１、引言

由于單片機具有很靈活的控制功能和能夠提供可靠的運行測試，因此在機電一體化的領(lǐng)域中得到廣泛的應用。利用單片機的功能實(shí)現自動(dòng)化控制加工已成為現代工業(yè)最常用的控制方法之一。

本設計的主要目標在于充分的利用單片機的資源和功能，以最簡(jiǎn)單的方法來(lái)完成封切機定位系統的復雜任務(wù)。系統工作時(shí)通過(guò)光電信號傳感器對封切機運動(dòng)參數進(jìn)行檢測和單片機的軟硬件控制功能來(lái)實(shí)現對封切機運動(dòng)狀態(tài)的自動(dòng)定位，從而控制步進(jìn)電機的送料的速度，使之與主電機控制的封切運動(dòng)狀態(tài)相配合，實(shí)現包裝袋的精確封切；同時(shí)，實(shí)現包裝自動(dòng)電子計數及顯示，袋長(cháng)顯示及調整，點(diǎn)動(dòng)和清零等操作功能。

２、封切機自動(dòng)定位系統的工作原理

封切機自動(dòng)定位系統的應用對象是包裝袋，通過(guò)８７５１單片機的軟硬件功能和光電信號傳感器檢測到的信號來(lái)實(shí)現對包裝袋輸送和封切的運動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)定位，控制送料步進(jìn)電機的速度，使送料與無(wú)級調速主電機的封切動(dòng)作相配合，以實(shí)現包裝袋封切的自動(dòng)化和精確化；同時(shí)，通過(guò)顯示器和報警系統向生產(chǎn)操作員提供準確的生產(chǎn)信息。

封切機自動(dòng)定位系統的工作原理，圖中虛線(xiàn)部分為８７５１單片機及其外部接口，在輸入端有人工操作信息和現場(chǎng)信息輸入；輸出端有顯示系統和執行機構響應單片機的運行結果；人工輸入包括：調整袋長(cháng)、清零、復位、點(diǎn)動(dòng)等操作；現場(chǎng)信息有主要為光電眼的信息；工作狀態(tài)顯示則為顯示袋長(cháng)數值和被加工袋的數量；外部執行機構是起送袋作用的步進(jìn)電機，它的頻率受單片機控制。

在包裝生產(chǎn)行業(yè)中，用作包裝袋的復合薄袋可以分為兩種：一種為空白袋，另一種為印刷袋（色袋）。色袋上印有可供光電信號檢測傳感器識別的標識。封切機自動(dòng)定位系統通過(guò)光電信號傳感器自動(dòng)檢測到主電機控制的封切機頻率，從而轉化為脈沖數與另一個(gè)光電信號傳感器檢測到的脈沖數作比較，調整送料步進(jìn)電機的頻率，以達到改變其送料的速度，使之適應主電機的封切運動(dòng)。

自動(dòng)定位系統根據封切袋的不同又可以分為兩種定位方式：一種是空白袋定位系統，此定位系統為定長(cháng)定位系統，只要求封切運動(dòng)的速度與送袋速度相配合，達到定長(cháng)封切的要求；另一種是印刷袋定位系統，印刷袋定位系統則為定位的跟蹤，要求每次封切的位置必須落在指定的標識位置。

我們在進(jìn)行各項封切任務(wù)時(shí)，必然會(huì )遇到一個(gè)問(wèn)題；就是每次任務(wù)要求的袋長(cháng)都可能會(huì )改變，而這必然會(huì )影響到我們在系統中預置的袋長(cháng)初值。又因為檢測色袋標識的光電眼與封切口之間的距離Ｓ為一個(gè)定值，袋長(cháng)改變了，也必然會(huì )影響送袋速度與封切速度之間的關(guān)系。因此為實(shí)現加工的自動(dòng)化定位，必須要對此袋長(cháng)與距離Ｓ之間作一定的函數調整。但這只對封切印刷袋有效，而在封切空白袋時(shí)則沒(méi)有意義了。

３、自動(dòng)定位系統的硬件設計

３．１步進(jìn)電機的控制

本系統因８７５１單片機的硬件接口限制和為了提高系統運行時(shí)的精度，對步進(jìn)的控制采取硬件分配方式而不是用軟件分配，步進(jìn)電機的運行、停止和運動(dòng)速度則由８７５１單片機的Ｐ１．０端口輸出脈沖頻率來(lái)控制。當改變Ｐ１．０端口輸出脈沖的周期時(shí)，ＡＢＣ三相繞組高低電平的寬度將發(fā)生變化。這就導致通電和斷電的速率發(fā)生了變化，從而改變步進(jìn)電機的速度。綜上所說(shuō)，要控制步進(jìn)電機的運動(dòng)狀態(tài)和運行速度，只要調節Ｐ１．０端口輸出的脈沖周期和脈沖數就可以實(shí)現了。

３．２光電信號傳感器的應用

光電信號傳感器是以光為媒介進(jìn)行信號傳輸的器件。在封切機自動(dòng)定位系統中，安裝了兩個(gè)光電信號傳感器（如圖１所示）。它的主要作用是：對整個(gè)系統進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，當光電信號傳感器接收到信號時(shí)，就會(huì )把接收到的信號以電平的形式傳輸給ＣＰＵ，并產(chǎn)生中斷要求：要求ＣＰＵ在完成當前指令的下一機器周期跳變到該中斷要求所對應的中斷子程序，執行該中斷子程序，完成對整個(gè)系統的實(shí)時(shí)監控和有關(guān)數據的運算及傳送。

一個(gè)光電信號傳感器（又稱(chēng)光電眼）安裝在包裝機熱封裝置前，當封切機自動(dòng)定位系統的運行模式為印刷袋控制時(shí)，便開(kāi)啟光電眼來(lái)檢測印刷袋上的顏色信號并將檢測得到的信號傳輸給ＣＰＵ，ＣＰＵ通過(guò)軟件功能將信號轉化為能夠控制步進(jìn)電機運行的脈沖信號之一。

另一個(gè)光電眼傳感器安裝在封切到下落處，當封切機自動(dòng)定位系統啟動(dòng)時(shí)，該光電眼信號傳感器檢測到因封切刀起落引起的光亮變化而產(chǎn)生的或高或低電平信號并傳輸給ＣＰＵ，ＣＰＵ通過(guò)計數軟件和脈沖寬度測量軟件實(shí)現系統的自動(dòng)電子計數功能和調整步進(jìn)電機送料的速度。