中心議題：

• 自動送板機硬件系統(tǒng)設計
• 自動送板機軟件系統(tǒng)設計

解決方案：

• 信號輸入電路設計
• 微電腦控制器設計
• 主程序設計

隨著IT技術的發(fā)展，對信息產(chǎn)品的需求也越來越旺盛，導致信息產(chǎn)品的生產(chǎn)一直處于一個高水平發(fā)展的軌道上。我國已成為世界制造業(yè)中心，信息產(chǎn)品制造業(yè)功不可沒。但與之對應的制造裝備和生產(chǎn)水平與發(fā)達國家相比，卻有著較大的差距。很多高檔設備仍需要大量從國外進口。本文提出了采用微電腦技術和機電一體化技術的電子產(chǎn)品制造流水線上使用的自動送板機的設計方案。下面給出了自動送板機硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)以及仿真分析結果。

1硬件系統(tǒng)

本系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)如圖1所示。主要由信號輸入電路、按鍵電路、電源電路、微電腦控制器、顯示電路、驅動電路組成。


1．1信號輸入電路

本部分電路主要完成對輸入信號的調(diào)理，然后傳送給中央處理器。輸入信號主要有下位機(自動帖片機或自動插裝機)的送板信號：當下位機空閑時，會給出一個本機空閑信號，供上位機對本機的工作狀態(tài)進行判斷；各傳感器發(fā)送的信號：傳感器信號主要有PCB板周轉箱(以下簡稱周轉箱)在位信號、周轉箱卡緊信號、周轉箱的上／下限位置信號、推板氣缸到位信號等。

1．2按鍵電路

主要有上行、下行、板間距選擇、啟動、停止等按鍵。上、下行鍵主要用于手動控制電機，進而驅動控制周轉箱托架沿絲杠付行走，上行鍵主要用于控制周轉箱托架上行，一般是在啟用新周轉箱時，用于確定其起始與終止工作位置，也用于未放滿PCB板的周轉箱起始與終止位置的設置。板間距選擇鍵是設置周轉箱內(nèi)PCB板之間的間距，默認值為1格，每按一下該鍵，間距加1。當起始位置和間距設定好后，按啟動鍵，系統(tǒng)按程序設定自動運行。停止鍵用于緊急情況時的電機停止控制。由于按鍵不多，電路采用按鍵與MCU的I／O口直接相連接的方法。

1．3電源電路

本系統(tǒng)控制、驅動和執(zhí)行部分采用直流電源，主要有+5V、+12V、+36V。采用開關電源產(chǎn)生所需要的各直流電。

1．4微電腦控制器

這是本系統(tǒng)的核心部分，綜合考慮系統(tǒng)的需要、性價比和市場占有率，采用ATMEL公司的8位單片機AT89C51作為主控制器。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存的低電壓、高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃存組合在單個芯片中，是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活而價廉的方案。

1．5顯示電路

顯示電路主要完成系統(tǒng)各部分工作狀態(tài)的顯示。顯示內(nèi)容主要有：工作狀態(tài)(上行、下行、待機)、板間距、報警等。

1．6驅動電路

本部分電路主要完成對各執(zhí)行機構的驅動，驅動對象主要有絲杠付和3個氣缸。絲杠付主要承擔對周轉箱托架的提升和降落，考慮到提升重量和控制精度，選擇采用步進電機對絲杠付進行驅動。由中央控制器產(chǎn)生相應的步進控制信號，經(jīng)過前置和功率放大電路，驅動步進電機。3個氣缸的作用主要是：一個用來實現(xiàn)對到位的PCB板，前推至下位機入口軌道處，另兩個用來把周轉箱托架卡緊在絲杠付上，保證運行中周轉箱托架的固定。

2軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)主要由主程序、按鍵子程序、顯示子程序、步進電機驅動子程序、延時子程序等構成。分述如下：

2．1主程序

主程序的主要功能是循環(huán)調(diào)用顯示子程序、按鍵子程序，查詢各輸入信號狀態(tài)，根據(jù)按鍵設定的各種參數(shù)和各輸入信號狀態(tài)控制各執(zhí)行機構，完成對PCB周轉箱托架系統(tǒng)的傳動控制，以及對PCB板的有序傳送，判別系統(tǒng)運行狀態(tài)是否異常，并及時報警或解除報警。主程序框圖如圖2所示。


2．2按鍵子程序

根據(jù)按鍵電路結構，采用獨立式直接讀取法。由主程序按優(yōu)先級順序，周期性查詢各相關I／O口狀態(tài)，并將其保存在特定存貯器內(nèi)，供主程序需要時查找和使用。

2．3顯示子程序

根據(jù)設定的參數(shù)，及時更新各指示器狀態(tài)的存貯數(shù)據(jù)，根據(jù)主程序調(diào)用指令，將存貯的顯示數(shù)據(jù)輸出給各顯示驅動電路，特別是當系統(tǒng)運行異常時，根據(jù)系統(tǒng)運行異常報警信號，驅動報警燈閃爍。

2．4驅動子程序

驅動子程序主要負責生成步進電機驅動器所需要的信號。當上行鍵或下行鍵按下，或者根據(jù)主程序運行結果，需要提升或降落周轉箱托架，主程序會調(diào)用步進電機驅動子程序。步進電機采用三相六拍工作方式，根據(jù)絲杠付螺紋間距，計算出步進電機每步進程，再根據(jù)周轉箱板間距，確定不同工況下，步進電機的正／反轉步數(shù)，這些步數(shù)保存在各相應存貯器里，供主程序調(diào)用驅動子程序時使用。圖3和圖4分別為步進電機三相六拍工作方式時驅動信號的狀態(tài)圖和時序圖。


根據(jù)以上系統(tǒng)硬件和軟件結構，制作出相應的PCB電路板和程序，同時委托機械加工企業(yè)制作出配套的機械結構。經(jīng)實際運行，表明本系統(tǒng)能很好地與自動插裝機配套協(xié)調(diào)工作，完成為下位機自動送板的任務。