摘要 提出了一種基于光電傳感器、步進電機和80C51單片機的電阻成型機的設(shè)計方案，對基于單片機的電阻成型機能，通過光電傳感器檢測已加工電阻，利用單片機對加工電阻自動計數(shù)及實時顯示，并通過單片機發(fā)出控制信號，實現(xiàn)電阻成型，其性能穩(wěn)定、檢測的數(shù)據(jù)準確。
關(guān)鍵詞 電阻成型機；單片機控制；自動計數(shù)；光電傳感器
在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，通常需要在電阻或二極管焊接前對其進行成型處理，即對電阻或二極管的引腳進行剪切和折彎。傳統(tǒng)的人工電阻成型方法效率低、形狀不規(guī)則、成本高。雖然目前市場上手搖式電阻成型機，能有效地實現(xiàn)電阻成型，但不能對已加工電阻數(shù)量進行實時顯示，并按數(shù)量需求生產(chǎn)電阻。設(shè)計通過光電傳感器采集產(chǎn)品數(shù)量信息，然后把采集到的信號傳送給單片機，信號經(jīng)過單片機的運算處理后，將已經(jīng)加工的電阻數(shù)量將通過液晶屏顯示，當計數(shù)值與設(shè)定值相等時單片機輸出控制信號結(jié)束生產(chǎn)，文中提出的設(shè)計方案計數(shù)準確、檢測速度快、實用性強。
1 電阻成型機的組成和工作過程
1．1 電阻成型機的組成
文中電阻成型機主要由控制器和機械傳動裝置兩部分組成，控制器包括單片機控制電路板、控制按鈕、鍵盤、液晶顯示屏、光電計數(shù)傳感器、直流無刷電機、步進電機及其驅(qū)動器；機械傳動裝置主要由送料機構(gòu)、傳動機構(gòu)、剪料機構(gòu)、成型機構(gòu)、卷殘帶機構(gòu)組成，送料機構(gòu)可以使帶狀電阻整齊地到達傳動機構(gòu)，傳動機構(gòu)通過輪齒驅(qū)動帶狀電阻前進到剪切位置和成型位置，剪料機構(gòu)能按照電阻引腳需要的長度進行引腳剪切，成型機構(gòu)主要負責(zé)把剪切后的電阻引腳按照形狀要求進行折彎，卷殘帶機構(gòu)能有效地完成剪切后殘留膠帶的收集，避免由于殘帶過多而堆積對機器的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生干擾。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1．2 電阻成型機的工作過程
準備階段：首先根據(jù)電阻大小和引腳折彎長度要求，分別調(diào)節(jié)傳動機構(gòu)的輪齒間距和成型機構(gòu)的擋板間距，然后接通電源使控制柜處于帶電狀態(tài)，通過鍵盤設(shè)定待加工電阻數(shù)量，最后把待加工帶狀電阻裝入送料機構(gòu)。
工作階段：電機通過聯(lián)軸器連接傳動軸，當閉合步進電機開關(guān)后，電機驅(qū)動傳動軸運動，并使通過鍵和鎖緊螺釘固定在傳動軸上的傳動機構(gòu)輪齒做旋轉(zhuǎn)運動，帶狀電阻在傳動機構(gòu)輪齒作用力的帶動下向前運動到達剪切位置，電阻兩端多余引腳被滾刀切斷，其中剪切后多余的膠帶由卷殘帶機構(gòu)收集，剪切后的電阻則在傳動機構(gòu)輪齒作用力的帶動下繼續(xù)向前運動到達成型工位，電阻兩端引腳在成型機構(gòu)的作用下兩引腳被折彎，折彎后的電阻觸發(fā)光電傳感器，光電計數(shù)傳感器信號再將信號傳送至單片機，經(jīng)過單片機處理后，已加工數(shù)量通過液晶屏顯示，當已加工數(shù)量等于開始鍵盤設(shè)定的數(shù)量時，機器停止運轉(zhuǎn)。
2 控制系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)硬件從功能模塊上可分為5部分：單片機模塊、數(shù)量顯示模塊、鍵盤控制模塊、計數(shù)電路、執(zhí)行電路。系統(tǒng)硬件系統(tǒng)框圖如圖2所示。
2．1 STC89C52RC單片機及最小系統(tǒng)
Atmel公司的生產(chǎn)的89C51單片機是一種低功耗／低電壓、高性能的8位單片機，它采用CMOS和高密度非易失性存儲器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容，單片機最小系統(tǒng)包括振蕩電路和復(fù)位電路兩部分，振蕩電路采用12MHz晶振，一個機器周期T1=12／fose= 1μs，復(fù)位電路采用手動復(fù)位，當按下RESET鍵時，電阻R1、R2接通5 V電源，此時R2分得電壓大約為4 V，為高電平，即置單片機RST腳為高電平，單片機復(fù)位。
2．2 光電傳感器檢測選用
電傳感器按工作方式的不同分為槽型、對射型、反光板型及漫反射型。該系統(tǒng)中采用一種集發(fā)射器和接收器于一體的漫反射式光電傳感器，當成型電阻經(jīng)過時，電阻將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)產(chǎn)生了開關(guān)信號。因為電阻表面光亮，反光率高，所以漫反射式的光電傳感器是首選的檢測模式。
2．3 鍵盤控制模塊
矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法復(fù)雜，識別也更復(fù)雜，但在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為減少I／O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。由于需要較多按鍵進行輸入控制，所以選用矩陣式鍵盤并采用行掃描法進行按鍵識別。
2．4 步進電機驅(qū)動器
TA8435H是東芝公司生產(chǎn)的單片正弦細分二相步進電機驅(qū)動專用芯片，TA8435H可以驅(qū)動二相步進電機，且電路簡單，工作可靠該芯片具有以下特點：(1)工作電壓范圍寬。(2)具有整步、半步、1／4細分、1／8細分運行方式可供選擇。(3)具有正／反轉(zhuǎn)控制功能。(4)采用脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動方式。
3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
根據(jù)硬件電路的連接和系統(tǒng)功能的要求，軟件主要包括：主程序、鍵盤處理程序、參數(shù)設(shè)定子程序、顯示子程序和采樣子程序。首先將進行初始化，然后進入顯示子程序，在此期間進行光電傳感器開關(guān)信號采集、處理并傳給單片機，然后進行按鍵掃描判斷有無按鍵，如果有，則設(shè)定參數(shù)即輸入加工數(shù)目，若無則返回顯示。其程序流程圖如圖3所示。
其中主程序主要完成系統(tǒng)初始化，讀鍵盤，判斷，調(diào)用程序模塊和循環(huán)過程等操作，是整個軟件的主體。參數(shù)的設(shè)定采用按鍵輸入方式，即通過按鍵輸入。鍵盤處理程序采用查詢方法，為避免誤操作，采用軟件延時去抖處理，即檢測到鍵盤閉合后延時20 ms，再檢測一次，仍閉合則認為鍵是閉合的，否則不予處理。顯示子程序包括：寫顯示RAM命令字90 H；取待顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為段選碼寫入顯示RAM中；一次寫入8個待顯示數(shù)據(jù)計數(shù)器等。
4 結(jié)束語
基于單片機的電阻成型機能通過光電傳感器檢測已加工電阻，利用單片機對加工電阻自動計數(shù)并實時顯示，通過單片機發(fā)出控制信號，實現(xiàn)電阻成型，其性能穩(wěn)定、檢測數(shù)據(jù)準確。
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