基于STM8S903K3的序列打螺絲夾具的軟件設(shè)計(jì)

蘇紅衛(wèi)

摘要：螺絲是緊固件的通用說(shuō)法，是日常生活中不可或缺的工業(yè)必需品，目前多數(shù)產(chǎn)品上的螺絲仍是操作工手動(dòng)鎖緊，如果需鎖緊螺絲數(shù)量較多的話，容易漏打、錯(cuò)打。該文以C語(yǔ)言為編程語(yǔ)言，圍繞以STM8S903K3為主的硬件電路功能，對(duì)序列打螺絲夾具進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明，文章首先提出了序列打螺絲夾具軟件設(shè)計(jì)的總體思路，然后對(duì)序列打螺絲夾具的主要功能函數(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)說(shuō)明，最后對(duì)軟件設(shè)計(jì)調(diào)試結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。該軟件設(shè)計(jì)在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試和實(shí)際操作，并已投入實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)際解決了螺絲數(shù)量較多時(shí)按統(tǒng)一順序鎖緊，防止錯(cuò)打、漏打的問(wèn)題，具備很大的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：軟件設(shè)計(jì)；序列夾具；順序鎖緊

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 章編號(hào)：1009-3044（2016）25-0080-03

基于STM8S903K3的序列打螺絲夾具中功能的設(shè)定、螺絲鎖緊的選擇、信息數(shù)據(jù)的處理存儲(chǔ)、加工信息的顯示、工作數(shù)據(jù)通信、報(bào)警等一系列功能是根據(jù)STM8S903K3單片機(jī)的特點(diǎn)及硬件電路的設(shè)計(jì)而通過(guò)C語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流程

開(kāi)機(jī)后，先對(duì)各硬件端口進(jìn)行初始化，然后讀取撥碼開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)確定需要鎖緊螺絲數(shù)目，之后按循序點(diǎn)亮指示燈，系統(tǒng)自檢（自檢中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音提示錯(cuò)誤）；系統(tǒng)自檢后，RESET指示燈亮，為鎖緊螺絲做好準(zhǔn)備。

需要鎖緊螺絲工作時(shí)，先用螺絲刀碰觸RESET位置，第一個(gè)螺絲位置的指示燈亮，螺絲刀碰觸到第一個(gè)螺絲的導(dǎo)柱時(shí)產(chǎn)生signal in信號(hào)輸入單片機(jī)，單片機(jī)接收后將SET置1輸出電動(dòng)起子允許工作信號(hào)，當(dāng)螺絲擰到要求的扭矩后，電動(dòng)起子控制器會(huì)發(fā)出一個(gè)BZ信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)再接收到該信號(hào)后，關(guān)閉單片機(jī)輸出信號(hào)并通過(guò)點(diǎn)亮FirstHC595SendData函數(shù)第2個(gè)螺絲的提示燈，重復(fù)上述動(dòng)作。

設(shè)計(jì)中有一個(gè)三位的撥碼開(kāi)關(guān)用來(lái)設(shè)置總螺絲的數(shù)量，例如設(shè)置為48個(gè)螺絲，那么在第48個(gè)螺絲鎖緊后，RESET指示燈亮，返回初始化狀態(tài)（此時(shí)RESET位置沒(méi)有鎖螺絲確認(rèn)信號(hào)，即只有螺絲刀觸碰到該位置后才點(diǎn)亮第1個(gè)螺絲指示燈）。

在鎖螺絲時(shí)，假如應(yīng)該鎖第3個(gè)螺絲，而實(shí)際上螺絲刀在其他螺絲位置時(shí)，此時(shí)螺絲刀不啟動(dòng)，并發(fā)出報(bào)警聲音提示錯(cuò)誤。

程序設(shè)計(jì)總流程圖如圖1所示：

1.2 硬件初始化操作

系統(tǒng)的硬件進(jìn)行初始化包括系統(tǒng)時(shí)鐘配置初始化Clock_init（）、指示燈端口初始化GPIO_LEDInit（）和功能端口（編碼器端口、蜂鳴器端口、BZ端口、SET端口、RESET端口、Signal In端口、功能選擇端口、74HC595端口）初始化General_IO_init（）。截取程序段如下：

void General_IO_init（void）

{ /**編碼器端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOB，GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3， GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT）；

GPIO_Init（GPIOC，GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5，GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT）；

GPIO_Init（GPIOE， GPIO_PIN_5，GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT）；

/**蜂鳴器端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOA， GPIO_PIN_1， GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST）；

/**BZ端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOC， GPIO_PIN_6， GPIO_MODE_IN_PU_IT）； /**改為中斷方式**/

/**SET端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOC， GPIO_PIN_7， GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST）；

/**ER BZ端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOB， GPIO_PIN_5， GPIO_MODE_IN_PU_IT）； /**改為中斷方式**/

/**RESET端口初始化---RESET螺絲刀控制器**/

GPIO_Init（GPIOB， GPIO_PIN_4， GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST）；

/**為了不影響PC6的中斷響應(yīng)，特意初始化沒(méi)有使用的PC0管腳**/

GPIO_Init（GPIOC， GPIO_PIN_0， GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST）；

/**signal_in端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOA， GPIO_PIN_2， GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT）；

/**功能選擇端口初始化**/ /**74HC595端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOD，GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7， GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST）；

/**Reset_IO CLKIN**/

GPIO_Init（GPIOD， GPIO_PIN_0， GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST）；

}

1.3 讀撥碼開(kāi)關(guān)的流程

程序中，利用ReadCounterNum函數(shù)讀取撥碼開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)設(shè)定值，分辨對(duì)撥碼開(kāi)關(guān)的個(gè)位、十位、百位數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和讀取。讀取個(gè)位數(shù)據(jù)程序段如下：

/**讀取個(gè)位數(shù)據(jù)**/

bit_status = GPIO_ReadInputPin（GPIOC， GPIO_PIN_2）； //DC1-8 8

if （bit_status == RESET） //SET or RESET

wCodeNum +=8； }

bit_status = GPIO_ReadInputPin（GPIOC， GPIO_PIN_3）； //DC1-4 4

if （bit_status == RESET） //SET or RESET

wCodeNum +=4；

bit_status = GPIO_ReadInputPin（GPIOC， GPIO_PIN_4）； //DC1-2 2

if （bit_status == RESET） //SET or RESET

wCodeNum +=2；

bit_status = GPIO_ReadInputPin（GPIOC， GPIO_PIN_5）； //DC1-1 1

if （bit_status == RESET） //SET or RESET

wCodeNum +=1；

對(duì)于十位數(shù)據(jù)和百威數(shù)據(jù)的讀取流程與個(gè)位數(shù)據(jù)的讀取一致，只是對(duì)應(yīng)位數(shù)據(jù)不同，十位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)位數(shù)據(jù)分別是128、64、32、16，百位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)位數(shù)據(jù)分別是2048、1024、512、256。

1.4 Signal in 信號(hào)的處理

Signal in 信號(hào)的處理通過(guò)TimeDo函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。TimeDo函數(shù)中，每500ms掃描一次signal in信號(hào)，如果signal in信號(hào)來(lái)自RESET銅柱，那么保存銅柱位置，關(guān)閉蜂鳴器，并且點(diǎn)亮第一個(gè)螺絲位置的指示燈；如果signal in信號(hào)來(lái)自第1-47個(gè)螺絲，那么置位SET信號(hào)，關(guān)閉蜂鳴器，開(kāi)啟電動(dòng)起子開(kāi)始鎖緊螺絲，如果signal in信號(hào)來(lái)自第48個(gè)螺絲，就點(diǎn)亮RESET銅柱位置的指示燈；另外，從硬件設(shè)計(jì)中我們可知，Signal in 信號(hào)是當(dāng)電動(dòng)起子碰觸治具板上螺絲孔位置的銅柱產(chǎn)生的，如果電動(dòng)起子碰觸錯(cuò)誤位置的螺絲孔位置的銅柱則開(kāi)啟蜂鳴器發(fā)出報(bào)警提示的聲音，比如，當(dāng)前待打螺絲位置為2，如果電動(dòng)起子碰觸螺絲孔2位置以外的銅柱，則蜂鳴器發(fā)出報(bào)警提示音，提醒操作人員打錯(cuò)螺絲位置。其程序流程圖如圖2所示。

1.5 BZ信號(hào)的處理流程

BZ信號(hào)的處理流程如圖2所示。螺絲鎖緊到位后電動(dòng)起子控制器發(fā)出BZ信號(hào)，MCU控制模塊接受到BZ信號(hào)后進(jìn)入中斷處理子程序中，中斷處理程序包括關(guān)中斷、SET信號(hào)清零、關(guān)閉電動(dòng)起子，如果鎖緊的螺絲是1-47個(gè)，那么點(diǎn)亮下一個(gè)位置螺絲的指示燈，如果鎖緊的螺絲是最后一個(gè)即第48個(gè)，那么點(diǎn)亮RESET指示燈，然后開(kāi)中斷為下一個(gè)signal in信號(hào)的讀取做好準(zhǔn)備。

1.6 74HC595數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的讀取

通過(guò)HC595SendData函數(shù)可發(fā)送1到6個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)用來(lái)點(diǎn)亮和關(guān)閉對(duì)應(yīng)個(gè)螺絲位置的指示燈、獲取某個(gè)位置螺絲是否有電動(dòng)起子的輸入信號(hào)，最終將串行輸入數(shù)據(jù)并行輸出。傳送1個(gè)字節(jié)的流程如圖3所示。

2 程序下載調(diào)試

本設(shè)計(jì)所使用的編譯環(huán)境是ST Visual Develop，編譯環(huán)境開(kāi)發(fā)界面如圖4所示。程序使用ST-LINK工具下載，下載軟件是ST Visual Programmer，程序下載界面如圖5所示。

程序調(diào)試過(guò)程中，還有個(gè)bug在里面，BUG： 當(dāng)打完第一個(gè)銅柱對(duì)應(yīng)的螺絲的時(shí)候，在打第二個(gè)螺絲時(shí)出現(xiàn)告警提示音，通過(guò)DEBUG程序發(fā)現(xiàn)，在處理完前面打螺絲流程時(shí)遺漏了保存當(dāng)前所打螺絲銅柱位置信息，導(dǎo)致后面判斷中出現(xiàn)位置錯(cuò)誤而開(kāi)啟蜂鳴器進(jìn)行告警提示。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文以C語(yǔ)言為編程語(yǔ)言，圍繞以STM8S903K3為主的硬件電路功能，對(duì)序列打螺絲夾具中功能的設(shè)定、螺絲鎖緊的選擇、信息數(shù)據(jù)的處理存儲(chǔ)、加工信息的顯示、工作數(shù)據(jù)通信、報(bào)警等一系列功能進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明。該軟件設(shè)計(jì)在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試和實(shí)際操作，并已投入實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)際解決了螺絲數(shù)量較多時(shí)按統(tǒng)一順序鎖緊，防止錯(cuò)打、漏打的問(wèn)題并且具備提示、報(bào)警等功能，從實(shí)踐結(jié)果和參數(shù)來(lái)看，該裝置很好地解決了生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，具備很大的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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