郝赫

[摘要] 基于YL-236單片機(jī)控制裝置模擬實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線加熱系統(tǒng)，以89S52為核心，設(shè)計(jì)出模擬生產(chǎn)線上料、傳輸、控溫加熱和卸料生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞] 技能大賽;單片機(jī);生產(chǎn)線加熱系統(tǒng)

1、引言

目前，以全國職業(yè)技能大賽推動(dòng)的教學(xué)改革正在各地深化實(shí)施，將技能大賽成果內(nèi)化融入教育教學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育的五對接，切實(shí)貫徹落實(shí)三教改革，是職教工作者面對的新課題。筆者基于單片機(jī)技能大賽控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了生產(chǎn)線加熱控制系統(tǒng)，并結(jié)合單片機(jī)課程改革，對大賽成果內(nèi)化后的一體化教學(xué)進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

2、系統(tǒng)控制功能說明

（1）鍵盤采用3*3鍵盤設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)有溫度上限、溫度下限、啟動(dòng)/暫停、設(shè)定溫度、確認(rèn)等按鍵。

（2）LCD顯示器（12864）顯示工作過程中的參數(shù)。LED八位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)不同顯示功能。

（3）“物料個(gè)數(shù)”的設(shè)定由可調(diào)直流電壓代替，電壓和數(shù)量成線性比例關(guān)系。輸入0-5V表示00-10個(gè)，用AD模塊將采樣的電壓值裝換成“物料個(gè)數(shù)”值。

（4）“設(shè)定溫度”的輸入也由可調(diào)直流電壓代替，電壓和溫度成線性比例關(guān)系。輸入0-5V表示20-40度，用AD模塊將采樣的電壓值裝換成“設(shè)定溫度”值。

3、系統(tǒng)控制要求

（1）初始狀態(tài)。系統(tǒng)通電后開始工作，直流電機(jī)停止，步進(jìn)電機(jī)復(fù)位于0厘米處。LCD顯示初始化界面如圖2所示。LED8位全滅。

（2）系統(tǒng)運(yùn)行

①上料狀態(tài)

開啟控制開關(guān)后，LCD保留初始化界面2秒，自動(dòng)進(jìn)入上料界面如圖1所示。“物料個(gè)數(shù)”范圍00-10個(gè)，調(diào)好之后按“確認(rèn)”鍵存儲數(shù)量值，同時(shí)直流電機(jī)開始順時(shí)旋轉(zhuǎn)模擬加料，旋轉(zhuǎn)一圈為加一個(gè)物料，且要與LCD第三行實(shí)時(shí)保持同步。當(dāng)上料完成后，LCD界面保留2秒后自動(dòng)進(jìn)入傳輸狀態(tài)如圖2所示。

②傳輸狀態(tài)。傳輸狀態(tài)中，系統(tǒng)要控制步進(jìn)電機(jī)以1厘米/秒的速度從初始點(diǎn)移動(dòng)到4厘米處，傳輸過程中LCD第二行要實(shí)時(shí)顯示傳輸距離。

③加熱狀態(tài)。

a.當(dāng)步進(jìn)電機(jī)把物料傳輸?shù)?厘米位置后，按“確認(rèn)”鍵進(jìn)入加熱狀態(tài)。LCD如圖3所示。

b.按下“溫度上限”鍵，設(shè)置“設(shè)定溫度”上限，LED的最左邊一位顯示“1”，LED的最右邊3位顯示“00.0”（范圍00.0-99.9），其余LED全滅，其中LED右數(shù)第三位閃爍，閃爍亮滅時(shí)間均為0.5秒。按“↑”鍵， 閃爍位加1，按“↓”鍵，閃爍位減1，按“→”鍵，閃爍位右移一位，按“←”鍵，閃爍位左移一位。按“確認(rèn)”鍵，LED顯示不變。

c.按下“溫度下限”鍵，設(shè)置溫度下限，LED的最左邊一位顯示“2”，其余方法同2。

d.按下“設(shè)定溫度”鍵，設(shè)置加熱標(biāo)準(zhǔn)溫度。LED的最左邊一位顯示“3”，右邊三位用AD采樣電壓值模擬，設(shè)置范圍20.0-40.0。最后按“確認(rèn)”鍵存儲數(shù)值。LCD如圖4所示。

e.三種溫度參數(shù)調(diào)節(jié)好后按“啟動(dòng)”鍵，LED8位全滅，前三行顯示調(diào)節(jié)好的參數(shù)，第四行顯示當(dāng)前實(shí)時(shí)溫度。

f.如“設(shè)定溫度”不在“上限溫度”與“下限溫度”之間或“設(shè)定溫度”低于“當(dāng)前溫度”，數(shù)碼管左邊三位顯示報(bào)警提示“Err”，并以亮0.5秒，滅0.5秒的頻率閃爍報(bào)警。若出現(xiàn)報(bào)警提示，要通過按“上限溫度”、“下限溫度”及“設(shè)定溫度”鍵重新調(diào)節(jié)溫度參數(shù)，使“設(shè)定溫度”符合要求。若在按“啟動(dòng)”鍵后，沒有出現(xiàn)報(bào)警提示系統(tǒng)自動(dòng)對物料進(jìn)行加熱操作。

④恒溫傳輸狀態(tài)。當(dāng)物料升溫至“設(shè)定溫度”后，界面保留2秒，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入恒溫傳輸狀態(tài)，即把物料傳輸?shù)街付ㄐ读系攸c(diǎn)。LCD如圖5。

此狀態(tài)中步進(jìn)電機(jī)標(biāo)尺在4厘米處以1厘米/秒的速度帶動(dòng)物料傳輸至8厘米處，LCD第四行實(shí)時(shí)顯示傳輸距離，且在傳輸過程中要保持物料的恒溫，即LCD第三行顯示溫度要控制在“設(shè)定溫度”值±1℃。

⑤卸料狀態(tài)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)把物料傳送至指定地點(diǎn)后，按“確認(rèn)”鍵，卸料開始，每次直流電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周，表示卸料完成一個(gè)，LCD第三行實(shí)時(shí)顯示卸料個(gè)數(shù)變化如圖6所示。

⑥復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)卸料個(gè)數(shù)與物料個(gè)數(shù)相等時(shí)卸料完成。按“確認(rèn)”鍵步進(jìn)電機(jī)以2厘米/秒的速度復(fù)位于0厘米處。步進(jìn)電機(jī)復(fù)位完成后，開始新一輪的操作。

（3）暫停功能

按“啟動(dòng)/暫?！辨I可使正在運(yùn)行的直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)暫停運(yùn)行，再次按此鍵可恢復(fù)運(yùn)行。

4、軟件設(shè)計(jì)

編程軟件選用的是Keilc、萬利仿真軟件MedwinV3.0，使用C51作為編程語言。主程序設(shè)計(jì)主要采用的是循環(huán)結(jié)構(gòu)，主要包含有系統(tǒng)初始化、掃描鍵盤、LCD顯示、數(shù)據(jù)采樣、控制輸出等幾個(gè)模塊組成。

5、抗干擾設(shè)計(jì)

單片機(jī)控制裝置在硬件上有一定的抗干擾功能，在軟件設(shè)計(jì)中采用的抗干擾措施有系統(tǒng)上電復(fù)位后，自用調(diào)用自檢子程序;設(shè)置必要的軟件陷阱，防止程序跑飛。

6、采用一體化教學(xué)模式開展大賽指導(dǎo)培訓(xùn)。

一體化教學(xué)把理論教學(xué)和實(shí)訓(xùn)操作作為一個(gè)整體設(shè)置，充分采用現(xiàn)代化的教 育技術(shù)，將授課、聽講和實(shí)際技能操作三者進(jìn)行一體化實(shí)施，將實(shí)訓(xùn)室和教室等 教學(xué)設(shè)備一體化配置，把知識學(xué)習(xí)、技能操作與素質(zhì)培養(yǎng)等職業(yè)要求進(jìn)行一體化 訓(xùn)練，從而形成融合傳授知識、培養(yǎng)能力、素質(zhì)提升為一體的一體化教學(xué)新模式。

把傳統(tǒng)的課堂教學(xué)搬到實(shí)訓(xùn)室，將理論與實(shí)操融為一體，通過教師的講授、操作演示、個(gè)別輔導(dǎo)等教學(xué)手段，讓學(xué)生通過視覺的聽、眼睛的觀察、動(dòng)手操作等全方位調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，學(xué)生迅速掌握新知識和技能。一體化教學(xué)目標(biāo)主要培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和職業(yè)操作能力，達(dá)到“教、學(xué)、做”的融通合一。一體化教學(xué)模式融入到技能大賽培訓(xùn)當(dāng)中來從2010年開始，筆者帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)單片機(jī)技能大賽控制裝置安裝與調(diào)試項(xiàng)目獲一等獎(jiǎng)1名，二等獎(jiǎng)7名，三等獎(jiǎng)6名的成績。

6、結(jié)論

本系統(tǒng)以AT89S52作為核心控制系統(tǒng)，將YL-236單片機(jī)控制裝置相關(guān)硬件模塊與軟件設(shè)計(jì)相結(jié)合的形式實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線加熱裝置的基本控制功能。將技能大賽任務(wù)結(jié)合教學(xué)知識點(diǎn)與技能點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了一體化教學(xué)改革的有效實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

【1】葛金印，商聯(lián)紅，單片機(jī)控制項(xiàng)目訓(xùn)練教程，北京：高等教育出版社，2010