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MCS51单片机在送料小车改造中的应用 摘要:依据现在生产实例，一种基于PLC控制的送料小车进行技术改造。主要论述原小车的PLC原理和运用MCS51单片机原理及接口技术做出的软硬件设计、可靠性分析。并给出流程图、硬件原理图和汇编语言。 关键词:PLC MCS51单片机 汇编语言 固态继电器SSR 引言 生产实例中送料小车的PLC控制方式耗费成本较大，浪费资源，因此提出技术改造，使改造后的系统成本下降，节约生产成本。系统改造由MCS51系列AT89S51单片机控制, 输入信号使用独立键盘模式。外部驱动使用固态继电器作为接口器件, 减少中间环节，确保控制系统稳定工作。根据单片机原理及接口技术,最终达到控制目的。 1 原送料小车PLC控制系统 1.1 被控对象对控制的要求： 本文已知小车左右行驶为一台三相交流异步电动机（3KW/6.4A）拖动。装、卸料为装、卸电磁阀控制，其主电路电气原理不做具体分析研究。如图1所示送料小车在限位开关X4处装料，20S后装料结束,开始右行,碰到X3后停下卸料，25S后左行,碰到X4后又停下开始装料，这样往复循环工作,直到按下停止按钮 X2。按钮X1和X0分别用来启动小车左行和右行。 图1 小车控制示意图 1.2 小车的PLC控制系统： 1.2.1 I/O分配表： 表1 I/O分配表 输入 输出 元件代号 名称 输入点 元件代号 名称 输出点 SB1 右行按钮 X0 KM1 交流接触器（左） Y1 SB2 左行按钮 X1 KM2 交流接触器（右） Y0 SB3 停止按钮 X2 1YA 电磁阀（装） Y2 SQ1 右行程开关（卸） X3 2YA 电磁阀（卸） Y3 SQ2 左行程开关（装） X4 表1中KM1,KM2为电机左右行（正反转）控制。电磁阀1YA,2YA驱动气压或液压执行元件。 1.2.2 外部接线图： 图2所示，PLC输出接交流220V电源(此值取决于KM和YA的线圈额定电压值)。KM1与KM2线圈通过其常闭辅助触头互锁。 图2 外部接线图 1.2.3 梯形图： 图3所示，为使小车自动停止,将X3和X4的常闭触点分别接与Y0和Y1线圈串联。为使小车自动启动，将控制装、卸料延时的定时器T0和T1的常开触点，分别与手动启动右行和左行的X0和X1的常开触点并联，并用两个限位开关对应的X4和X3的常开触点分别接通装料，卸料电磁阀和相应定时器。 图3 梯形图 程序分析： 设小车在启动时候是空车,按下左行启动按钮X1,Y1得电，小车开始左行，碰到左限位开关时，X4的常闭触点断开，使小车停止左行。X4的常开触点闭合，使得Y2，TO 的线圈得电，开始装料延时。20S后T0的常开触点闭合，使Y0得电，小车右行。小车离开左限位开关后，X4变为“0”状态，Y2和T0的线圈失电，停止装料，T0被复位。对右行的卸料过程分析与上基本相同。如果小车正在运行时，按停止按钮X2,小车将停止运动，系统停止工作。 2 小车单片机控制系统设计 2. 1 系统硬件设计： 2.1.1 AT89S51介绍： AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。芯片支持ISP在线编程。功能强大的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统和工业控制系统提供高性价比的解决方案。鉴于以上优点，并结合设计目标，故选用此款单片机。AT89S51引脚如图4所示。 图4 AT89S51 2.1.2 键盘接口技术： 通常按键所用的开关为机械弹性开关，因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，如图5所示。抖动的时间一般为5～10ms。键抖动会引起一次按键被误读多次。为确保CPU对按键的一次闭合仅做一次处理，必须去除键抖动。 图5 键按下释放时的电压波形 按键的抖动，可用硬件或软件两种方法消除。这里使用的是软件。软件方法去抖动，即检测出键闭合后执行一个延时程序，产生5～10ms的延时，让前沿抖动消失后，再一次检测按键的状态，如果仍保持闭合状态电平则确定真正有键按下。同理当检测到按键释放后，