电流，以及整

47、体系统的运行状态，监测变压器副边电压、电流，检验点焊机之间电极的接触状态，当电流的超出范围时立刻进入停机调整状态，以便保证点焊机的最佳工作状态和产品的焊接效果。4.14.1 点焊机的软件控制系统方案选择点焊机的软件控制系统方案选择目前已经有很多产品化的点焊机软件控制系统，从控制器方案来选择的有以下几类，plc 型、dsp 型、单片机型和传统型。传统型：仅有硬件结构，无法读整个系统各参数进行检测，当出现过流，低压时系统无法进行相应的而调整，也无法检验电极接头是否夹紧，优点是成本最低。单片机型：对系统电流、电压监测，并且进行采样，然后在单片机中进行比较、判断和相应的处理。优点：经济实惠，成本相对较

48、低；缺点：用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强,开发周期长。一个采用单片机制作的主控板不经过很长时间的实际验证很难形成一个真正的产品。plc 型：分别对系统电流、电压监测，并且进行采样，然后在 plc 中的处理器中进行比较、判断和相应的处理。优点：plc 是经过几十年实际应用中检验过的控制器，其抗干扰能力强，故障率低，易于设备的扩展，便于维护，开发周期短。缺点：成本相对单片机要高。dsp 型：分别对系统电流、电压监测，并且进行采样，然后在 plc 中的处理器中进行比较、判断和相应的处理。优点：dsp 可以说是单片机加

49、上很多外设的集合，与单片机很相似，但功能要强，而且由于把很多外围设备集成在一起，用起来很方便。缺点：目前价格成本较高。本系统对成本、性能进行分析，选择 51 单片机作为主控制器。4.24.2 系统软件程序控制功能系统软件程序控制功能硬件电路确定以后，点焊机主回路系统的主要功能将依赖于系统软件的实现。系统能否正常可靠的工作，除了与硬件的合理设计外，与功能完善的软件设计也是分不开的。在软件设计时，首先要根据控制系统要求分析软件要实现的任务，然后进行软件的总体设计，包括程序总体结构设计和对程序进行模块化设计。按整体功能分成多个不同的模块，单独设计、编程、调试，然后将各个模块组合调试，实现软件的全部功

50、能。本系统的软件设计采用51单片机c语言编程，实行模块化设计，增加了程序的可读性和移植性。本设计主要以点焊机为研究对象而设计，根据点焊机主回路系统要求，软件设计要实现以下功能：1、根据实际电路电流反馈，调整输出电路的 pwm 占空比。2、根据实际的电路中的电流对 pwm 的占空比进行调整，以求对实际电路中电流的调整，使实际电路中的电流在稳定的范围之内。3、一旦电流超出范围，立即系统停机检测。4.34.3 adcadc 数模转换数模转换4.3.14.3.1 模数转换的概念模数转换的概念信号数字化是对原始信号进行数字近似，它需要用一个时钟和一个模数转换器来实现。所谓数字近似是指以 n-bit 的数

51、字信号代码来量化表示原始信号，这种量化以 bit 位单位，可以精细到 1/2n。时钟决定信号波形的采样速度和模数转换器的变换速率。转换精度可以做到 24bit，而采样频率也有可能高达1ghz，但两者不可能同时做到。通常数字位数越多，装置的速度就越慢。4.3.24.3.2 模数转换的过程模数转换的过程模数转换包括采样、保持、量化和编码四个过程。在某些特定的时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样，量化噪声及接收机噪声等因素的影响，采样速率一般取 fs=2.5fmax。通常采样脉冲的宽度 tw 是很短的，故采样输出是断续的窄脉冲。要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，

52、这就是保持过程。量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量化的主要问题就是量化误差。假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的，则量化噪声均方值与量化间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。这些过程有些是合并进行的，例如，采样和保持就利用一个电路连续完成，量化和编码也是在转换过程中同时实现的，且所用时间又是保持时间的一部分。4.3.34.3.3 adc0832adc0832 转换转换 正常情况下 adc0832 与单片机的接口应为 4 条数据线，分别是cs、clk、do、di。但由于 do 端与 di 端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是

53、双向的，所以电路设计时可以将 do 和 di 并联在一根数据线上使用。当 adc0832 未工作时其 cs 输入端应为高电平，此时芯片禁用，clk 和do/di 的电平可任意。当要进行 a/d 转换时，须先将 cs 使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端 clk 输入时钟脉冲，do/di 端则使用 di 端输入通道功能选择的数据信号。在第 1 个时钟脉冲的下沉之前 di 端必须是高电平，表示启始信号。在第 2、3 个脉冲下沉之前 di 端应输入 2 位数据用于选择通道功能，其功能项见官方资料。 当此 2 位数据为“1” 、 “0”时，

54、只对 ch0 进行单通道转换。当 2 位数据为“1” 、 “1”时，只对 ch1 进行单通道转换。当 2 位数据为“0” 、 “0”时，将 ch0 作为正输入端 in+，ch1 作为负输入端 in-进行输入。当 2 位数据为“0” 、 “1”时，将 ch0 作为负输入端 in-，ch1 作为正输入端 in+进行输入。到第 3 个脉冲的下沉之后 di 端的输入电平就失去输入作用，此后 do/di 端则开始利用数据输出 do 进行转换数据的读取。从第 4 个脉冲下沉开始由 do 端输出转换数据最高位 data7，随后每一个脉冲下沉 do 端输出下一位数据。直到第 11 个脉冲时发出最低位数据 da

55、ta0，一个字节的数据输出。 adc0832 封装以及各端子完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第 11 个字节的下沉输出 data0。随后输出 8 位数据，到第 19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次a/d 转换的结束。最后将 cs 置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。5 5 单片机软件程序系统设计单片机软件程序系统设计5.15.1 软件系统程序设计思路软件系统程序设计思路该程序主要通过 adc0832 采样电压，根据采样电压来调整输出 pwm 波占空比，以控制晶闸管通断用于控制高压电路电压，最终改变点焊机输出电流。 程序首先定义了 adc0832 的采样子

56、程序，和定时器的采样时间以及其他部分的初始化条件；主程序主要是观察 adc0832 采样范围是否在所需要的范围之内，超出范围后强制停机。定时器中断程序主要用于控制单片机管口输出 pwm及控制其占空比。1、程序目的：根据实际电路电流反馈，调整输出电路的 pwm 占空比。2、硬件要求：stc89c52 单片机、霍尔元件采样 acs758 模块及 adc0832 转换模块。3、作品效果：根据实际的电路中的电流对 pwm 的占空比进行调整，以求对实际电路中电流的调整，使实际电路中的电流在稳定的范围之内。5.2程序主流程图程序主流程图程序主流程图 5 所示。a ad dc c子子程程序序电电极极夹夹紧紧

57、？n ny y采采样样电电流流，超超出出范范围围？强强制制停停机机y yn n等等待待中中断断时时钟钟初初始始化化单单片片机机初初始始化化故故障障排排除除单单片片机机重重启启调调整整p pw wm m占占空空比比图图5 5 主程序流程图主程序流程图5.35.3 各个模块的具体说明各个模块的具体说明5.3.15.3.1 主程序设计主程序设计本系统的软件设计采用 51 单片机 c 语言编程，实行模块化设计，增加了程序的可读性和移植性。主程序主要完成系统的初始化、初始状态的显示以及数据采集、计算等子程序的调用。主程序就是针对硬件电流的检测和对 pwm 占空比进行调整，焊接时检测电流，超出范围自动进入

58、停机状态。/*主函数*/main()unsigned char pwm_num; /定义档位tmod |=0 x01; /定时器设置 0.01ms in 12m crystalth0=(65536-10)/256; tl0=(65536-10)%256; /定时 0.01ms ie= 0 x82; /打开中断tr0=1;getdata=0;cycle = 256; / 时间可以调整 这个是 256 步调整 周期 2.56ms 8 位 pwm 就是 256 步pwm_on=0；while(input=0) pwm_on=getdata； /将 adc 转换后的值输入到占空比 getdata=ad

59、c0832(0); if(getdata0 x2d) /当电流较大或者较小时，及时的调整矫正 pwm_on=0；break； 5.3.25.3.2 adc0832adc0832 转换程序转换程序adc0832 时序图如图 6 所示。图图 6 6 adc0832adc0832 时序图时序图unsigned int adc0832(unsigned char channel) /ad 转换，返回结果 uchar i=0; uchar j; uint dat=0; uchar ndat=0; if(channel=0)channel=2; if(channel=1)channel=3; addi=1

60、; _nop_(); _nop_(); adcs=0;/拉低 cs 端 _nop_(); _nop_(); adclk=1;/拉高 clk 端 _nop_(); _nop_(); adclk=0;/拉低 clk 端,形成下降沿 1 _nop_(); _nop_(); adclk=1;/拉高 clk 端 addi=channel&0 x1; _nop_(); _nop_(); adclk=0;/拉低 clk 端,形成下降沿 2 _nop_(); _nop_(); adclk=1;/拉高 clk 端 addi=(channel1)&0 x1; _nop_(); _nop_(); adclk=0;/