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茶叶揉捻机控制系统设计

摘    要

论文在原有半人工半自动化的茶叶揉捻机系统基础上，增设机电一体化自动控制系统，实现茶叶揉捻机系统的自动控制，提高效率。
根据控制系统结构的要求，采取1主4从单片机的结构，由多机通讯的方法实现各个部分的工作有序地进行，分配好各单片机的控制内容。
系统中采用了目前国内应用广泛，技术资料最多的80C51系列单片机，功能部分是单片机应用系统设计的重心。涉及具体电路时，每部分电路借鉴了他人在这方面的工作经验，参考成熟电路，使功能部分电路设计得合理有效。
尽可能选用了标准化、模块化的典型电路，提高设计的成功率和结构的灵活性。采用了功能强、集成度高的电路和芯片。减少了元件数量、接插件和相互连线，增加系统可靠性。在对直流伺服电机的驱动和控制中，选用了LM629和LMD18200构成电机控制卡的设计，只通过软件就能实现电机的控制。
根据现有条件和目标要求，确定了设计方法。对不同的解决方案进行比较，从中挑选最佳方案，制作了程序流程框图，完成部分编程。软件设计是设计控制系统的应用程序。其任务是在总体设计和硬件设计的基础上，确定程序结构，分配内RAM资源，划分功能模块，然后进行主程序和各模块程序的设计。
本文的设计使茶叶揉捻机系统的各个器件能够有序地配合工作，达到了自动控制的目的。

关键词：捻茶机，控制，单片机，电机

ABSTRACT

In this paper, author base on original system, design a Mechatronic System for tea
Roller. So the rolling machine can autocontrol and eventually promote efficiency.
  According to the requirement of this control system, use 1 IPC and 4 PLC singlechip
structure. The communication model between the IPC and the multiple sub-MCUS use
the serial method.
  This system choose the 80C51 series singlechip which applicable widely in our
country at the present time. Take examples from experience of other person when
involve specific circuit. Refer mature circuit to make the circuit layout effective. The
design apply standardization and modularized circuit as far as possible to increase the
success rates. The function powerful and highly integratied chip can help decrease the
number of symbol 、connector and wire splice. Use the LM629 and LMD18200 to
make up a controller card to control DC servo motor, so it can control the motor only by
way of software.
  Subject to the project objective and existence conditions, definite the method of
design. Compare the different solutions and choose the best one. Complete the program
flow chart and compile some program module. Software design is the application
program of control system. Base on overall and hardware design, the task is to fix up
program structure, distribute the ERAM resources, mark off function module, design
main program and module program at last.
  The task above paragraphs can make each part of the rolling machine work orderly,
reach the objective of autocontrol.

Key words： tea roller, control, singlechip, electric motor

目   录

摘    要 II
ABSTRACT III
1  绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外现状 1
1.3 论文研究的内容 2
1.4 研究的具体任务 2
1.5 与传统揉捻机相比改进后的特点 2
1.5.1改进的实现 2
1.5.2 改进后的优势 3
2 系统总体方案设计 4
2.1 系统的主要功能 4
2.2 系统总体方案 4
2.3 小结 5
3 上位机和下位机模块设计 6
3.1 上位机的模块结构 6
3.2 微控制器P87C591 6
3.2.1  P87C591特性 6
3.2.3  A/D参考电压电路 8
3.2.4 复位和时钟电路 9
3.3 多机串行通讯的设计 10
3.3.1 多机通讯原理 11
3.3.2 通讯协议 11
3.4 下位机的模块结构 12
3.5 89C52单片机的特征 12
3.6 LM629特性 13
3.6.1 LM629的功能和工作原理 13
3.6.2 管脚及系统结构 13
3.7 直流伺服系统的设计 14
3.7.1 功能模块 14
3.7.2  伺服控制原理 15
3.8 小结 16
4  硬件子系统 17
4.1 送料提升机 17
4.1.1 斗式提升机的概述 17
4.1.2 提升机的启停控制 17
4.2 由继电器或电磁阀控制的其它器件 18
4.3 步进电动机 18
4.3.1 步进电动机概念及其工作原理 18
4.3.2 步进电机的驱动 20
4.4 加压盖的伺服电动机 21
4.4.1 伺服电机原理和选用 21
4.4.2 伺服电机的微机控制 21
4.5 称重传感器 22
4.6 小结 24
5  软件模块设计 25
5.1 程序流程图： 25
5.1.1 下位机程序流程图： 25
5.1.2 上位机主程序流程图： 26
5.2 串行通讯协议 26
5.3 单片机多机通讯的软件设计 27
5.4伺服系统的软件设计 28
5.4.1 LM629初始化 28
5.4.2 PID参数编程 29
5.4.3 轨迹参数编辑 29
5.5 小结 31
6  总结 32
参 考 文 献 33
附录：茶叶揉捻机示意图 34