51单片机C语言编程：自动流水线控制、温度控制任务

任务一：自动流水线控制系统

1.任务要求

（1）请仔细阅读并理解模拟自动流水线系统的控制要求和有关说明，根据理解，选择所需要的控制模块和元器件。

（2）请合理摆放模块，并连接模拟自动流水线系统的电路。

（3）请编写模拟自动流水线系统的控制程序，存放在“D”盘中以工位号命名的文件夹内。

（4）请调试编写的程序，检测和调整有关元器件设置，完成模拟自动流水线系统的整体调试，使该模拟自动流水线系统能实现规定的控制要求，并将相关程序“烧入”单片机中。

2.模拟自动流水线系统描述及有关说明

（1）模拟自动流水线。使用MCU09步进电动机控制模块中的步进电动机作为模拟自动流水线的动力，MCU09步进电动机控制模块中的标尺机构作为控制对象，模拟自动流水线，当步进电动机转动时，标尺指针可以连动。

步进电动机可以高速转动（32细分，3cm/s），也可以低速转动（32细分，1cm/s），可以实现正反转。

标尺刻度数字1的位置为工位1，刻度数字3的位置为工位2，刻度数字12的位置为工位3，刻度数字14的位置为工位4。标尺指针停在工位的误差在±2mm以内。

在模拟自动流水线中，标尺指针模拟待加工工件的运载器，可以与工件一起从工位1逐步移到工位4，并且可以在某工位停留，此时系统加工工件。

标尺机构必须通过硬件进行保护：当标尺指针移动到左右限位时，电路自动切断MCU09步进电动机控制模块的24V电源回路，不依赖系统软件。

（2）操作面板

1）键盘和输入开关

①键盘：4个独立按键分别为：“设置”键、“+”键、“切换”键、“确认”键。

②钮子开关：SA1为电源开关，打到上面为“开电源”，打到下面为“关电源”；SA2打到上面为“启动”自动流水线，打到下面为“暂停”自动流水线。

2）显示。系统采用LCD12864显示有关信息，显示字体为宋体12（宋体小四号），此字体下对应的汉字点阵为：宽×高=16×16；数字、字符的点阵为：宽×高=8×16。

LED0亮表示电源已打开。LED1指示自动流水线工作状态：若自动流水线未启动，LED1熄灭；若自动流水线暂停，LED1半亮（驱动信号1kHz，占空比90%）；若自动流水线正在工作中，LED1为最大亮度。

①开机界面。系统上电后，LED0、LED1熄灭，LCD12864清屏，“开电源”后，LED0亮，“请等待！”左滚入液晶显示器最上一行：开始“！”出现在最左边，以后每0.2s向右滚入（或滚动）一个字，直至居中显示“请等待！”。蜂鸣器响1s后，液晶显示器在最上一行居中显示“请按设置键！”，等待按下设置键，系统进入设置界面。

②设置界面。在LCD12864的第二行显示“预置工件数：XX个”，XX为阴文（黑底白字）显示；在第三行显示“预置时间：TT秒”。其中XX为预置工件数，TT为预置工件在工位1、2、3、4的加工（停留）时间（秒）。LCD12864的第一、四行无显示。

XX的范围为01～99，默认值为01；TT的范围为01～19，默认值为01。当输入数据大于最大值，自动变为最小值。

若按下“+”短于1s就弹起，该参数加1；若连按“+”键达1s，该参数加10，以后每0.5s加10，直至按键弹起。

按下“切换”键，可以切换被修改的参数，某参数处于被修改状态时，该参数阴文显示。

按下“确认”键后，XX、TT均阳文（白底黑字）显示，数据确认，“+”键无效；若再次按下“设置”键，某参数又阴文显示，可以修改数据。

数据确认后，若SA2打到上面，启动自动流水线。

③运行界面。当启动流水线后，LED1亮，在LCD12864的第二行显示“剩余工件数：XX个”，在第三行显示“加工倒计时：TT秒”。其中XX为剩余工件数，TT为工件在某工位加工倒计时值，若工件离开该工位，TT不显示。

XX、TT均要求隐去首位零。

3.系统控制要求

（1）初始设置

初始状态设置。系统上电前，请手动将标尺指针调整到刻度数字1处（工位1）；将钮子开关SA2打到下面。系统上电后，“开电源”，显示开机界面后，按下设置键，进入设置界面，请先设置XX为02，TT为03，再启动自动流水线，显示运行界面。

（2）系统运行

1）标尺指针在工位1，开始倒计时，直到倒计时完成；(www.xing528.com)

2）标尺指针低速移到工位2，开始倒计时，直到倒计时完成；

3）标尺指针高速移到工位3，开始倒计时，直到倒计时完成；

4）标尺指针低速移到工位4，开始倒计时，直到倒计时完成，该工件全部加工工序完成，自动进入仓库，剩余工件数减1；

5）标尺指针高速移到工位1，恢复初始化位置，准备下一工件的加工；

6）重复1）～5），标尺指针在工位1停止后，若剩余工件数已经为0，则蜂鸣器响1s，系统等待按下“设置”键后，进入设置界面。

（3）暂停。在自动流水线运行中，将钮子开关SA2打到下面，自动流水线立即暂停，LED1半亮，标尺暂停移动，倒计时暂停，等待再次启动自动流水线后，按照原速度移动，倒计时恢复，LED1亮度最大。

任务二：热工件处理控制系统

1.智能工件热处理控制系统描述及有关说明

智能工件热处理控制系统的主要功能是：工件运输装置从原料仓库取出待加热工件，送往加热炉加热一定时间后，又将工件运输到冷却区并放下；然后继续到原料仓库取下一个待加热工件，再同样处理。

（1）工件运输装置、加热炉的说明

1）“MCU09步进电动机控制模块”中的位移机构、标尺和“MCU08交直流电动机控制模块”中的直流电动机，一起构成工件运输装置。在直流电动机的驱动下，标尺移到数字“2”时，表示工件运输部件在“原料仓库”位置，标尺移到数字“13”时，表示在“加热炉”位置，标尺移到数字“7”时，表示在“冷却区”位置。定位要求：标尺停在指定位置时误差不超过2mm。

“MCU09步进电动机控制模块”中的位移机构、标尺等在运动时，要有硬件保护，即程序失常、失去控制时，电路可以保护标尺不移到左、右断位开关以外。

2）用“MCU13温度传感器模块”构成加热炉，测温传感器可在DS18B20与LM35中任选，加热炉温度控制为55±2℃。

（2）操作面板说明

1）显示。用“MCU04显示模块”中8位数码管显示有关信息。开始工作后，数码管最左边3位显示“加热炉”当前温度（要求显示到小数点后1位），最右边3位显示已处理的工件数，中间2位显示为“--”。

用“MCU04显示模块”中的LED0表示“正在工作”；用LED1表示“停止”；用LED2表示加热炉“正在加热”，即“MCU13温度传感器模块”中加热用功率电阻中有电流通过。当温度上升到符合要求时，程序控制停止加热，功率电阻中无电流通过，LED2就熄灭。

2）键盘。用“MCU06指令模块”中的独立按键SB1、SB3分别表示“开始”、“停止”。

3）电源控制总开关。用作控制系统电源通断，用一个钮子开关实现。钮子开关手柄向上为“打开”，向下为“关断”。

（3）其他说明。为完成工作任务，除以上指定模块外，选手还可以再选择一些赛场提供的其他模块。

2.系统控制要求

（1）初始化

1）打开电源控制总开关（开机）后，工件运输部件初始化，标尺必须移到“原料仓库”位置，此过程中显示为“--------”（最少显示3s）。开机后，LED0～LED2全部熄灭。

2）然后，再显示“加热炉”当前温度，显示已处理工件数为“0”。两个参数的显示要有“隐0”功能：即除小数点前一位和后一位，若某位数值为0，同时其左边数字也都为0，则该位熄灭，不显示。

（2）系统运行。按“开始”键启动系统运行，运行过程为：

1）“正在工作”指示灯亮。“正在加热”指示灯亮，同时加热炉开始加热；当温度达到55±2℃时，可以停止加热，同时“正在加热”指示灯灭，以后系统要控制炉温保持在55±2℃。

2）工件运输部件在“原料仓库”位置等待5s即可完成待加热工件的加载；若此时“加热炉”温度符合要求，工件运输部件将工件运往“加热炉”，否则，在原位继续等待，等到“加热炉”温度升到规定值后，再前往“加热炉”。

3）然后，工件运输部件和工件在“加热炉”停留10s，即可完成加热处理，工件运输部件再将工件运到“冷却区”。

4）工件运输部件在“冷却区”位置等待5s，即可完成工件卸载。然后，已处理工件数加一。

5）工件运输部件在“冷却区”位置完成工件卸载后，又移到“原料仓库”位置。以后重复2）～5）步。

（3）停止。在“系统运行”时，按下“停止”键，停止所有工作，“停止”指示灯亮，其他指示灯熄灭，“加热炉”当前温度和已处理工件数继续显示；再次按下“开始”键，先“初始化”，再启动“系统运行”。

（4）关电源。任何时候（“初始化”、“系统运行”、“停止”），钮子开关手柄向下（关机）后，停止一切工作，熄灭所有显示，不响应键盘。若再次“打开”电源，再从“初始化”开始。