基于8051单片机的电阻成型机设计

摘要 提出了一种基于光电传感器、步进电机和80C51单片机的电阻成型机的设计方案，对基于单片机的电阻成型机能，通过光电传感器检测已加工电阻，利用单片机对加工电阻自动计数及实时显示，并通过单片机发出控制信号，实现电阻成型，其性能稳定、检测的数据准确。
关键词 电阻成型机；单片机控制；自动计数；光电传感器

    在电子产品生产过程中，通常需要在电阻或二极管焊接前对其进行成型处理，即对电阻或二极管的引脚进行剪切和折弯。传统的人工电阻成型方法效率低、形状不规则、成本高。虽然目前市场上手摇式电阻成型机，能有效地实现电阻成型，但不能对已加工电阻数量进行实时显示，并按数量需求生产电阻。设计通过光电传感器采集产品数量信息，然后把采集到的信号传送给单片机，信号经过单片机的运算处理后，将已经加工的电阻数量将通过液晶屏显示，当计数值与设定值相等时单片机输出控制信号结束生产，文中提出的设计方案计数准确、检测速度快、实用性强。

1 电阻成型机的组成和工作过程
1．1 电阻成型机的组成
    文中电阻成型机主要由控制器和机械传动装置两部分组成，控制器包括单片机控制电路板、控制按钮、键盘、液晶显示屏、光电计数传感器、直流无刷电机、步进电机及其驱动器；机械传动装置主要由送料机构、传动机构、剪料机构、成型机构、卷残带机构组成，送料机构可以使带状电阻整齐地到达传动机构，传动机构通过轮齿驱动带状电阻前进到剪切位置和成型位置，剪料机构能按照电阻引脚需要的长度进行引脚剪切，成型机构主要负责把剪切后的电阻引脚按照形状要求进行折弯，卷残带机构能有效地完成剪切后残留胶带的收集，避免由于残带过多而堆积对机器的运转产生干扰。其结构如图1所示。

1．2 电阻成型机的工作过程
    准备阶段：首先根据电阻大小和引脚折弯长度要求，分别调节传动机构的轮齿间距和成型机构的挡板间距，然后接通电源使控制柜处于带电状态，通过键盘设定待加工电阻数量，最后把待加工带状电阻装入送料机构。
    工作阶段：电机通过联轴器连接传动轴，当闭合步进电机开关后，电机驱动传动轴运动，并使通过键和锁紧螺钉固定在传动轴上的传动机构轮齿做旋转运动，带状电阻在传动机构轮齿作用力的带动下向前运动到达剪切位置，电阻两端多余引脚被滚刀切断，其中剪切后多余的胶带由卷残带机构收集，剪切后的电阻则在传动机构轮齿作用力的带动下继续向前运动到达成型工位，电阻两端引脚在成型机构的作用下两引脚被折弯，折弯后的电阻触发光电传感器，光电计数传感器信号再将信号传送至单片机，经过单片机处理后，已加工数量通过液晶屏显示，当已加工数量等于开始键盘设定的数量时，机器停止运转。

2 控制系统设计
    系统硬件从功能模块上可分为5部分：单片机模块、数量显示模块、键盘控制模块、计数电路、执行电路。系统硬件系统框图如图2所示。

2．1 STC89C52RC单片机及最小系统
    Atmel公司的生产的89C51单片机是一种低功耗／低电压、高性能的8位单片机，它采用CMOS和高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，单片机最小系统包括振荡电路和复位电路两部分，振荡电路采用12MHz晶振，一个机器周期T1=12／fose= 1μs，复位电路采用手动复位，当按下RESET键时，电阻R1、R2接通5 V电源，此时R2分得电压大约为4 V，为高电平，即置单片机RST脚为高电平，单片机复位。
2．2 光电传感器检测选用
    电传感器按工作方式的不同分为槽型、对射型、反光板型及漫反射型。该系统中采用一种集发射器和接收器于一体的漫反射式光电传感器，当成型电阻经过时，电阻将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关产生了开关信号。因为电阻表面光亮，反光率高，所以漫反射式的光电传感器是首选的检测模式。
2．3 键盘控制模块
    矩阵式结构的键盘显然比直接法复杂，识别也更复杂，但在键盘中按键数量较多时，为减少I／O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。由于需要较多按键进行输入控制，所以选用矩阵式键盘并采用行扫描法进行按键识别。
2．4 步进电机驱动器
    TA8435H是东芝公司生产的单片正弦细分二相步进电机驱动专用芯片，TA8435H可以驱动二相步进电机，且电路简单，工作可靠该芯片具有以下特点：(1)工作电压范围宽。(2)具有整步、半步、1／4细分、1／8细分运行方式可供选择。(3)具有正／反转控制功能。(4)采用脉宽调制式斩波驱动方式。

3 控制系统软件设计
    根据硬件电路的连接和系统功能的要求，软件主要包括：主程序、键盘处理程序、参数设定子程序、显示子程序和采样子程序。首先将进行初始化，然后进入显示子程序，在此期间进行光电传感器开关信号采集、处理并传给单片机，然后进行按键扫描判断有无按键，如果有，则设定参数即输入加工数目，若无则返回显示。其程序流程图如图3所示。

    其中主程序主要完成系统初始化，读键盘，判断，调用程序模块和循环过程等操作，是整个软件的主体。参数的设定采用按键输入方式，即通过按键输入。键盘处理程序采用查询方法，为避免误操作，采用软件延时去抖处理，即检测到键盘闭合后延时20 ms，再检测一次，仍闭合则认为键是闭合的，否则不予处理。显示子程序包括：写显示RAM命令字90 H；取待显示数据转换为段选码写入显示RAM中；一次写入8个待显示数据计数器等。

4 结束语
    基于单片机的电阻成型机能通过光电传感器检测已加工电阻，利用单片机对加工电阻自动计数并实时显示，通过单片机发出控制信号，实现电阻成型，其性能稳定、检测数据准确。