机械5

设计的具体内容：采用8031作为CPU，外扩程序存储器和数据存储器。I/O用8255扩展，键盘及选择开关用8155扩展，步进电机脉冲信号经锁存器输出。6位LED静态显示：其中一位16段的“米”字形的LED用于显示字母，其余的五位皆是七段LED，其中的第一位LED用于显示坐标负号，其后的三位用于显示检测机构位移量的整数部分，最后一位用于显示小数部分。 采用单片机的基本原理、接口技术及系统应用等知识，根据自动检测母线槽导电片电阻及导电片之间的绝缘强度等技术参数的要求，进行母线槽参数检测机控制系统（下位机）的设计。 本课题设计的意义如下： 本课题对母线槽参数检测机构运动控制系统的应用进行电路设计，以达到能够自动检测母线槽绝缘强度和导线电阻这两个技术参数的目的，其设计意义如下： 1、母线槽与我们的生活密切相关。母线槽主要用于近距离的电力传输，尤其在现代高层建筑及电缆桥架领域，几乎都是用它进行电力传输。 2、目前在国内，母线槽技术参数的检测还是由人工完成，其自动检测技术还是个空白。该设计可在这方面提供一定的参考应用价值。 3、减小操作误差。手动定位检测头检测母线槽的导电片电阻和导电片间的绝缘强度，很容易由于定位不准而产生操作误差。 4、降低检测人员的人身安全。在检测母线槽的绝缘强度时，需要对母线槽通以高电压，这无疑会威胁到检测员的人身安全。采用本控制系统可对检测头进行自动定位及检测，能提高检测效率及操作的安全性。 5、适应市场需求。随着社会的发展，人工检测远远不能满足社会对生产率的要求，采用自动检测技术将会大大提高企业的生产率，减少人员的投入，给企业带来广阔的市场前景和显著的社会效益。 文献综述： 母线槽主要技术参数自动检测时，下位机接收上位机发送的启动信号开始工作，控制检测台的传送装置和气压传动定位机构传送和定位母线槽。接着，下位机通过运动机构控制检测系统导电片的电阻与导电片间的绝缘强度，并显示控制轴的位移量。 文献（1）（2）（3）（4）主要对控制传动和定位的控制系统的硬件设计提供了大量内容作为参考，主要是单片机的基本原理、接口技术以及系统设计方面的知识。文献（5）主要是全面、系统、多方位地介绍了国内外单片机的新颖外围电路、新器件与新技术，为实现优化设计、完成系统集成创造了有利的条件。例如，本文献中较少的估计上现正流行的智能化传感器及网络化智能传感器、可编程精密数据采集专用集成电路、带16位/24位∑△式ADC和微控制器的高精度数据采集单片系统、单片精密U/F、F/U转换器，均给人耳目一新的感觉。文献（6）主要从自动控制的基本概念出发，较为系统地介绍了单片机的结构原理及控制系统的结构，特别强调单片机控制系统的特点，包括输入通道结构原理及传感器技术，输出通道及功率驱动电路；针对单片机的特点，还专门介绍了单片机的控制方法；由于在工业控制及各类领域的控制中，把电信号转换为动力基本上依赖于点击，所以本文献还专门介绍了单片机对电机的控制方法。文献（7）主要强调了在8051单片机系统扩展与综合应用两方面的专业知识。文献（8）（9）针对控制系统硬件电路的绘制的基础知识作了介绍，主要是电路原理图的设计、生成报表文件、元件的封装、PCB板的布局和布线等方面知识，在用PROTEL绘制CPU扩展电路原理图和其余电路原理图时做了大量的参考。 1.设计的原始数据： 检测对象为单层母线槽和双层母线槽，每层分为3、4、5排三种，母 线槽长度范围3～4m。控制轴数为X、Y、U、V共四轴。 2.设计()的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等)： 采用8031作为CPU，外扩程序存储器和数据存储器。I/O用8255 扩展，键盘及选择开关用8155扩展，步进电机脉冲信号经锁存器输出。 6位LED静态显示：其中一位十六段的“米“字形的LED用于显示 字母，其余的五位皆是七段LED，其中的第一位LED用于显示坐标负 号，其后三位用于显示检测机构位移量的整数部分，最后一位LED用于 显示检测机构位移量的小数部分。 3.设计应完成的技术文件： （1）设计开题报告1份 （2）控制系统原理图1份 （3）PCB图1份 （4）英文翻译资料1篇 （5）设计1篇 熟悉课题 收集设计课题有关资料 撰写设计开题报告 拟定设计方案 设计CPU扩展电路 设计显示电路 设计I/O接口电路 设计键盘扩展电路 用PROTEL绘制CPU扩展电路原理图 用PROTEL绘制其余电路原理图 绘制PCB图 设计程序流程图 英文资料翻译 撰写设计 修改设计 答辩 目录 第一章绪论1 1.1引言1 1.2母线槽简介1 1.3母线槽参数检测机的检测内容2 1.4母线槽参数检测机控制系统的组成及工作流程4 1.4.1母线槽参数检测系统的组成4 1.4.2母线槽参数检测系统的工作流程4 第二章母线槽参数检测机硬件电路设计8 2.1母线槽参数检测机硬件系统组成方案的拟定8 2.2 CPU存储器扩展电路的设计9 2.2.1 CPU的选择9 2.2.2 ROM的选择10 2.2.3 RAM的选择12 2.2.4锁存器的选择14 2.2.5 CPU存储器扩展电路的设计14 2.3键盘及选择开关电路的设计15 2.3.1键盘及选择开关接口芯片的选择15 2.3.2键盘及选择开关电路18 2.4显示电路的设计19 2.4.1锁存器的选择19 2.4.2七段LED 19 2.4.3十六段“米”字形LED 20 2.4.4显示电路21 2.5 I/O接口电路的设计23 2.5.1 I/O接口芯片的选择23 2.5.2 I/O接口电路24 2.6步进电机控制信号输出电路的设计26 2.7译码电路的设计26 2.7.1译码器的选择26 2.7.2译码电路的组成29 2.7.3地址分配30 2.8母线槽参数检测机（下位机）硬件电路32 第三章母线槽参数检测机控制程序流程图设计33 3.1主程序流程图的设计33 3.2键盘扫描程序流程图的设计34 3.2.1手动键盘扫描程序流程图的设计34 3.2.2编辑键盘扫描程序流程图的设计38 第四章硬件电路原理图及PCB图的绘制43 4.1 Protel DXP的基础知识43 4.1.1 Protel DXP的基本操作43 4.1.2电路原理图的设计步骤45 4.1.3 PCB图的设计步骤46 4.2电路原理图的绘制47 4.2.1绘制原理图中的问题与解决47 4.2.2各元器件的封装47 4.3 PCB图的绘制49 第五章结论51 5.1总结51 5.2感想52 致谢53 参考文献54 附录A：英文资料55 附录B：英文资料翻译61 附录C：硬件设计原理图与PCB图66 一般来讲，进入SCH设计环境之后，需要经过以下几个步骤才算完成原理图设计： 1)设置好原理图所用的图纸大校最好在设计之初就确定好要用图纸大校虽然在设计中可以更改图纸的大小和属性，但养成良好的习惯会在将来的设计过程中受益。 2)制作元件库中没有没有的原理图符号。因为很多元件在Protel 99中没有收录，这是就需要用户绘制这些元件的原理图符号，并最终将其应用于电路原理图的绘制过程之中。 3）对电路图的元件经行构图。在放置元件之前，需要先大致地估计以下元件的位置和分布，如果忽略了这一步，有时会给后面的工作造成意想不到的困难。 4）元件布局。这是绘制原理图最关键的一步。虽然在简单的电路图中，即使并没有太在意元件布局，最终也可以成功地进行自动或手动布线，但是在设计较复杂的电路图时，元件布局的合理与否将直接影响原理图的绘制效率以及所绘制出的原理图外观。 5）对原理图内的图件进行电气连接。这里提到的线路可以是导线，节点或者总线及其分支线。当然，在比较大型的系统设计中，原理图的走线并不多，更多的时候是应用网络标号来代替直接的线路连接。这样做既可以保证电路的电气连接，又可以避免使整个原理图看起来杂乱无章。 6）放置注释。这样做既可以使电气图更加一目了然，增强了可读性。同时，他也是合格的电路设计人员所必须具备的素质。