一種捆扎機電路的設(shè)計

摘要：本文介紹一種捆扎機電路，給出完整的設(shè)計思路和設(shè)計過程。著重闡述硬件與軟件的設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：捆扎機 PIC16F72 IR2103

1引言

在服裝、紙箱的生產(chǎn)線上，產(chǎn)品的捆扎往往是最后一道工序，此道工序中的捆扎機設(shè)備工作狀況對生產(chǎn)有很大影響。目前普遍采用的繼電器控制加雙離合電機系統(tǒng)組成，這樣的半自動捆扎機控制系統(tǒng)故障率高。本文介紹一種由PIC16F72單片機及IR2103組成控制電機調(diào)速及停止的自動捆扎機的電路設(shè)計。

2總體方案產(chǎn)生

本設(shè)計基本思路是：以PIC16F72單片機為核心，配以小量外圍電路，充分利用單片機的各種資源，實現(xiàn)控制按鍵檢測及輸入信號處理，報警信號及顯示信號輸出，電機控制及電磁閥控制。由于整機的大部分功能由單片機實現(xiàn)，因此電路非常簡潔，單片機利用率很高，體積緊湊。由于器件體積小，可靠性高、穩(wěn)定性非常高整機基本上不需調(diào)試。系統(tǒng)組成框圖如圖1。

3硬件設(shè)計

系統(tǒng)電路的核心部分是單片機PIC16F72及由IR2103組成驅(qū)動電路，系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下幾種功能：（a）電機的調(diào)速（b）電機的剎車。

硬件電路由單片機系統(tǒng)電路部分、人機接口按鍵及輸入信號接近開關(guān)部分、LED顯示部分、E2PROM存貯器電路、電源供電回路、電機調(diào)速剎車電路、電磁閥控制電路等組成。

下面詳細介紹各部分電路：

3.1單片機系統(tǒng)：

Microchip Technology的PIC16F72是一系列低成本、高性能、8位、全靜態(tài)和基于閃存的CMOS單片機。它采用RISC架構(gòu)單周期指令，指令采用流水線技術(shù)，執(zhí)行速度快。同時PIC16F72采用了哈佛架構(gòu)，在這種架構(gòu)中，分別使用獨立的總線訪問程序和數(shù)據(jù)存儲器。與馮·諾依曼架構(gòu)相比，哈佛結(jié)構(gòu)將程序和數(shù)據(jù)存儲器分開，微處理器通常具有較高的執(zhí)行效率。

3.2LED顯示部分：

為了簡化硬件電路，數(shù)碼管顯示采用串入并出方式。芯片采用74HC595，74HC595是8位串行輸入并行輸出移位寄存器，具有高阻、高電平、低電平三種狀態(tài)。與74HC164相比，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。在數(shù)據(jù)移位過程中，數(shù)碼管不閃爍。在正常使用時SCLR為高電平（接低電平時數(shù)據(jù)清零），G為低電平（高電平時為高阻態(tài)禁上輸出）。從SER每輸入一位數(shù)據(jù)，在串行輸入時鐘SCK與輸出時鐘RCK的配合下，輸入的數(shù)據(jù)送到輸出端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。而且74HC595可以很方便實現(xiàn)級聯(lián)。

3.3按鍵和信號輸入電路

按鍵與輸入信號電路采用光耦隔離。光耦采用TLP521或者采用PC817都可以。隔離電壓達到2500Vrms。

3.4數(shù)據(jù)記憶電路

系統(tǒng)功能要求，能夠記憶電機速度，運行次數(shù)等信息。該電路由AT24C02串行E2PROM實現(xiàn)斷電記憶。

3.5單片機回路電源供電

AC220V電壓經(jīng)變壓器分成三路，一路給輸入信號，一路給單片機，一路給驅(qū)動信號，這樣輸入和單片機與輸出信號兩兩隔離，增加電路的抗干擾能力。

3.6驅(qū)動電路

驅(qū)動電路由IR2103組成，IR2103是半橋驅(qū)動器，HIN控制功率管上管，HIN輸入高電平HO就輸出高電平，但這個電平是相對VS而言的；LIN控制功率管下管，LIN輸入低電平LO就輸出低電平，但這個電平是相對COM而言的。自舉電容的作用是提供上管驅(qū)動的電源VB，上管驅(qū)動輸出端VS是高頻振蕩的，當上管導(dǎo)通時為高壓端電壓，當下管導(dǎo)通時為地電平，當VS為地電平時，由+15V經(jīng)二極管給自舉電容充電，充電電壓接近+15V，+15V同時給VB供電，當VS為高電平時，二極管截止，自舉電容放電給VB供電。通過改變HIN、LIN電平就可以實現(xiàn)電機的調(diào)速、電機的剎車。電磁閥控制比較簡單，通過MOC3041驅(qū)動可控硅來控制電磁閥。MOC3041的隔離電壓達到7500Vrm，是一個光電耦合器類型的三端雙向可控驅(qū)動器。

4軟件設(shè)計

系統(tǒng)總體程序采用C語言編寫，主要分為三部分。第一部分是：輸入、輸出口說明和系統(tǒng)變量定義。第二部分是：主程序（背景程序），它主要實現(xiàn)系統(tǒng)初始化，循環(huán)運行輸入信號及按鍵檢測，顯示程序。第三部分為：掃描處理程序，主要實現(xiàn)電機驅(qū)動輸出及電磁閥驅(qū)動輸出。掃描處理程序也可以作為主程序的一部分無需單獨列出。系統(tǒng)程序采用模塊化設(shè)計。它包含了以下幾部子程序：鍵掃描檢測子程序KSS，顯示子程序DUSP，I2C總線寫子程序WRIT，報警子程序WARN，軟件總流程圖如圖3。

5結(jié)論

本文介紹的捆扎機單片機控制系統(tǒng)，硬件結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、操作容易、維護簡單，適合在惡劣環(huán)境下工作。能大幅度提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。

參考文獻

[1]徐珠勇.閃光測速儀開發(fā).電氣自動化.2009年

[2]徐珠勇.基于LabVIEW系統(tǒng)雨刮電機測試平臺開發(fā).城市建設(shè)與商業(yè)網(wǎng)點.2009年

作者簡介：

徐珠勇（1976-9-），男，漢族，浙江臺州人，高級工程師，主要從事電子電氣研究