掛蠟機(jī)控制器設(shè)計(jì)

摘要：介紹掛蠟機(jī)控制器的設(shè)計(jì)方法，采用單片機(jī)控制，系統(tǒng)由鍵盤電路、單片機(jī)、A／D轉(zhuǎn)換器、液晶顯示器、時(shí)間電路和驅(qū)動(dòng)電路等組成。根據(jù)系統(tǒng)要求，對(duì)單片機(jī)選擇、鍵盤接口、時(shí)間電路接口、液晶顯示電路接口、A／D轉(zhuǎn)換器接口和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)作了較詳細(xì)的介紹，并對(duì)電路的工作原理進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；液晶顯示器；時(shí)間電路；A／D轉(zhuǎn)換器；溫度傳感器

1 控制器功能
掛蠟機(jī)控制器是根據(jù)用戶對(duì)系統(tǒng)的要求研發(fā)而成的。該產(chǎn)品是膛體在出廠、封存時(shí)，需要在膛體內(nèi)表面均勻涂一層防護(hù)蠟，采用人工操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要的勞動(dòng)力較多，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。基于此，掛蠟機(jī)運(yùn)用單片機(jī)控制技術(shù)，采用選擇性一鍵式操作，自動(dòng)完成蠟加溫、保溫、掛蠟全部過程。簡單快捷完成掛蠟任務(wù)，解放了生產(chǎn)勞動(dòng)力，有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 技術(shù)指標(biāo)
●蠟加溫的溫度：最高120℃；
●蠟保溫的溫度；95℃～100℃；
●膛體內(nèi)掛蠟厚度：1～2毫米；
●一鍵操作，整個(gè)掛蠟過程全部自動(dòng)完成；
●可對(duì)溫度和時(shí)間等進(jìn)行設(shè)定。

3 功能分析
膛體的出廠、封存是與其它相關(guān)部分形成一套完整設(shè)備時(shí)，進(jìn)行出廠、封存，因此掛蠟任務(wù)必需在整套設(shè)備成品區(qū)完成；而蠟體在常溫常壓狀態(tài)下為固態(tài)，完成均勻掛蠟任務(wù)較困難。綜合分析，完成均勻掛蠟任務(wù)，必需對(duì)蠟體進(jìn)行解溶，將掛蠟機(jī)與膛體連接，形成一套完整的掛蠟系統(tǒng)，因此掛蠟機(jī)控制器必需具備以下功能：
(1)蠟體和膛體加溫功能；
(2)對(duì)儲(chǔ)蠟箱的溫度和膛體溫度進(jìn)行檢測(cè)功能；
(3)自動(dòng)掛蠟功能；
(4)對(duì)溫度和時(shí)間等進(jìn)行設(shè)定的功能。

4 設(shè)計(jì)方案
4．1 設(shè)計(jì)原則
(1)可靠性、安全性要符合人性化設(shè)計(jì)原理；
(2)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用單片機(jī)控制技術(shù)，一鍵式操作，操作簡單，操作、維護(hù)人員少。
4．2 加熱、恒溫系統(tǒng)
加熱、恒溫的執(zhí)行機(jī)構(gòu)均采用電熱管，升溫并恒溫蠟，保持蠟為液態(tài)。本系統(tǒng)分為存儲(chǔ)箱加熱裝置和恒溫裝置兩個(gè)部分，用以保證掛蠟前蠟體為液態(tài)。
加熱、恒溫系統(tǒng)完全自動(dòng)化控制，采用溫度傳感器來監(jiān)測(cè)溫度，用單片機(jī)控制加熱的時(shí)間與恒溫啟動(dòng)的時(shí)間。加熱溫度最高為120℃，恒溫溫度最高為95℃～100℃。
存儲(chǔ)箱加熱、恒溫裝置安裝于箱體底部，溫控信號(hào)的輸入、輸出由單片機(jī)直接控制，控制器安裝于箱體外。
4．3 控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，硬件由單片機(jī)及接口電路、溫度傳感器、顯示電路、鍵盤電路和加溫驅(qū)動(dòng)電路等組成。軟件完成對(duì)以上各部分的控制，可完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)控制，整個(gè)設(shè)備中的加熱、恒溫、掛蠟等均由單片機(jī)控制，操作員只需在控制面板上選擇操作命令即可。

5 系統(tǒng)控制要求
(1)對(duì)兩個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行采集：箱體溫度和膛體溫度(NTC電阻信號(hào)，4～20mA信號(hào))。
(2)有二個(gè)輸出控制點(diǎn)：二個(gè)開關(guān)輸出(給箱體和膛體加溫)。
(3)控制要求：實(shí)測(cè)箱體溫度值與設(shè)定溫度值比較，當(dāng)實(shí)測(cè)溫度低于設(shè)定的最低溫度值時(shí)，閉合1號(hào)開關(guān)，給箱體加溫。當(dāng)實(shí)測(cè)溫度高于設(shè)定的最高溫度值時(shí)，打開1號(hào)開關(guān)，停止箱體加溫。實(shí)測(cè)膛體溫度值與設(shè)定溫度值比較，當(dāng)實(shí)測(cè)溫度低于設(shè)定的最低溫度值時(shí)，閉合2號(hào)開關(guān)，給管腔加溫。當(dāng)實(shí)測(cè)溫度高于設(shè)定的最高溫度值時(shí)，打開2號(hào)開關(guān)，停止管腔加溫。系統(tǒng)帶實(shí)時(shí)時(shí)鐘。
(4)顯示要求：液晶文本顯示，顯示兩個(gè)測(cè)量溫度，分別顯示加溫和保溫狀態(tài)，顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘。
(5)設(shè)計(jì)一組鍵盤：對(duì)溫度的控制范圍等進(jìn)行設(shè)置和掛蠟的啟停控制。

6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6．1 系統(tǒng)框圖
根據(jù)系統(tǒng)要求所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)如圖1所示，其由9部分組成，各部分的作用如下：

(1)鍵盤電路：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行各種參數(shù)的設(shè)置和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，共設(shè)6個(gè)鍵。
(2)時(shí)間電路：產(chǎn)生系統(tǒng)的日期和時(shí)間，如產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、秒，并對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
(3)單片機(jī)：是系統(tǒng)的核心，用它對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行管理控制。
(4)電源電路：對(duì)220 V交流電壓進(jìn)行變壓、穩(wěn)壓，產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種電壓。
(5)顯示電路：用來顯示系統(tǒng)的工作情況，如溫度、日期和時(shí)間。
(6)A／D轉(zhuǎn)換電路：將溫度傳感器檢測(cè)到的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入單片機(jī)。
(7)溫度傳感器：將測(cè)試點(diǎn)溫度的變化轉(zhuǎn)換成電流送A／D轉(zhuǎn)換器。
(8)驅(qū)動(dòng)電路：將單片機(jī)輸出的控制信號(hào)變成執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需功率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)送執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
(9)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下，完成最終任務(wù)的執(zhí)行。