1、 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 _ Graduation Design (Thesis)The Design Of Labeling Manipulator ControllerByCAI WeitingSupervised byAssociate Prof. HUA MaofaDepartment of Automation EngineeringNanjing Institute of TechnologyJune, 20
2、07南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）I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
3、,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Protel 99 SE 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）IIAbstractIn this paper, the structure, usage and composition of the automatic testing system and the control flow of the bus bar
4、 were introduced briefly, and the motion control of the labeling machine is emphasized and realized. In the system developed, a 51 series MCU, 8031, is used as the controller, and data memorizer, program memorizer, LED displaying circuit, keyboard circuit and other function module are completed. Opt
5、ical coupler used in the pulse generation and transmission, the system reliability is promoted greatly. Further more, a 89C2051 is used in the phase conversion of the step motor, the system got simplified. The schematic diagram of the driver, the flow chart of motion of the 4-phase step motor and ma
6、in program of the controller is presented in detail. In the end of this paper, the application of protel 99se in the system development, problems encountered during the design, is summarized and solution in detail is advisedKeywords: the bus bar labeling machine; Microcontroller control; step motor
7、driver南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）III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113.3 CPU 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
8、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.173.5.1 LED 显示器简介 .173.5.2 LED 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）IV3.7.1 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.
9、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 Protel 99 SE 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
10、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）0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
11、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
12、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，
13、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）11.2 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
14、，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、调节生产能力。5)特殊类型的专业机械，种类多，生产数量有限。随着各种贴标技术的深入发展，贴标机正向着以下几个发展方向:1)高生产率、高可靠性、高精度、好的柔性和灵活性，注重成套性和配套性;2)自动化
15、程度不断提高，过去的手工半手工的复杂作业，己被半自动或自动的贴标机所取代，且逐渐向控制智能化的方向发展;3)先进的机电技术和新元件被综合应用于贴标机中，并通过采用先进的设计方法提高产品设计质量，缩短制造周期。贴标机作为包装生产线的一个重要组成部分，直接影响到包装质量，因此要努力提高贴标质量，根据贴标要求从设计、制造、装配、调试等方面综合考虑，以较低的成本满足贴标机的功能要求。1.3 研究现状目前国内母导线技术参数的测定还是由人工完成，其自动检测技术在国内还是个空白。随着社会的发展，人工检测技术远远不能满足社会对生产率的要求，采用自动检测技术并配备自动化检测装置将大大提高企业生产的效率，减南京工
16、程学院自动化学院本科毕业设计（论文）2少人员的投入，将会给企业带来广阔的市场前景和显著的社会效益。1.4 本文的结构本文以贴标机械手的研发工程项目作为应用背景，对 8031 单片机的扩展技术、步进电机的恒流斩波技术进行了研究。全文共分为六章，各章的主要内容如下：第一章扼要地介绍了母导线、自动贴标机的概念、特点与相关研究背景；第二章研究了母导线参数检测系统；第三章对贴标机进行了研究，给出了外部扩展电路的控制方案，并讨论了单片机的扩展相关外部电路的设计方法；第四章对步进电机进行了研究，给出了四相八拍步进电机的控制方案，并讨论了步进电机驱动电路的设计方法；第五章介绍了用 Protel 99SE 绘制
17、原理图的过程其中遇到的问题及解决方法。第六章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）3第二章 母导线参数检测系统简介2.1 母导线简介母 线 是 一 种 可 与 几 条 电 路 分 别 连 接 的 低 阻 抗 导 体 ； 母 导 线 由 绝 缘 材 料 包裹 的 几 条 并 排 母 线 加 上 金 属 外 壳 封 装 而 成 。 母 导 线 是 低 压 供 电 系 统 中 负 责 传输 电 能 、 分 配 电 能 的 一 种 新 型 的 配 电 设 备 ， 由 于 母 导 线 具 有 载 流 能 力 大 、 防护 等 级 高 、 分
18、配 电 能 方 便 、 安 全 可 靠 等 优 点 是 替 代 传 统 的 电 缆 和 电 缆 桥 架 输配 电 系 统 的 更 新 换 代 产 品 ,尤 其 在 大 电 流 输 送 电 方 面 母 导 线 居 于 主 导 地 位 ，其 输 电 能 力 在 200A 5000A, 母 导 线 由 许 多 个 直 线 单 元 和 若 干 个 弯 曲 单 元连 接 组 成 。 与 传 统 的 电 缆 配 电 方 式 比 较 ， 母 导 线 具 有 体 积 小 、 输 送 电 流 大 、安 全 可 靠 、 拆 装 方 便 、 基 建 与 配 电 施 工 互 不 相 扰 ， 一 次 投 资 可 反 复
19、 使 用 等 优点 ， 是 一 种 理 想 的 配 电 产 品 。 母 导 线 的 安 装 可 直 接 从 变 压 器 接 到 低 压 配 电 柜 ，也 可 以 从 低 压 柜 直 接 接 到 配 电 系 统 作 为 配 电 干 线 线 路 。2.2 母导线分类母 导 线 主 要 有 三 相 三 线 制 、 三 相 四 线 制 和 三 相 五 线 制 ， 其 中 又 有 单 通 道和 双 通 道 之 分 ， 截 面 如 图 2.1 所 示 。 按 制 造 工 艺 和 用 途 ， 又 可 以 分 为 ： 密集 型 母 导 线 、 空 气 型 母 导 线 、 高 性 能 型 母 导 线 、 耐 火
20、 型 母 导 线 、 防 水 型 母 导线 、 绝 缘 型 母 导 线 ； 按 其 外 壳 材 料 分 为 钢 外 壳 、 铝 合 金 外 壳 和 钢 铝 混 合 外壳 母 导 线 ； 按 其 导 体 材 料 分 有 铜 导 体 和 铝 导 体 母 导 线 等 。2.3 母 导 线 基 本 结 构（1）外 壳 母 导 线 外 壳 由 优 质 钢 和 铝 组 成 ， 以 减 少 磁 滞 涡 流 损 耗 ， 完 成面 喷 涂 灰 色 环 氧 树 脂 ， 对 外 表 加 以 保 护 。 母 导 线 外 壳 完 全 封 闭 以 免 机 械 损 伤和 灰 尘 积 聚 ， 而 且 采 用 50%容 量 的
21、 整 个 外 壳 铝 质 接 地 导 体 ， 由 于 这 导 体 是母 导 线 外 壳 的 一 部 分 ， 当 发 生 高 容 量 的 接 地 故 障 时 ， 可 有 效 接 地 和 保 护 整 个系 统 。（2）连 接 装 置 母 导 线 的 连 接 装 置 是 使 用 螺 栓 ， 其 材 料 为 高 强 度 钢 、 弹簧 垫 片 为 宽 沿 以 确 保 压 力 在 整 个 受 压 面 上 的 均 匀 分 布 ， 螺 栓 为 双 头 设 计 ， 有力 矩 指 示 （ 81108Nm） ， 处 于 地 电 位 ， 在 母 线 全 部 检 测 后 扭 断 力 矩 螺 栓 ，南京工程学院自动化学院
22、本科毕业设计（论文）4以 达 到 压 紧 力 矩 。 800A 及 以 上 的 母 导 线 可 以 在 不 影 响 邻 母 导 线 段 的 情 况 下 ，拆 除 一 段 ， 也 可 以 在 要 求 电 气 隔 离 的 情 况 下 ， 拆 除 连 接 装 置 。（3）母 线 母 线 采 用 表 面 度 银 的 铜 排 作 为 导 电 材 料 。 导 电 排 的 外 表 面 均采 用 B 级 130聚 脂 胶 片 以 达 到 长 期 绝 缘 效 果 。 在 额 定 负 载 电 流 下 ， 母 线 槽内 任 何 一 点 的 温 升 不 应 高 出 周 围 环 境 55C。 800A 及 意 识 的
23、直 线 馈 线 和 插入 式 母 导 线 为 三 明 治 结 构 ， 除 开 口 处 ， 其 余 部 分 母 线 各 层 无 空 间 存 在 ， 防 止烟 囱 效 应 。（4）插 接 口 每 条 标 准 插 接 母 导 线 为 3.05m 长 ， 在 每 条 母 导 线 两 个 侧面 均 有 插 接 口 ， 插 接 口 上 有 活 页 门 作 保 护 ， 插 接 口 间 距 为 610mm。 在 插接 箱 安 全 插 入 之 前 应 使 检 查 开 口 方 便 可 行 ， 明 确 标 注 插 接 口 母 线 的 相 序 。1234567 a) b)c） d）图 2.1 母 导 线 截 面 图1
24、绝 缘 垫 块 2固 定 螺 栓 3导 电 排 4绝 缘 层 5侧 板 6盖 板7外 壳 螺 栓母 导 线 结 构 （ 图 2.2） ： 由 绝 缘 垫 块 （ 酚 醛 塑 料 ） 、 固 定 螺 栓 、 导 电 排 、绝 缘 层 （ 聚 四 氟 乙 烯 ） 、 侧 板 、 盖 板 和 外 壳 螺 栓 等 部 件 组 成 。母 导 线 应 用 范 围 广 ， 适 用 于 高 层 建 筑 、 多 层 工 业 工 房 、 机 床 密 集 的 车 间 、南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）5产 品 工 艺 多 变 的 车 间 、 老 车 间 和 厂 房 的 改 造 ， 以 及 各 种 实 验
25、室 、 展 览 馆 、 体育 馆 、 宾 馆 等 场 所 作 电 力 馈 电 和 配 电 使 用 。 可 以 应 用 于 多 个 行 业 的许 多 场 合 ； 防 护 等 级 高 ， 可 广 泛 应 用 于 室 内 、 户 外 、 地 下 、 水 中 和 含 有 腐 蚀性 气 体 等 特 殊 环 境 中 。图 2.2 母 导 线 结 构母 导 线 的 相 关 技 术 参 数 执 行 GB7251.2 的 相 关 规 定 。 其 主 要 参 数 有 ： 额定 电 流 及 电 压 ， 介 电 性 能 ， 绝 缘 电 阻 ， 结 构 强 度 和 防 护 等 级 等 ， 产 品 型 号 标识 如 图
26、2.3 所 示 。 母 导 线 的 参 数 性 能 要 求 达 到 ：1） 母 导 线 保 证 在 额 定 工 作 电 流 及 110%的 额 定 电 压 下 长 期 正 常 作 。2） 母 导 线 单 元 应 承 受 交 流 2500V（ 有 效 值 ） 的 工 频 耐 压 ， 历 时 1min无 击 穿 或 闪 络 现 象 。3） 母 导 线 单 元 相 与 相 之 间 及 外 壳 之 间 的 绝 缘 电 阻 均 不 低 于 20 欧 姆 。4） 母 导 线 2m 长 度 中 间 能 承 受 2m 母 导 线 本 身 重 量 加 90kg 的 静 负 荷 ，不 影 响 其 性 能 ， 母
27、导 线 连 接 处 能 承 受 1.5m 母 导 线 重 量 加 90kg 的 静 负 荷 ，不 影 响 其 性 能 。5） 防 护 等 级 为 IP40。图 2.3 母 导 线 产 品 型 号2.4 自动检测系统组成母 导 线 自 动 检 测 系 统 主 要 由 一 个 上 位 机 （ PC） 、 运 动 控 制 系 统 （ 或 称南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）6下 位 机 ） 、 母 导 线 参 数 检 测 系 统 、 贴 标 机 、 气 压 系 统 、 辅 助 动 作 执 行 结 构 、包 装 机 构 、 定 位 机 构 、 步 进 驱 动 系 统 等 组 成 ， 并 配 备
28、 了 相 关 的 传 输 机 构 、 打印 机 等 ， 如 图 2.4 所 示 。图 2.4 自 动 检 测 系 统 的 组 成上 位 机 （ PC） 主 要 负 责 母 导 线 自 动 检 测 系 统 的 总 体 控 制 ， 控 制 下 位 机 、接 收 检 测 系 统 检 测 数 据 、 打 印 检 测 结 果 及 控 制 贴 标 机 贴 标 。 下 位 机 由8031 单 片 机 构 成 ， 主 要 控 制 气 缸 传 动 系 统 和 步 进 驱 动 系 统 ， 相 应 执 行 机 构单 元 根 据 控 制 系 统 发 出 的 控 制 信 号 动 作 。 贴 标 机 系 统 由 8031
29、 及 外 围 电 路组 成 ， 接 收 上 位 机 控 制 信 号 ， 控 制 贴 标 机 械 手 ， 抓 取 打 印 机 打 印 的 标 签 并 粘贴 到 母 导 线 外 壳 上 。 定 位 机 构 是 由 气 缸 驱 动 的 。2.5 自动检测系统控制流程上位机打印机 下位机 检测系统气压传动系统 功率放大系统步进驱动系统测试台 母导线执行机构（气缸）贴标机母导线包装机构 定位机构南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）7检测平台传送电机启动检测台母线槽纵向定位缸升起母线槽传送电机停止左端侧向定位缸启动右端侧向定位缸启动连接绝缘强度检测仪两检测头移动检测并将检测结果发送给上位机检测完后回
30、起点连接检测电阻的微欧计两检测头移动检测并将检测结果发送给上位机开始Y左、右端侧向定位缸到位？母线槽纵向到位？ANYN南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）8两个检测头回原点前后检测头侧向定位缸退回检测台纵向定位缸退回检测台传送电机启动包装台传送电机启动包装台纵向定位缸升起母线槽离开检测台后检测台电机停转母线槽到达包装台后包装台电机停转发信给上位机启动贴标机贴标贴标结束后，包装气缸升起延时，包装定位缸退回包装缸退回结 束A图 2.5 自动检测系统控制流程图南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）9第三章 贴标机运动控制系统电路设计3.1 贴标机运动机构概述贴 标 机 是 一 个 三 坐
31、标 机 构 ， 由 X 轴 （ 横 向 运 动 ） 、 Y 轴 （ 垂 直 运 动 ） 、Z 轴 （ 纵 向 运 动 ） 组 成 ， 三 个 轴 分 别 由 三 个 步 进 电 机 驱 动 ， 通 过 机 械 传 动 装置 ， 控 制 母 导 线 贴 标 机 贴 标 机 械 手 的 运 动 ， 实 现 粘 贴 标 签 的 具 体 动 作 ， 贴 标机 运 动 机 构 如 图 3.1 所 示 。 其 中 贴 标 机 械 手 由 一 个 两 位 三 通 电 磁 阀 （ 图 中未 画 出 ） 控 制 的 薄 膜 气 缸 、 抽 风 扇 和 压 标 头 等 机 械 部 件 组 成 。 通 过 抽 风
32、扇 抽风 ， 形 成 负 压 吸 附 标 签 。 贴 标 机 械 手 在 三 坐 标 方 向 移 至 母 导 线 外 壳 表 面 ， 薄膜 气 缸 上 腔 进 气 ， 压 标 头 伸 出 将 标 签 压 贴 在 母 导 线 外 壳 表 面 上 。Y21XZ63457图 3.1 贴 标 机 运 动 机 构 示 意 图1X 向 步 进 电 机 2Y 向 步 进 电 机 3薄 膜 气 缸 4吸 标 风 扇 5贴 标 机 械 手 6压 标 头 7Z 向 步 进 电 机3.2 贴标机运动控制方案拟定南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）103.2.1 总体方案设计如 图 3.2 所 示 ， 选 用
33、8031 单 片 机 作 为 CPU， 扩 展 控 制 系 统 ， 输 出 分 别控 制 X 轴 、 Y 轴 和 Z 轴 方 向 步 进 电 机 脉 冲 信 号 ， 经 光 电 耦 合 器 输 出 ， 由89C2051 单 片 机 对 各 轴 正 反 转 脉 冲 进 行 相 序 分 配 ， 利 用 恒 流 斩 波 电 路 对 环 型分 配 后 的 信 号 进 行 放 大 ， 形 成 控 制 步 进 电 机 的 四 相 驱 动 信 号 ， 最 终 实 现 对 各轴 步 进 电 机 的 控 制 。贴标机控制系统光耦光耦光耦贴标头开关量输出接口X 轴相序分配 X 轴驱动器 X 轴步进电机Y 轴相序分
34、配 Y 轴驱动器 Y 轴步进电机Z 轴相序分配 Z 轴驱动器 Z 轴步进电机图 3.2 总 体 控 制 方 案 框 图南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）11图 4.2 相 序 分 配 电 路 图4.3.2 相序分配软件相 序 分 配 采 用 中 断 方 式 。 根 据 相 序 分 配 电 路 和 步 进 电 机 脉 冲 分 配 表 ,设 计 相 序 分 配 主 程 序 流 程 图 （ 图 4.3） 和 中 断 程 序 流 程 图 （ 图 4.4） ， 再 根据 流 程 图 ， 编 写 相 序 分 配 程 序 。图 4.3 相 序 分 配 主 程 序 流 程 图开始初始化等待中断南京工程
35、学院自动化学院本科毕业设计（论文）12图 4.4 步进电机相序分配中断流程图相 序 分 配 参 考 程 序 如 下 ：ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0ORG 0030HMAIN: SETB EX0 ； 允 许 外 部 中 断 0 中 断SETB IT0 ； 选 择 边 沿 触 发 方 式SETB EA ； CPU 开 中 断MOV 20H, #10HMOV 21H, #30H开始正转？末地址？ 首地址？指针+1 指针置首址 指针置末址 指针-1取该指针对应相序字模输出相序字模返回NYNYN Y关中断开中断南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）13MO
36、V 22H, #20HMOV 23H, #60HMOV 24H, #40HMOV 25H, #C0HMOV 26H, #80HMOV 27H, #90HMOV RO, #20HHERE: SJMP HEREINT0: CLR EAJB P3.3, ZRUNFRUN: CJNE R0, #20H, U1 ； 反 转MOV R0, #27HSJMP L2U1: DEC R0SJMP L2ZRUN: CJNE R0, #27H, L1 ； 正 转MOV R0, #20HSJMP L2L1: INC R0L2: MOV A, R0MOV P1, ASETB EARETI本毕业设计包含了论文文档和 CA
37、D 图纸；毕业设计文档使用 Word 2003 撰写；图纸类型AutoCAD2010.dwg。完整图纸和论文请联系雨辰教育。QQ:1334095854 TEL:151380038614.4 功率放大电路设计功 率 放 大 电 路 有 单 电 压 、 双 电 压 、 斩 波 型 和 细 分 型 等 型 式 的 电 路 。 贴 标机 系 统 采 用 单 电 压 恒 流 斩 波 电 路 ， 如 图 4.5 所 示 ， 利 用 斩 波 方 法 使 通 过 步进 电 机 绕 组 的 电 流 恒 定 在 额 定 值 附 近 。 在 正 常 工 作 过 程 中 ， 当 环 形 分 配 器 输入 高 电 平
38、时 ， 三 极 管 Q1、 Q2 和 大 功 率 管 Q3 导 通 ； 同 时 三 极 管 Q4 和大功率晶体管 Q5 导通，加在步进电机绕组 L 上的电源使绕组中的电流上升。当绕组中的电流升到额定值以上的时候，从电阻 R9 上产生的压降高于比较器 U2A的正端基准电压，比较器输出低电平，关断恒流斩波电路的电源。当步进电机南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）14绕组 L 上的电流降到额定值以下时，电阻 R9 上产生的压降低于比较器 U2A 正端输入电压，比较器输出高电平，电源又加于步进电机的绕组 L 上，使其电流上升。上述过程在步进电机环形分配信号有效输入期间不断重复，这样通过步进电机绕
39、组 L 的电流就保持一个在额定值上下似锯齿形波动的波形，如图 4.6 所示，最终实现步进电机环形分配信号的放大。南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）1512345678A B C D87654321DCBATitleNumberRevisionSizeA3Date:4-Jun-2006 Sheet of File:D:Program FilesDesign Explorer 99SEExamplesMyDesign.ddbDrawn B:5 423 12U2ACA139123U1A74ALS00D1DIODED9DIODED8DIODED7DIODED2DIODED6DIODED4DIO
40、DED5DIODED3DIODEU1NOTU3NOTR1RES2R2RES2R5RES2R7RES2R16RES2R3RES2R4RES2R9RES2R17RES2R8RES2R10RES2R11RES2R12RES2R13RES2C2CAPC3CAPC5CAP+C4CAPACITOR POLFFUSE1LINDUCTORQ3NPNQ1NPNQ5NPNQ2PNP+5+5AC21AC22U4NOTInputC1CAP+5Q4NPN图 4.5 恒 流 斩波 电 路南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）16图 4.6 恒流斩波的波形a)控 制 脉 冲 信 号 b)大 功 率 晶 体 管 Q3 电
41、 压 波 形 c)电 机 绕 组 电 流 波 形南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）17第五章 贴标机械手运动控制的原理图及 PCB 图绘制电子设计自动化 EDA（Electronic Design Automation）就是将电路设计中的各种工作由计算机来协助完成。它是现代电子工业产品设计中不可缺少的一项技术，如今已成为时势所趋、不可逆转的潮流。 Protel 设计系统是世界上第一套将 EDA 环境引入 Windows 环境的 EDA 开发工具，是建立在 PC 机环境下的 EDA 电路集成设计系统，是功能强大、使用广泛的电子设计 CAD 软件。本文将介绍 Protel 99 SE 在电
42、路设计中的应用，包括电路原理图设计和印刷电路板设计以及设计过程中遇到的问题和解决方法。5.1 用 Protel 99 SE 进行电路设计的基本步骤5.1.1 电路原理图设计的步骤电路原理图的设计是整个电路设计的基础，因此电路原理图要设计好，以免影响后面的设计工作。电路原理图的设计一般有如下步骤：1）设置原理图设计环境；2）放置元件；3）原理图布线；4）编辑和调整；5）检查原理图；6）生成网络表。5.1.2 印刷电路板设计的步骤印刷电路板设计是从电路原理图变成一个具体产品的必经之路，因此，印刷电路板设计是电路设计中最重要、最关键的一步。通常，印刷电路板设计的具体步骤如下：1）规划电路板；2）设置
43、参数；3）装入网络表；4）元器件布局；5）自动布线；6）手工调整。5.2 电路原理图设计南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）18电路原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后在正确性和布局合理的前提下力求美观。根据以上所述的电路原理图设计步骤，原理图设计过程如下：1）启动原理图设计服务器：进入 Protel 99 SE，创建一个数据库，执行菜单 File / New 命令，从框中选择原理图服务器（Schematic Document）图标，双击该图标，建立原理图设计文档. 双击文档图标，进入原理图设计服务器界面。2）设置原理图设计环境：执行菜单 Design / Options
44、 和 Tool / Preferences，设置图纸大小为 A2、捕捉栅格、电气栅格等。3）装入所需的元件库：在设计管理器中选择 Browse SCH 页面，在Browse 区域中的下拉框中选择 Library，然后单击 ADD/ Remove 按钮，在弹出的窗口中寻找 Protel 99 SE 子目录，在该目录中选择 LibrarySCH 路径，在元件库列表中选择所需的元件库，比如 Miscellaneous devices，ddb，TI Databook 库等，单击 ADD 按钮，即可把元件库增加到元件库管理器中。4）放置元件：根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器
45、的 Place 按钮将元件放置在工作平面上，再根据元件之间的走线把元件调整好。5）原理图布线：利用 Protel 99 SE 提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。6）编辑和调整：利用 Protel 99 SE 所提供的各种强大的功能对原理图进一步调整和修改，以保证原理图的美观和正确. 同时对元件的编号、封装进行定义和设定等。7）检查原理图：使用 Protel 99 SE 的电气规则，即执行菜单命令 Tool / REC 对画好的电路原理图进行电气规则检查. 若有错误，根据错误情况进行改正。8）生成网络表：网络表是电路原理图设计和印刷电路板设计之间的桥梁，执行菜单命令 Design /Create Netlist 可以生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接关系的网络表。经过以上的步骤，完成了电路原理图的设计。5.3 印刷电路板的设计电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，而电子产品的物理结构是通过印刷电路板来实现的.南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）19Protel 99 SE 为设计
