单片机原理及应用课程设计恒张力控制系统.doc

单片机原理及应用课程设计 项目名称： 恒张力控制系统 姓名： 学 院： 机电学院 专 业： 机械电子工程 学 号：  摘要： 1 一．课程设计的要求、目的和意义 2 1.1课程设计要求： 2 1.2课程设计的目的与意义： 2 二：总体方案的设计： 3 2.1外围系统设计： 3 2.2系统结构框图： 4 2.3工作原理介绍： 4 三：各单元硬件设计说明 5 3.1单片机的选择： 5 3.2键盘与LED驱动芯片的选择： 7 3.3AD转换芯片的选择： 10 3.4DA转换芯片的选择： 11 3.5看门狗芯片的选择： 13 3.6注： 15 四：软件设计与说明 16 五．程序 20 摘要：张力控制，通俗地讲，就是要控制卷取物体时保持物体相互拉长或者绷紧的力。张力应用于最广泛的造纸、纤维、塑料薄膜、电线、印刷品、磁带等轻工业中，带材或线材的收放卷张力对产品的质量起着至关重要的作用。在收卷和放卷的过程中，为保证生产的质量及效率，保持恒定的张力是很重要的。本系统采用人及交互式的控制方法，由使用者输入设定张力值，通过磁粉制动器、传感器、转换芯片与单片机组成一个闭环系统，使张力恒定在设定值，达到恒张力控制的效果。 关键词：张力控制、恒张力、闭环、单片机 一．课程设计的要求、目的和意义 1.1课程设计要求： 设计并制作一个基于单片机的恒张力控制系统。通过单片机与AD,DA转换芯片组成一个闭环系统，使系统张力恒定在由控制者设定的值。 1.2课程设计的目的与意义： 课程设计是让我们熟练掌握课本上的一些理论只是，课程设计也是一个学习新知识、巩固加深所学课本理论只是的一个过程，他培养我们的综合运用能力，独立思考能力和解决问题的能力。加深我们对单片机原理与应用课程的理解。 二：总体方案的设计： 2.1外围系统设计： 本系统在线上安装一个力传感器，使传感器两边的线呈120度，即可使传感器所测得的压力等于线的拉力，将力信号传入基于单片机的张力控制系统，通过一系列的数据处理，输出控制电信号到安装在防线盘轴上的磁粉制动器调节轴转动的阻力，从而达到恒张力控制 （如所示图1）。 图1 2.2系统结构框图： 张力系统由力传感器、粉制动器、单片机、AD转换芯片、DA转换芯片、键盘、LED数码管、看门狗以及相关的驱动硬接电路等组成，其结构框图如图二所示。 图2 2.3工作原理介绍： 由按键驱动单片机中断，进入按键及显示程序，通过使用者输入数据并通知在LED上显示，输入数据储存在相关区域内备之后使用，返回到主程序后单片机接受由力传感器产生的经AD转换芯片转换后的数字力信号，通过与之前设定值的比较计算，得出控制信号，经DA转换芯片变为模拟电压信号输入磁粉制动器控制端。若没有键盘中断，则如此往复运行信号检测、运算、输出程序达到动态平衡。 三：各单元硬件设计说明 根据设计要求与思路，确定该系统的设计方案。硬件电路由单片机、AD转换芯片、DA转换芯片、键盘与LED驱动芯片、看门狗芯片5大部分组成。 3.1单片机的选择： AT89S51是美国ATMEL公司声场的低功耗，高新能CM058位单片机，片内含4k bytes的可系统编程Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，价位低AT89S51单片机可以提供欧许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 图3所示为采用双列直插式封装的AT89S51芯片管脚图。 图3 图4 说明：OUTA0~OUTA3与OUTB0~OUTB3为输出线，通过74HC573与排阻驱动八个LED数码管。SL0~SL3通过74HC138译码，再经过74LS07Q驱动八个数码管，控制显示数码管的位置。4*4键盘的行由RL0~RL3识别，列由SL0~SL2识别。IRQ脚为中断信号输出线，当有键按下，输出中断信号，申请单片机跳转到键盘识别与LED显示程序。图5所示为8279与键盘及部分LED数码管接线图，受篇幅限制只两联个数码管作为示意。 图5 键名 K01 K02 K0