小型冲床控制电路单片机改造设计方案-基于51单片机和Protues仿真

小型冲床控制电路单片机改造设计方案

1. 系统概述

本设计方案旨在改造一个小型冲床控制电路，以实现对冲床的控制和操作。使用51单片机作为控制核心，通过与各种硬件设备的连接和控制，实现冲床的上行、下行、保持和停止等功能。

2. 硬件设计

2.1 电源：使用24V开关电源为整个系统提供电源。

2.2 电机：使用24V的SIMOTICS S-1FL6电机作为冲床的驱动电机。

2.3 驱动器：使用TB6560步进电机驱动板将控制信号转化为电机驱动信号。

2.4 控制器：使用MC-10步进电机控制板作为单片机与驱动器之间的接口。

2.5 行程开关：使用LXW5-11N1行程开关作为行程检测装置，用于检测冲床的行程位置。

2.6 按钮开关：使用NP4-11BNZS平头按钮开关作为手动操作开关，用于控制冲床的上行、下行和停止。

2.7 拨动开关：使用TEN1021 E 摇臂开关作为模式选择开关，用于选择手动或自动模式。

2.8 调速开关：使用HW-A-1010B2.0调速器作为冲床的调速装置，用于调节冲床的行程速度。

3. 电路连接

3.1 电源连接：将24V开关电源的正极连接到整个系统的电源输入端，负极连接到地。

3.2 电机连接：将SIMOTICS S-1FL6电机的正极和驱动器的VCC连接，负极和驱动器的GND连接。

3.3 驱动器连接：将TB6560步进电机驱动板的驱动端口与SIMOTICS S-1FL6电机的A+、A-、B+、B-连接。

3.4 控制器连接：将TB6560步进电机驱动板的控制端口与MC-10步进电机控制板的IN1、IN2、IN3、IN4连接。

3.5 行程开关连接：将LXW5-11N1行程开关的COM接地，NO接MC-10步进电机控制板的行程检测输入端口。

3.6 按钮开关连接：将NP4-11BNZS平头按钮开关的NO接MC-10步进电机控制板的手动操作输入端口。

3.7 拨动开关连接：将TEN1021 E 摇臂开关的COM接地，NC接MC-10步进电机控制板的模式选择输入端口。

3.8 调速开关连接：将HW-A-1010B2.0调速器的输出接MC-10步进电机控制板的调速输入端口。

4. 程序设计

4.1 定义引脚：根据实际连接情况，定义51单片机的引脚，包括驱动器控制信号输出引脚、行程开关输入引脚、按钮开关输入引脚、拨动开关输入引脚和调速开关输入引脚。

4.2 初始化设置：设置引脚的输入输出模式，初始化各个硬件设备。

4.3 主循环：在主循环中，检测行程开关的状态，判断冲床的行程位置。根据拨动开关的状态，切换手动或自动模式。在手动模式下，根据按钮开关的状态，控制冲床的上行、下行和停止。在自动模式下，根据设定的上行时间、下行时间和保持时间，自动控制冲床的运行。

4.4 控制信号输出：根据冲床的运行状态和模式选择，生成相应的控制信号，通过驱动器控制引脚输出给TB6560步进电机驱动板，实现对冲床驱动电机的控制。

5. 仿真电路说明

使用Protues进行仿真，根据实际的硬件连接情况，搭建相应的电路图，并设置相应的元件参数。通过仿真，验证电路的正确性和稳定性。

6. 相关程序清单c#include <reg51.h>

// 定义引脚sbit drvCtrlPin = P1^0; // 驱动器控制信号输出引脚sbit limitSwitchPin = P1^1; // 行程开关输入引脚sbit buttonPin = P1^2; // 按钮开关输入引脚sbit toggleSwitchPin = P1^3; // 拨动开关输入引脚sbit speedControlPin = P1^4; // 调速开关输入引脚

// 初始化设置void init() { // 设置引脚的输入输出模式 drvCtrlPin = 0; // 驱动器控制信号输出引脚为输出模式 limitSwitchPin = 1; // 行程开关输入引脚为输入模式 buttonPin = 1; // 按钮开关输入引脚为输入模式 toggleSwitchPin = 1; // 拨动开关输入引脚为输入模式 speedControlPin = 1; // 调速开关输入引脚为输入模式}

// 控制信号输出void controlOutput(int controlSignal) { drvCtrlPin = controlSignal; // 控制信号输出给驱动器}

// 主循环void main() { init(); // 初始化设置 while(1) { if (limitSwitchPin == 0) { // 行程开关触发，冲床到达行程位置 controlOutput(0); // 停止冲床运行 } if (toggleSwitchPin == 0) { // 手动模式 if (buttonPin == 0) { // 上行按钮按下 controlOutput(1); // 冲床上行 } else if (buttonPin == 1) { // 下行按钮按下 controlOutput(2); // 冲床下行 } else { // 停止按钮按下 controlOutput(0); // 停止冲床运行 } } else { // 自动模式 int upTime = 3000; // 上行时间3秒 int downTime = 2000; // 下行时间2秒 int holdTime = 1000; // 保持时间1秒 controlOutput(1); // 冲床上行 delay(upTime); // 上行时间 controlOutput(0); // 停止冲床运行 delay(holdTime); // 保持时间 controlOutput(2); // 冲床下行 delay(downTime); // 下行时间 controlOutput(0); // 停止冲床运行 delay(holdTime); // 保持时间 }