一种捆扎机电路的设计

摘要：本文介绍一种捆扎机电路，给出完整的设计思路和设计过程。着重阐述硬件与软件的设计方法。

关键词：捆扎机 PIC16F72 IR2103

1引言

在服装、纸箱的生产线上，产品的捆扎往往是最后一道工序，此道工序中的捆扎机设备工作状况对生产有很大影响。目前普遍采用的继电器控制加双离合电机系统组成，这样的半自动捆扎机控制系统故障率高。本文介绍一种由PIC16F72单片机及IR2103组成控制电机调速及停止的自动捆扎机的电路设计。

2总体方案产生

本设计基本思路是：以PIC16F72单片机为核心，配以小量外围电路，充分利用单片机的各种资源，实现控制按键检测及输入信号处理，报警信号及显示信号输出，电机控制及电磁阀控制。由于整机的大部分功能由单片机实现，因此电路非常简洁，单片机利用率很高，体积紧凑。由于器件体积小，可靠性高、稳定性非常高整机基本上不需调试。系统组成框图如图1。

3硬件设计

系统电路的核心部分是单片机PIC16F72及由IR2103组成驱动电路，系统主要实现以下几种功能：（a）电机的调速（b）电机的刹车。

硬件电路由单片机系统电路部分、人机接口按键及输入信号接近开关部分、LED显示部分、E2PROM存贮器电路、电源供电回路、电机调速刹车电路、电磁阀控制电路等组成。

下面详细介绍各部分电路：

3.1单片机系统：

Microchip Technology的PIC16F72是一系列低成本、高性能、8位、全静态和基于闪存的CMOS单片机。它采用RISC架构单周期指令，指令采用流水线技术，执行速度快。同时PIC16F72采用了哈佛架构，在这种架构中，分别使用独立的总线访问程序和数据存储器。与冯·诺依曼架构相比，哈佛结构将程序和数据存储器分开，微处理器通常具有较高的执行效率。

3.2LED显示部分：

为了简化硬件电路，数码管显示采用串入并出方式。芯片采用74HC595，74HC595是8位串行输入并行输出移位寄存器，具有高阻、高电平、低电平三种状态。与74HC164相比，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。在数据移位过程中，数码管不闪烁。在正常使用时SCLR为高电平（接低电平时数据清零），G为低电平（高电平时为高阻态禁上输出）。从SER每输入一位数据，在串行输入时钟SCK与输出时钟RCK的配合下，输入的数据送到输出端，实现数据的显示。而且74HC595可以很方便实现级联。

3.3按键和信号输入电路

按键与输入信号电路采用光耦隔离。光耦采用TLP521或者采用PC817都可以。隔离电压达到2500Vrms。

3.4数据记忆电路

系统功能要求，能够记忆电机速度，运行次数等信息。该电路由AT24C02串行E2PROM实现断电记忆。

3.5单片机回路电源供电

AC220V电压经变压器分成三路，一路给输入信号，一路给单片机，一路给驱动信号，这样输入和单片机与输出信号两两隔离，增加电路的抗干扰能力。

3.6驱动电路

驱动电路由IR2103组成，IR2103是半桥驱动器，HIN控制功率管上管，HIN输入高电平HO就输出高电平，但这个电平是相对VS而言的；LIN控制功率管下管，LIN输入低电平LO就输出低电平，但这个电平是相对COM而言的。自举电容的作用是提供上管驱动的电源VB，上管驱动输出端VS是高频振荡的，当上管导通时为高压端电压，当下管导通时为地电平，当VS为地电平时，由+15V经二极管给自举电容充电，充电电压接近+15V，+15V同时给VB供电，当VS为高电平时，二极管截止，自举电容放电给VB供电。通过改变HIN、LIN电平就可以实现电机的调速、电机的刹车。电磁阀控制比较简单，通过MOC3041驱动可控硅来控制电磁阀。MOC3041的隔离电压达到7500Vrm，是一个光电耦合器类型的三端双向可控驱动器。

4软件设计

系统总体程序采用C语言编写，主要分为三部分。第一部分是：输入、输出口说明和系统变量定义。第二部分是：主程序（背景程序），它主要实现系统初始化，循环运行输入信号及按键检测，显示程序。第三部分为：扫描处理程序，主要实现电机驱动输出及电磁阀驱动输出。扫描处理程序也可以作为主程序的一部分无需单独列出。系统程序采用模块化设计。它包含了以下几部子程序：键扫描检测子程序KSS，显示子程序DUSP，I2C总线写子程序WRIT，报警子程序WARN，软件总流程图如图3。

5结论

本文介绍的捆扎机单片机控制系统，硬件结构紧凑、可靠性高、操作容易、维护简单，适合在恶劣环境下工作。能大幅度提高劳动生产率，降低生产成本。

参考文献

[1]徐珠勇.闪光测速仪开发.电气自动化.2009年

[2]徐珠勇.基于LabVIEW系统雨刮电机测试平台开发.城市建设与商业网点.2009年

作者简介：

徐珠勇（1976-9-），男，汉族，浙江台州人，高级工程师，主要从事电子电气研究