毕业设计--贴标机械手运动控制系统设计

毕业设计--贴标机械手运动控制系统设计

本科毕业设计（论文）题目：贴标机械手运动控制系统设计专业：自动化（数控技术应用）\n南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）GraduationDesign(Thesis)TheDesignOfLabelingManipulatorControllerII\n摘要本文概述了母导线的结构型式，使用范围以及选型，及其自动检测系统的组成和控制流程，着重介绍了贴标机运动控制系统的设计和功能实现。贴标机运动控制系统选用MCS-51系列单片机8031作为CPU，外部扩展了程序存储器和数据存储器，用于存储控制系统监控程序和数据，并设计了LED显示电路、手动键盘和编辑键盘。控制步进电机转动的脉冲信号，采用光电隔离输出，提高了系统的可靠性。另外还设计了与本控制系统相配套的步进驱动电路。在该驱动电路中，选用89C2051作环行分配器件，电路简单易于进行相序分配。本驱动电路为恒流斩波电路，能将电机绕组电流恒定，电路简单,工作可靠。文中绘出了驱动的电路原理图，给出了四相步进电机的正转反转的程序设计流程图和主要的控制程序，最后介绍了Protel99SE在电路设计中的应用，指出了设计中出现的问题，并提出了具体的解决方法。关键词：母导线贴标机；单片机控制；步进驱动电路；29\nAbstractInthispaper,thestructure,usageandcompositionoftheautomatictestingsystemandthecontrolflowofthebusbarwereintroducedbriefly,andthemotioncontrolofthelabelingmachineisemphasizedandrealized.Inthesystemdeveloped,a51seriesMCU,8031,isusedasthecontroller,anddatamemorizer,programmemorizer,LEDdisplayingcircuit,keyboardcircuitandotherfunctionmodulearecompleted.Opticalcouplerusedinthepulsegenerationandtransmission,thesystemreliabilityispromotedgreatly.Furthermore,a89C2051isusedinthephaseconversionofthestepmotor,thesystemgotsimplified.Theschematicdiagramofthedriver,theflowchartofmotionofthe4-phasestepmotorandmainprogramofthecontrollerispresentedindetail.Intheendofthispaper,theapplicationofprotel99seinthesystemdevelopment,problemsencounteredduringthedesign,issummarizedandsolutionindetailisadvisedKeywords:thebusbarlabelingmachine;Microcontrollercontrol;stepmotordriver29\n目录第一章绪论………………………………………………………………11.1引言……………………………………………………………………....11.2选题背景与意义………………………………………………………....21.3研究现状………………………………………………………………....21.4本文的结构………………………………………………………………3第二章母导线参数检测系统简介………………………………………42.1母导线简介……………………………………………………………....42.2母导线分类……………………………………………………………....42.3母导线基本结构…………………………………………………………42.4自动检测系统组成………………………………………………………62.5自动检测系统控制流程…………………………………………………7第三章贴标机运动控制系统电路设计………………………………103.1贴标机运动机构概述…………………………………………………...103.2贴标机运动控制方案拟定……………………………………………...113.2.1总体方案设计……………………………………………………..113.2.2贴标机控制系统设计……………………………………………..113.3CPU选择及其外围电路设计…………………………………………...123.3.1单片机8031简介………………………………………………....123.3.2单片机8031的时钟及复位电路………………………………....133.4存储器扩展电路设计…………………………………………………...133.4.1程序存储器的扩展………………………………………………..133.4.2数据存储器的扩展………………………………………………..143.5显示电路设计…………………………………………………………...173.5.1LED显示器简介…………………………………………………...173.5.2LED显示电路……………………………………………………...173.6键盘扩展电路设计……………………………………………………....183.6.1编辑键盘接口芯片选择…………………………………………...183.6.2编辑键盘电路……………………………………………………...203.6.3手动键盘电路……………………………………………………...203.6.4编辑键盘流程图…………………………………………………...213.7输入/输出信号接口扩展电路设计……………………………………...2129\n3.7.1步进电机控制信号接口电路………………………………………213.7.2开关量输入/输出信号接口电路…………………………………...213.8地址译码电路设计……………………………………………………….223.8.1译码电路……………………………………………………………223.8.2译码地址……………………………………………………………24第四章步进电机驱动电路设计…………………………………………254.1步进电机简述…………………………………………………………….254.2步进电机的控制原理…………………………………………………….254.3相序分配电路设计……………………………………………………….264.3.1相序分配电路………………………………………………………264.3.2相序分配软件………………………………………………………274.4功率放大电路设计……………………………………………………….29第五章贴标机械手运动控制系统的原理图及PCB图绘制………325.1用Protel99SE进行电路设计的基本步骤……………………………..325.1.1电路原理图设计的步骤……………………………………………325.1.2印刷电路板设计的步骤…………………………………………….325.2电路原理图设计…………………………………………………………..335.3印刷电路板的设计………………………………………………………..335.4设计中的问题及解决方法………………………………………………………35第六章总结………………………………………………………………361、论文总结…………………………………………………………………362、感谢………………………………………………………………………36致谢…………………………………………………………………………38参考文献………………………………………………………………………39附录A：英文资料………………………………………………………………..40附录B：英文资料翻译…………………………………………………………..45附录C：硬件设计原理图与PCB图…………………………………………….49附件：毕业论文光盘资料29\n第一章绪论1.1引言人类已经进入电气化时代，人们借助电气技术实现了自动控制机械、自动生产线甚至自动工厂，并大大地发展了自动控制理论。在单片机出现后，计算机成为广大工程技术人员现代化技术革新、技术革命的武器。目前，计算机在工业控制领域中得到最广泛的应用，各种机电设备都竞相引入单片机构成各种控制器、控制系统以及相应的多机系统和网络系统。而本课题母导线贴标机控制系统，就是通过外扩键盘、显示和输入/输出接口等单元，满足母导线自动贴标功能的单片机系统。作为一名将成为电子、电气工程技术人员的自动化专业毕业生，了解和掌握单片机及其控制系统是非常必要的。目前，主要的自动贴标技术有三种:1“吸贴法”(或“气吸法”)这是最普通的贴标技术.当标签纸离开传送带后，分布到真空垫上，真空垫连接到一个机械装置的末端。当这个机械装置伸展到标签与包装件相接触后，就收缩回去，此时就将标签贴附到包装件上。这种技术可靠地实现正确地贴标，且精度高，这种方法对于产品包装件的高度有一定变化的顶部贴标，或对于难于搬动的包装件侧面贴标是非常适用的，但是它的贴标速度较慢。2“吹贴法”（或“射流法”)这种技术的某些运作方式是与上述吸贴法相似的，就是将标签放置到真空表面垫上固定，直到贴附动作开始为止。但在本方法中真空表面是保持不动的，标签固定和定位在一个“真空栅”上，“真空栅”为一个上面具有几百个小孔的平面，这些小孔是用来维持形成“空气射流”的。由这些“空气射流”吹出一股压缩空气，压力很强，使真空栅上标签移动，让它贴附到被包装物品上.这是一项稍具复杂性的技术，它具有较高的精度和可靠性。3“擦贴法”(或“刷贴法”)第三种贴标方法称为同步贴标法，也可称作“擦贴法”、“刷贴法”或“接触粘贴法”。在贴标时，当标签的前缘部分粘附到包装上后，产品就马上带走标签。在这一种贴标机中，只有当包装件通过速度与标签分配速度一致时，这种方法才能成功。这是一项需要维持连续作业的技术。此外，为使标签的贴附满足完整恰当的要求，像刷子或滚筒那样的第二套装置也是不可缺少的。29\n1.2选题背景与意义近年来，随着市场竞争的日益激烈，人们对产品外包装的要求越来越高。在包装件或产品上加上适当的标签，不仅可以清晰地表示出产品的商标、主要参数、使用说明等信息，而且美观的产品标签还有助于提升公司形象，促进产品的销售。自动贴标机是在包装件或产品上加上标签的一种自动化设备。目前所使用的贴标机中，多采用步进电机或伺服电机，结构和控制较复杂，制造成本较高。采用气动技术，不仅可以做到机械结构简单，而且具有绿色环保、防火、防爆、耐高温等特点，同时输出力及输出速度易于调节，可以最大限度地保护包装物品。因此，研究和开发基于气动技术的自动贴标机，具有实用价值。自动贴标机具有以下特点:1)一般结构复杂，运动速度快，动作精度高。为满足性能要求，对零件的刚度要求和表面质量等都有较高的要求。2)用于食品和药品的包装机要便于清洗，与食品和药品接触的部位要用不锈钢或经化学处理的无毒材料制成。3)进行包装作业时的工艺力一般都较小。4)一般都采用无级变速装置，以便灵活调整速度、调节生产能力。5)特殊类型的专业机械，种类多，生产数量有限。随着各种贴标技术的深入发展，贴标机正向着以下几个发展方向:1)高生产率、高可靠性、高精度、好的柔性和灵活性，注重成套性和配套性;2)自动化程度不断提高，过去的手工半手工的复杂作业，己被半自动或自动的贴标机所取代，且逐渐向控制智能化的方向发展;3)先进的机电技术和新元件被综合应用于贴标机中，并通过采用先进的设计方法提高产品设计质量，缩短制造周期。贴标机作为包装生产线的一个重要组成部分，直接影响到包装质量，因此要努力提高贴标质量，根据贴标要求从设计、制造、装配、调试等方面综合考虑，以较低的成本满足贴标机的功能要求。1.3研究现状目前国内母导线技术参数的测定还是由人工完成，其自动检测技术在国内还是个空白。随着社会的发展，人工检测技术远远不能满足社会对生产率的要求，采用自动检测技术并配备自动化检测装置将大大提高企业生产的效率，减少人员的投入，将会给企业带来广阔的市场前景和显著的社会效益。29\n1.4本文的结构本文以贴标机械手的研发工程项目作为应用背景，对8031单片机的扩展技术、步进电机的恒流斩波技术进行了研究。全文共分为六章，各章的主要内容如下：第一章扼要地介绍了母导线、自动贴标机的概念、特点与相关研究背景；第二章研究了母导线参数检测系统；第三章对贴标机进行了研究，给出了外部扩展电路的控制方案，并讨论了单片机的扩展相关外部电路的设计方法；第四章对步进电机进行了研究，给出了四相八拍步进电机的控制方案，并讨论了步进电机驱动电路的设计方法；第五章介绍了用Protel99SE绘制原理图的过程其中遇到的问题及解决方法。第六章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。29\n第二章母导线参数检测系统简介2.1母导线简介母线是一种可与几条电路分别连接的低阻抗导体；母导线由绝缘材料包裹的几条并排母线加上金属外壳封装而成。母导线是低压供电系统中负责传输电能、分配电能的一种新型的配电设备，由于母导线具有载流能力大、防护等级高、分配电能方便、安全可靠等优点是替代传统的电缆和电缆桥架输配电系统的更新换代产品,尤其在大电流输送电方面母导线居于主导地位，其输电能力在200A～5000A,母导线由许多个直线单元和若干个弯曲单元连接组成。与传统的电缆配电方式比较，母导线具有体积小、输送电流大、安全可靠、拆装方便、基建与配电施工互不相扰，一次投资可反复使用等优点，是一种理想的配电产品。母导线的安装可直接从变压器接到低压配电柜，也可以从低压柜直接接到配电系统作为配电干线线路。2.2母导线分类母导线主要有三相三线制、三相四线制和三相五线制，其中又有单通道和双通道之分，截面如图2.1所示。按制造工艺和用途，又可以分为：密集型母导线、空气型母导线、高性能型母导线、耐火型母导线、防水型母导线、绝缘型母导线；按其外壳材料分为钢外壳、铝合金外壳和钢铝混合外壳母导线；按其导体材料分有铜导体和铝导体母导线等。2.3母导线基本结构（1）外壳母导线外壳由优质钢和铝组成，以减少磁滞涡流损耗，完成面喷涂灰色环氧树脂，对外表加以保护。母导线外壳完全封闭以免机械损伤和灰尘积聚，而且采用50%容量的整个外壳铝质接地导体，由于这导体是母导线外壳的一部分，当发生高容量的接地故障时，可有效接地和保护整个系统。（2）连接装置母导线的连接装置是使用螺栓，其材料为高强度钢、弹簧垫片为宽沿以确保压力在整个受压面上的均匀分布，螺栓为双头设计，有力矩指示（81—108N·m），处于地电位，在母线全部检测后扭断力矩螺栓，以达到压紧力矩。800A及以上的母导线可以在不影响邻母导线段的情况下，拆除一段，也可以在要求电气隔离的情况下，拆除连接装置。（3）母线29\n母线采用表面度银的铜排作为导电材料。导电排的外表面均采用B级130°聚脂胶片以达到长期绝缘效果。在额定负载电流下，母线槽内任何一点的温升不应高出周围环境55°C。800A及意识的直线馈线和插入式母导线为三明治结构，除开口处，其余部分母线各层无空间存在，防止烟囱效应。（4）插接口每条标准插接母导线为3.05m长，在每条母导线两个侧面均有插接口，插接口上有活页门作保护，插接口间距为610mm。在插接箱安全插入之前应使检查开口方便可行，明确标注插接口母线的相序。1234567a)b)c）d）图2.1母导线截面图1—绝缘垫块2—固定螺栓3—导电排4—绝缘层5—侧板6—盖板7—外壳螺栓母导线结构（图2.2）：由绝缘垫块（酚醛塑料）、固定螺栓、导电排、绝缘层（聚四氟乙烯）、侧板、盖板和外壳螺栓等部件组成。母导线应用范围广，适用于高层建筑、多层工业工房、机床密集的车间、产品工艺多变的车间、老车间和厂房的改造，以及各种实验室、展览馆、体育馆、宾馆等场所作电力馈电和配电使用。可以应用于多个行业的29\n许多场合；防护等级高，可广泛应用于室内、户外、地下、水中和含有腐蚀性气体等特殊环境中。图2.2母导线结构母导线的相关技术参数执行GB7251.2的相关规定。其主要参数有：额定电流及电压，介电性能，绝缘电阻，结构强度和防护等级等，产品型号标识如图2.3所示。母导线的参数性能要求达到：1）母导线保证在额定工作电流及110%的额定电压下长期正常作。2）母导线单元应承受交流2500V（有效值）的工频耐压，历时1min无击穿或闪络现象。3）母导线单元相与相之间及外壳之间的绝缘电阻均不低于20欧姆。4）母导线2m长度中间能承受2m母导线本身重量加90kg的静负荷，不影响其性能，母导线连接处能承受1.5m母导线重量加90kg的静负荷，不影响其性能。5）防护等级为IP40。图2.3母导线产品型号2.4自动检测系统组成母导线自动检测系统主要由一个上位机（PC29\n）、运动控制系统（或称下位机）、母导线参数检测系统、贴标机、气压系统、辅助动作执行结构、包装机构、定位机构、步进驱动系统等组成，并配备了相关的传输机构、打印机等，如图2.4所示。上位机打印机检测系统下位机气压传动系统贴标机功率放大系统母导线步进驱动系统执行机构（气缸）母导线测试台定位机构包装机构图2.4自动检测系统的组成上位机（PC）主要负责母导线自动检测系统的总体控制，控制下位机、接收检测系统检测数据、打印检测结果及控制贴标机贴标。下位机由8031单片机构成，主要控制气缸传动系统和步进驱动系统，相应执行机构单元根据控制系统发出的控制信号动作。贴标机系统由8031及外围电路组成，接收上位机控制信号，控制贴标机械手，抓取打印机打印的标签并粘贴到母导线外壳上。定位机构是由气缸驱动的。2.5自动检测系统控制流程29\n检测平台传送电机启动检测台母线槽纵向定位缸升起母线槽传送电机停止左端侧向定位缸启动右端侧向定位缸启动连接绝缘强度检测仪两检测头移动检测并将检测结果发送给上位机检测完后回起点连接检测电阻的微欧计两检测头移动检测并将检测结果发送给上位机开始Y左、右端侧向定位缸到位？母线槽纵向到位？ANYN29\n两个检测头回原点前后检测头侧向定位缸退回检测台纵向定位缸退回检测台传送电机启动包装台传送电机启动包装台纵向定位缸升起母线槽离开检测台后检测台电机停转母线槽到达包装台后包装台电机停转发信给上位机启动贴标机贴标贴标结束后，包装气缸升起延时，包装定位缸退回包装缸退回结束A图2.5自动检测系统控制流程图29\n第三章贴标机运动控制系统电路设计3.1贴标机运动机构概述贴标机是一个三坐标机构，由X轴（横向运动）、Y轴（垂直运动）、Z轴（纵向运动）组成，三个轴分别由三个步进电机驱动，通过机械传动装置，控制母导线贴标机贴标机械手的运动，实现粘贴标签的具体动作，贴标机运动机构如图3.1所示。其中贴标机械手由一个两位三通电磁阀（图中未画出）控制的薄膜气缸、抽风扇和压标头等机械部件组成。通过抽风扇抽风，形成负压吸附标签。贴标机械手在三坐标方向移至母导线外壳表面，薄膜气缸上腔进气，压标头伸出将标签压贴在母导线外壳表面上。Y21XZ63457图3.1贴标机运动机构示意图1—X向步进电机2—Y向步进电机3—薄膜气缸4—吸标风扇5—贴标机械手6—压标头7—Z向步进电机3.2贴标机运动控制方案拟定29\n3.2.1总体方案设计如图3.2所示，选用8031单片机作为CPU，扩展控制系统，输出分别控制X轴、Y轴和Z轴方向步进电机脉冲信号，经光电耦合器输出，由89C2051单片机对各轴正反转脉冲进行相序分配，利用恒流斩波电路对环型分配后的信号进行放大，形成控制步进电机的四相驱动信号，最终实现对各轴步进电机的控制。贴标机控制系统光耦光耦光耦贴标头开关量输出接口X轴相序分配X轴驱动器X轴步进电机Y轴相序分配Y轴驱动器Y轴步进电机Z轴相序分配Z轴驱动器Z轴步进电机图3.2总体控制方案框图29\n图4.2相序分配电路图4.3.2相序分配软件相序分配采用中断方式。根据相序分配电路和步进电机脉冲分配表,设计相序分配主程序流程图（图4.3）和中断程序流程图（图4.4），再根据流程图，编写相序分配程序。开始初始化等待中断图4.3相序分配主程序流程图29\n开始关中断正转？YNNYY首地址？末地址？N指针置末址指针+1指针置首址指针-1取该指针对应相序字模输出相序字模开中断返回图4.4步进电机相序分配中断流程图相序分配参考程序如下：ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINT0ORG0030HMAIN:SETBEX0；允许外部中断0中断SETBIT0；选择边沿触发方式SETBEA；CPU开中断MOV20H,#10HMOV21H,#30H29\nMOV22H,#20HMOV23H,#60HMOV24H,#40HMOV25H,#C0HMOV26H,#80HMOV27H,#90HMOVRO,#20HHERE:SJMPHEREINT0:CLREAJBP3.3,ZRUNFRUN:CJNER0,#20H,U1；反转MOVR0,#27HSJMPL2U1:DECR0SJMPL2ZRUN:CJNER0,#27H,L1；正转MOVR0,#20HSJMPL2L1:INCR0L2:MOVA,@R0MOVP1,ASETBEARETI本毕业设计包含了论文文档和CAD图纸；毕业设计文档使用Word2003撰写；图纸类型AutoCAD2010.dwg。完整图纸和论文请联系雨辰教育。QQ:TEL:4.4功率放大电路设计功率放大电路有单电压、双电压、斩波型和细分型等型式的电路。贴标机系统采用单电压恒流斩波电路，如图4.5所示，利用斩波方法使通过步进电机绕组的电流恒定在额定值附近。在正常工作过程中，当环形分配器输入高电平时，三极管Q1、Q2和大功率管Q3导通；同时三极管29\nQ4和大功率晶体管Q5导通，加在步进电机绕组L上的电源使绕组中的电流上升。当绕组中的电流升到额定值以上的时候，从电阻R9上产生的压降高于比较器U2A的正端基准电压，比较器输出低电平，关断恒流斩波电路的电源。当步进电机绕组L上的电流降到额定值以下时，电阻R9上产生的压降低于比较器U2A正端输入电压，比较器输出高电平，电源又加于步进电机的绕组L上，使其电流上升。上述过程在步进电机环形分配信号有效输入期间不断重复，这样通过步进电机绕组L的电流就保持一个在额定值上下似锯齿形波动的波形，如图4.6所示，最终实现步进电机环形分配信号的放大。29\n图4.5恒流斩波电路29\n图4.6恒流斩波的波形a)控制脉冲信号b)大功率晶体管Q3电压波形c)电机绕组电流波形29\n第五章贴标机械手运动控制的原理图及PCB图绘制电子设计自动化EDA（ElectronicDesignAutomation）就是将电路设计中的各种工作由计算机来协助完成。它是现代电子工业产品设计中不可缺少的一项技术，如今已成为时势所趋、不可逆转的潮流。Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入Windows环境的EDA开发工具，是建立在PC机环境下的EDA电路集成设计系统，是功能强大、使用广泛的电子设计CAD软件。本文将介绍Protel99SE在电路设计中的应用，包括电路原理图设计和印刷电路板设计以及设计过程中遇到的问题和解决方法。5.1用Protel99SE进行电路设计的基本步骤5.1.1电路原理图设计的步骤电路原理图的设计是整个电路设计的基础，因此电路原理图要设计好，以免影响后面的设计工作。电路原理图的设计一般有如下步骤：1）设置原理图设计环境；2）放置元件；3）原理图布线；4）编辑和调整；5）检查原理图；6）生成网络表。5.1.2印刷电路板设计的步骤印刷电路板设计是从电路原理图变成一个具体产品的必经之路，因此，印刷电路板设计是电路设计中最重要、最关键的一步。通常，印刷电路板设计的具体步骤如下：1）规划电路板；2）设置参数；3）装入网络表；4）元器件布局；5）自动布线；6）手工调整。5.2电路原理图设计29\n电路原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后在正确性和布局合理的前提下力求美观。根据以上所述的电路原理图设计步骤，原理图设计过程如下：1）启动原理图设计服务器：进入Protel99SE，创建一个数据库，执行菜单File/New命令，从框中选择原理图服务器（SchematicDocument）图标，双击该图标，建立原理图设计文档.双击文档图标，进入原理图设计服务器界面。2）设置原理图设计环境：执行菜单Design/Options和Tool/Preferences，设置图纸大小为A2、捕捉栅格、电气栅格等。3）装入所需的元件库：在设计管理器中选择BrowseSCH页面，在Browse区域中的下拉框中选择Library，然后单击ADD/Remove按钮，在弹出的窗口中寻找Protel99SE子目录，在该目录中选择LibrarySCH路径，在元件库列表中选择所需的元件库，比如Miscellaneousdevices，ddb，TIDatabook库等，单击ADD按钮，即可把元件库增加到元件库管理器中。4）放置元件：根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按钮将元件放置在工作平面上，再根据元件之间的走线把元件调整好。5）原理图布线：利用Protel99SE提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。6）编辑和调整：利用Protel99SE所提供的各种强大的功能对原理图进一步调整和修改，以保证原理图的美观和正确.同时对元件的编号、封装进行定义和设定等。7）检查原理图：使用Protel99SE的电气规则，即执行菜单命令Tool/REC对画好的电路原理图进行电气规则检查.若有错误，根据错误情况进行改正。8）生成网络表：网络表是电路原理图设计和印刷电路板设计之间的桥梁，执行菜单命令Design/CreateNetlist可以生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接关系的网络表。经过以上的步骤，完成了电路原理图的设计。5.3印刷电路板的设计电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，而电子产品的物理结构是通过印刷电路板来实现的.Protel99SE为设计者提供了一个完整的电路板设计环境，使电路设计更加方便有效.应用Protel99SE设计印刷电路板过程如下：29\n1）启动印刷电路板设计服务器：执行菜单File/New命令，从框中选择PCB设计服务器（PCBDocument）图标，双击该图标，建立PCB设计文档.双击文档图标，进入PCB设计服务器界面。2）规划电路板：根据要设计的电路确定电路板的尺寸.选取KeepOutLayer复选框，执行菜单命令Place/Keepout/Track，绘制电路板的边框.3）设置参数：参数设置是电路板设计的非常重要的步骤，执行菜单命令Design/Rules，左键单击Routing按钮，根据设计要求，在规则类（RulesClasses）中设置参数.选择RoutingLayer，对布线工作层进行设置：左键单击Properties，在“布线工作层面设置”对话框的“RuleAttributes”选项中设置TopLayer为“NotUsed”、设置BottomLayer为“Any”.选择WidthConstraint，对地线线宽进行设置：左键单击Add按钮，进入线宽规则设置界面，首先在RuleScope区域的FilterKind选择框中选择Net，然后在Net下拉框中选择GND，再在RuleAttributes区域将Minimumwidth、Maximumwidth和Preferred三个输入框的线宽设置为1.27mm；电源线宽的设置：在Net下拉框中选择VCC，其他与地线线宽设置相同；整板线宽设置：在FilterKind选择框中选择WholeBoard，然后将Minimumwidth，Maximumwidth和Preferred三个输入框的线宽设置为0.635mm。4）装入元件封装库：执行菜单命令Design/Add/RemoveLibrary，在“添加/删除元件库”对话框中选取所有元件所对应的元件封装库，例如：PCBFootprint，Transistor，GeneralIC，InternationalRectifiers等。5）装入网络表：执行菜单Design/LoadNets命令，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表文件（扩展名为Net），如果没有错误，单击Execute.若出现错误提示，必须更改错误。6）元器件布局：Protel99SE既可以进行自动布局也可以进行手工布局，执行菜单命令Tools/AutoPlacement/AutoPlacer可以自动布局.布局是布线关键性的一步，为了使布局更加合理，多数设计者都采用手工布局方式。7）自动布线：Protel99SE采用世界最先进的无网格、基于形状的对角线自动布线技术.执行菜单命令AutoRouting/All，并在弹出的窗口中单击Routeall按钮，程序即对印刷电路板进行自动布线.只要设置有关参数，元件布局合理，自动布线的成功率几乎是100%。8）手工调整自动布线结束后，可能存在一些令人不满意的地方，可以手工调整，把电路板设计得尽善尽美。9）打印输出印刷电路板图执行菜单命令File/Print/Preview，形成扩展名为PPC的文件，再执行菜单命令File/printJob，就可以打印输出印刷电路板图。29\n5.4设计中的问题及解决方法虽然Protel99SE功能强大，人机界面友好，但在设计过程中往往遇到一些问题：1）生成的印刷电路板图与电路原理图不相符，有一些元件没有连上。这种情况时有发生，问题出在原理图上，原理图看上去是连上了，但画图不符合规范，导致未连接上。不规范的连线有：①连线超过元器件的断点；②连线的两部分有重复。解决方法是在画原理图连线时，应尽量做到：(a)在元件端点处连线；(b)元器件连线尽量一线连通，少出现直接将其端点对接上的方法来实现。2）在印刷电路板设计中装入网络表时元器件不能完全调入.。原因有：①原理图中未定义元件的封装形式；②印刷电路板封装的名称不存在，致使在封装库中找不到；③封装可以找到，但元件的管脚名称与印刷电路板库中封装的管脚名称不一致。3）解决方法：(a)到网络表文档中查找未定义封装的元件，补上元件封装；(b)确认印刷电路板元件封装库是否已调入，同时检查原理图中元件封装名称与印刷电路板元件封装库中的名称是否一致；(c)将印刷电路板元件封装库中的元件修改成与原理图中定义的一致.如三极管的管脚名称在原理图中定义为1、2、3，而在印刷电路板封装库中焊盘序号定义为E、B、C，必须修改印刷电路板封装库中的三极管管脚名称，使他与原理图中定义的三极管管脚名称一致.随着科技的飞速发展，电路设计越来越复杂，手工设计越来越难以适应形势发展的需要，Protel99SE以其强大的功能、快捷实用的操作界面及良好的开放性，为设计者提供了现代电子设计手段，使设计者能快捷、准确地设计出满意的电路原理图和PCB，必然成为从事电路设计工作者首选的CAD工具.第六章总结29\n1、论文总结随着自动化技术的发展，为了满足各种不同贴标对象的要求，市场上出现了多种类型的贴标机构。母导线贴标机控制系统，是利用最普及的8031单片机及扩展电路实现的控制系统，专为满足母导线参数的自动检测并粘贴而设计的，它是母导线参数自动检测系统中的一个重要的组成部分。相关工作总结如下。一、主要工作及结论（1）母导线贴标机控制系统，用8031作为CPU，并扩展相关外部电路设计。系统具有很高的稳定性、可靠性，能够保证贴标动作的准确、稳定、可靠、高效。（2）母导线贴标机控制系统其实是一个三坐标的步进电机控制系统，系统控制要求与数控铣床的系统控制相类似，但控制要求和功能要比数控铣床低很多，只需实现贴标机械手三坐标的单轴运动，在控制精度上只要求很粗的定位。（3）母导线贴标机控制系统的设计中主要用到8031单片机的扩展技术、步进电机的恒流斩波技术等，都是很成熟的技术，所以使贴标机系统具有很大的灵活性，可以根据总体系统的控制要求，添加或改进贴标机的控制性能，同时对其他类型贴标机的系统设计具有一定的参考价值。（4）母导线贴标机控制系统，是一种新型的自动控制装置，改变了母导线贴标操作必须由手工完成的历史，为实现企业生产的自动化，提高生产效率，降低工人劳动强度有很大的现实意义二、存在的问题（1）母导线贴标机控制系统是一个很大的项目，在论文设计中只完成了其中的一部分，最后也没有看到实际运动过程，不清楚设计的缺陷。（2）步进电机控制部分只是对驱动部分做了比较充分的说明，对于步进电机在低频中的工作状态以及失步等问题并没有涉及到。在实际应用中还需进一步改进。2、感想29\n通过四个月的毕业设计，我觉得受益匪浅。无论做什么课题，都是一种再学习，再充实，学新知识的过程，而且这仅仅几个月的时间所学到的东西，也许比大学前3年加起来所学的东西还要多，还要牢靠，还要有现实作用。因为我从中学到了怎么应用知识，怎么把众多的知识糅合到一起。从参考书到科技文献都有所需要的知识。以前我们只是学习书本中的知识，所谓的参考书也只是书本的习题集。通过这次毕业设计让我知道除了书本还有很到需要掌握的资料。有科技文献，设计论文甚至公司发布的技术资料都是做为工科学生应该掌握的资料。做毕业设计是对自身能力的一种考验，在短短几个月的时间中，从几张纸的毕业设计任务书开始，进行资料的收集，设计方案的确定，学习新软件的应用，设计硬件部分电路，设计软件流程图，编写程序，在指导老师和同学的帮忙和协助下，最终写出几十页的论文。虽然这其中还有很多的不完善，一些错误，但这几个月的学习过程，就是我们最大的收获。我相信自己在今后的生活和学习过程中，都能够像做毕业设计一样，本着学习知识、提高自身能力的心态，认真耐心的对待遇到的每一项任务，真正做到学有所长，学以致用。致谢29\n本设计（论文）的指导工作是在我的导师华茂发副教授的精心指导和悉心关怀下完成的，在我的学业和毕业设计工作中无不倾注着导师辛勤的汗水和心血。在毕业设计过程中，从知识点的讲解到毕业设计论文的修改，花费了华老师很多的时间和精力，特别是在论文修改阶段，华老师利用周末休息时间评阅我们的论文，并提出很多宝贵的意见和建议。导师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受的启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。在我的设计（论文）撰写过程中，鞠磊、赵佳、陈单茹等提出了宝贵的意见和建议，在此向他们表示深深的感谢。在多年的学习生活中，还得到了许多学院领导、系（教研室）领导和老师的热情关心和帮助。在日常学习和生活中，丁佳佳、蔡玉华等都给予了我很大帮助。我也要感谢我的父母和亲人，他们在我的学业中给了我莫大的鼓励、关爱和支持。最后，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！衷心地感谢在百忙之中评阅我的设计（论文）和参加答辩的各位老师！蔡卫廷二OO七年六月于南京参考文献29\n1．何立民.MCS-51单片机应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，19902.赵德安等.单片机原理与应用.北京：机械工业出版社，20043.王树勋.MCS-51单片机开发系统与监控分析.北京：机械工业出版社，19924.何立民.单片机应用技术选编（4）.北京：北京航空航天大学出版社，19975.夏路易，石宗义.电路原理图与电路板设计教程Protel99SE.北京：北京希望电子希望出版社，2002年6.李朝青.单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，19997.张淑清，姜万录等.单片微型计算机接口技术及其应用.北京：国防工业出版社，20018.张毅刚等.MCS-51单片机应用设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19909.余永权等.单片机应用系统的功率接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，199210.Intel:MCS-51FamilyofSinglychipMicrocomputersUser’sManual,199011.ThyristorDeviceData,MotorolaInc.,198912.曾峰等.印刷电路板（PCB）设计与制作.北京：电子工业出版社，200229\n附录C：硬件设计原理图与PCB图29\n控制系统原理图29\n控制系统PCB图29\n电机驱动电路原理图29