掛蠟機控制器設計

摘要：介紹掛蠟機控制器的設計方法，采用單片機控制，系統(tǒng)由鍵盤電路、單片機、A／D轉換器、液晶顯示器、時間電路和驅動電路等組成。根據(jù)系統(tǒng)要求，對單片機選擇、鍵盤接口、時間電路接口、液晶顯示電路接口、A／D轉換器接口和驅動電路的設計作了較詳細的介紹，并對電路的工作原理進行了介紹。
關鍵詞：單片機；液晶顯示器；時間電路；A／D轉換器；溫度傳感器

1 控制器功能
掛蠟機控制器是根據(jù)用戶對系統(tǒng)的要求研發(fā)而成的。該產品是膛體在出廠、封存時，需要在膛體內表面均勻涂一層防護蠟，采用人工操作費時費力，需要的勞動力較多，增加了企業(yè)的經(jīng)濟負擔?；诖?，掛蠟機運用單片機控制技術，采用選擇性一鍵式操作，自動完成蠟加溫、保溫、掛蠟全部過程。簡單快捷完成掛蠟任務，解放了生產勞動力，有利于企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。

2 技術指標
●蠟加溫的溫度：最高120℃；
●蠟保溫的溫度；95℃～100℃；
●膛體內掛蠟厚度：1～2毫米；
●一鍵操作，整個掛蠟過程全部自動完成；
●可對溫度和時間等進行設定。

3 功能分析
膛體的出廠、封存是與其它相關部分形成一套完整設備時，進行出廠、封存，因此掛蠟任務必需在整套設備成品區(qū)完成；而蠟體在常溫常壓狀態(tài)下為固態(tài)，完成均勻掛蠟任務較困難。綜合分析，完成均勻掛蠟任務，必需對蠟體進行解溶，將掛蠟機與膛體連接，形成一套完整的掛蠟系統(tǒng)，因此掛蠟機控制器必需具備以下功能：
(1)蠟體和膛體加溫功能；
(2)對儲蠟箱的溫度和膛體溫度進行檢測功能；
(3)自動掛蠟功能；
(4)對溫度和時間等進行設定的功能。

4 設計方案
4．1 設計原則
(1)可靠性、安全性要符合人性化設計原理；
(2)控制系統(tǒng)設計，采用單片機控制技術，一鍵式操作，操作簡單，操作、維護人員少。
4．2 加熱、恒溫系統(tǒng)
加熱、恒溫的執(zhí)行機構均采用電熱管，升溫并恒溫蠟，保持蠟為液態(tài)。本系統(tǒng)分為存儲箱加熱裝置和恒溫裝置兩個部分，用以保證掛蠟前蠟體為液態(tài)。
加熱、恒溫系統(tǒng)完全自動化控制，采用溫度傳感器來監(jiān)測溫度，用單片機控制加熱的時間與恒溫啟動的時間。加熱溫度最高為120℃，恒溫溫度最高為95℃～100℃。
存儲箱加熱、恒溫裝置安裝于箱體底部，溫控信號的輸入、輸出由單片機直接控制，控制器安裝于箱體外。
4．3 控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)采用單片機控制，硬件由單片機及接口電路、溫度傳感器、顯示電路、鍵盤電路和加溫驅動電路等組成。軟件完成對以上各部分的控制，可完成對整個系統(tǒng)控制，整個設備中的加熱、恒溫、掛蠟等均由單片機控制，操作員只需在控制面板上選擇操作命令即可。

5 系統(tǒng)控制要求
(1)對兩個模擬信號進行采集：箱體溫度和膛體溫度(NTC電阻信號，4～20mA信號)。
(2)有二個輸出控制點：二個開關輸出(給箱體和膛體加溫)。
(3)控制要求：實測箱體溫度值與設定溫度值比較，當實測溫度低于設定的最低溫度值時，閉合1號開關，給箱體加溫。當實測溫度高于設定的最高溫度值時，打開1號開關，停止箱體加溫。實測膛體溫度值與設定溫度值比較，當實測溫度低于設定的最低溫度值時，閉合2號開關，給管腔加溫。當實測溫度高于設定的最高溫度值時，打開2號開關，停止管腔加溫。系統(tǒng)帶實時時鐘。
(4)顯示要求：液晶文本顯示，顯示兩個測量溫度，分別顯示加溫和保溫狀態(tài)，顯示實時時鐘。
(5)設計一組鍵盤：對溫度的控制范圍等進行設置和掛蠟的啟?？刂啤?br />
6 系統(tǒng)設計
6．1 系統(tǒng)框圖
根據(jù)系統(tǒng)要求所設計的硬件系統(tǒng)如圖1所示，其由9部分組成，各部分的作用如下：

(1)鍵盤電路：對系統(tǒng)進行各種參數(shù)的設置和對系統(tǒng)進行控制，共設6個鍵。
(2)時間電路：產生系統(tǒng)的日期和時間，如產生年、月、日、時、分、秒，并對這些參數(shù)進行存儲。
(3)單片機：是系統(tǒng)的核心，用它對系統(tǒng)各部分進行管理控制。
(4)電源電路：對220 V交流電壓進行變壓、穩(wěn)壓，產生系統(tǒng)所需的各種電壓。
(5)顯示電路：用來顯示系統(tǒng)的工作情況，如溫度、日期和時間。
(6)A／D轉換電路：將溫度傳感器檢測到的模擬電壓轉換成數(shù)字量輸入單片機。
(7)溫度傳感器：將測試點溫度的變化轉換成電流送A／D轉換器。
(8)驅動電路：將單片機輸出的控制信號變成執(zhí)行機構所需功率的驅動信號送執(zhí)行機構。
(9)執(zhí)行機構：在驅動信號的作用下，完成最終任務的執(zhí)行。