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雨辰教育工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）题目：贴标机械手运动控制系统设计专业：自动化（数控技术应用）班级：学号：学生姓名：指导教师：起迄日期：设计地点：实验楼_GraduationDesign(Thesis)TheDesignOfLabelingManipulatorControllerByCAIWeitingSupervisedbyAssociateProf.HUAMaofaDepartmentofAutomationEngineeringNanjingInstituteofTechnologyJune,2007南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）II摘要本文概述了母导线的结构型式，使用范围以及选型，及其自动检测系统的组成和控制流程，着重介绍了贴标机运动控制系统的设计和功能实现。贴标机运动控制系统选用MCS-51系列单片机8031作为CPU，外部扩展了程序存储器和数据存储器，用于存储控制系统监控程序和数据，并设计了LED显示电路、手动键盘和编辑键盘。控制步进电机转动的脉冲信号，采用光电隔离输出，提高了系统的可靠性。另外还设计了与本控制系统相配套的步进驱动电路。在该驱动电路中，选用89C2051作环行分配器件，电路简单易于进行相序分配。本驱动电路为恒流斩波电路，能将电机绕组电流恒定，电路简单,工作可靠。文中绘出了驱动的电路原理图，给出了四相步进电机的正转反转的程序设计流程图和主要的控制程序，最后介绍了Protel99SE在电路设计中的应用，指出了设计中出现的问题，并提出了具体的解决方法。关键词：母导线贴标机；单片机控制；步进驱动电路；南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）IIIAbstractInthispaper,thestructure,usageandcompositionoftheautomatictestingsystemandthecontrolflowofthebusbarwereintroducedbriefly,andthemotioncontrolofthelabelingmachineisemphasizedandrealized.Inthesystemdeveloped,a51seriesMCU,8031,isusedasthecontroller,anddatamemorizer,programmemorizer,LEDdisplayingcircuit,keyboardcircuitandotherfunctionmodulearecompleted.Opticalcouplerusedinthepulsegenerationandtransmission,thesystemreliabilityispromotedgreatly.Furthermore,a89C2051isusedinthephaseconversionofthestepmotor,thesystemgotsimplified.Theschematicdiagramofthedriver,theflowchartofmotionofthe4-phasestepmotorandmainprogramofthecontrollerispresentedindetail.Intheendofthispaper,theapplicationofprotel99seinthesystemdevelopment,problemsencounteredduringthedesign,issummarizedandsolutionindetailisadvisedKeywords:thebusbarlabelingmachine;Microcontrollercontrol;stepmotordriver南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）IV目录第一章绪论………………………………………………………………11.1引言……………………………………………………………………....11.2选题背景与意义………………………………………………………....21.3研究现状………………………………………………………………....21.4本文的结构………………………………………………………………3第二章母导线参数检测系统简介………………………………………42.1母导线简介……………………………………………………………....42.2母导线分类……………………………………………………………....42.3母导线基本结构…………………………………………………………42.4自动检测系统组成………………………………………………………62.5自动检测系统控制流程…………………………………………………7第三章贴标机运动控制系统电路设计………………………………103.1贴标机运动机构概述…………………………………………………...103.2贴标机运动控制方案拟定……………………………………………...113.2.1总体方案设计……………………………………………………..113.2.2贴标机控制系统设计……………………………………………..113.3CPU选择及其外围电路设计…………………………………………...123.3.1单片机8031简介………………………………………………....123.3.2单片机8031的时钟及复位电路………………………………....133.4存储器扩展电路设计…………………………………………………...133.4.1程序存储器的扩展………………………………………………..133.4.2数据存储器的扩展………………………………………………..143.5显示电路设计…………………………………………………………...173.5.1LED显示器简介…………………………………………………...173.5.2LED显示电路……………………………………………………...173.6键盘扩展电路设计……………………………………………………....183.6.1编辑键盘接口芯片选择…………………………………………...183.6.2编辑键盘电路……………………………………………………...203.6.3手动键盘电路……………………………………………………...203.6.4编辑键盘流程图…………………………………………………...213.7输入/输出信号接口扩展电路设计……………………………………...21南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）V3.7.1步进电机控制信号接口电路………………………………………213.7.2开关量输入/输出信号接口电路…………………………………...213.8地址译码电路设计……………………………………………………….223.8.1译码电路……………………………………………………………223.8.2译码地址……………………………………………………………24第四章步进电机驱动电路设计…………………………………………254.1步进电机简述…………………………………………………………….254.2步进电机的控制原理…………………………………………………….254.3相序分配电路设计……………………………………………………….264.3.1相序分配电路………………………………………………………264.3.2相序分配软件………………………………………………………274.4功率放大电路设计……………………………………………………….29第五章贴标机械手运动控制系统的原理图及PCB图绘制………325.1用Protel99SE进行电路设计的基本步骤……………………………..325.1.1电路原理图设计的步骤……………………………………………325.1.2印刷电路板设计的步骤…………………………………………….325.2电路原理图设计…………………………………………………………..335.3印刷电路板的设计………………………………………………………..335.4设计中的问题及解决方法………………………………………………………35第六章总结………………………………………………………………361、论文总结…………………………………………………………………362、感谢………………………………………………………………………36致谢…………………………………………………………………………38参考文献………………………………………………………………………39附录A：英文资料………………………………………………………………..40附录B：英文资料翻译…………………………………………………………..45附录C：硬件设计原理图与PCB图…………………………………………….49附件：毕业论文光盘资料南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）1第一章绪论1.1引言人类已经进入电气化时代，人们借助电气技术实现了自动控制机械、自动生产线甚至自动工厂，并大大地发展了自动控制理论。在单片机出现后，计算机成为广大工程技术人员现代化技术革新、技术革命的武器。目前，计算机在工业控制领域中得到最广泛的应用，各种机电设备都竞相引入单片机构成各种控制器、控制系统以及相应的多机系统和网络系统。而本课题母导线贴标机控制系统，就是通过外扩键盘、显示和输入/输出接口等单元，满足母导线自动贴标功能的单片机系统。作为一名将成为电子、电气工程技术人员的自动化专业毕业生，了解和掌握单片机及其控制系统是非常必要的。目前，主要的自动贴标技术有三种:1“吸贴法”(或“气吸法”)这是最普通的贴标技术.当标签纸离开传送带后，分布到真空垫上，真空垫连接到一个机械装置的末端。当这个机械装置伸展到标签与包装件相接触后，就收缩回去，此时就将标签贴附到包装件上。这种技术可靠地实现正确地贴标，且精度高，这种方法对于产品包装件的高度有一定变化的顶部贴标，或对于难于搬动的包装件侧面贴标是非常适用的，但是它的贴标速度较慢。2“吹贴法”（或“射流法”)这种技术的某些运作方式是与上述吸贴法相似的，就是将标签放置到真空表面垫上固定，直到贴附动作开始为止。但在本方法中真空表面是保持不动的，标签固定和定位在一个“真空栅”上，“真空栅”为一个上面具有几百个小孔的平面，这些小孔是用来维持形成“空气射流”的。由这些“空气射流”吹出一股压缩空气，压力很强，使真空栅上标签移动，让它贴附到被包装物品上.这是一项稍具复杂性的技术，它具有较高的精度和可靠性。3“擦贴法”(或“刷贴法”)第三种贴标方法称为同步贴标法，也可称作“擦贴法”、“刷贴法”或“接触粘贴法”。在贴标时，当标签的前缘部分粘附到包装上后，产品就马上带走标签。在这一种贴标机中，只有当包装件通过速度与标签分配速度一致时，这种方法才能成功。这是一项需要维持连续作业的技术。此外，为使标签的贴附满足完整恰当的要求，像刷子或滚筒那样的第二套装置也是不可缺少的。南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）21.2选题背景与意义近年来，随着市场竞争的日益激烈，人们对产品外包装的要求越来越高。在包装件或产品上加上适当的标签，不仅可以清晰地表示出产品的商标、主要参数、使用说明等信息，而且美观的产品标签还有助于提升公司形象，促进产品的销售。自动贴标机是在包装件或产品上加上标签的一种自动化设备。目前所使用的贴标机中，多采用步进电机或伺服电机，结构和控制较复杂，制造成本较高。采用气动技术，不仅可以做到机械结构简单，而且具有绿色环保、防火、防爆、耐高温等特点，同时输出力及输出速度易于调节，可以最大限度地保护包装物品。因此，研究和开发基于气动技术的自动贴标机，具有实用价值。自动贴标机具有以下特点:1)一般结构复杂，运动速度快，动作精度高。为满足性能要求，对零件的刚度要求和表面质量等都有较高的要求。2)用于食品和药品的包装机要便于清洗，与食品和药品接触的部位要用不锈钢或经化学处理的无毒材料制成。3)进行包装作业时的工艺力一般都较小。4)一般都采用无级变速装置，以便灵活调整速度、调节生产能