摘 要：介紹一種基于OMRON-E6B2編碼器的石英玻璃管切割控制器的設(shè)計(jì)方法，利用ATmega16單片機(jī)作為控制中樞，從硬件和軟件兩方面闡述了控制器的設(shè)計(jì)思路，對(duì)硬件原理圖和程序框圖作了簡(jiǎn)捷的描述。本設(shè)計(jì)為石英玻璃管的切割控制提供了一種有效的方法，實(shí)踐證明,設(shè)計(jì)的控制器具有較高的實(shí)用價(jià)值，能夠完成對(duì)石英玻璃管切割過程的準(zhǔn)確控制，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量,產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞：OMRON- E6B2編碼器;石英玻璃管;切割控制;ATmega16單片機(jī) Abstract: Introduce a method about the design of controller for incising quartz glass tube which is based on the OMRON-E6B2 coders, and utilize a single-clip ATmega16 machine as central controller, expound the design way of the controller from the hardware and software sides, make brief description in hardware principle and program frame. This design provides a valid controlling method for incising quartz glass tube, and the practice proves that the controller has high practical value which can accomplish the accurate control to the process of incising quartz glass tube, and then it improves quality of the product and gives rise to considerable economic performance. Keyword: OMRON-E6B2 coder; the quartz glass tube; incising control; ATmega16 single-chip machine. 0 前言 　　石英玻璃管是用二氧化硅制造的特種工業(yè)技術(shù)玻璃，是一種非常優(yōu)良的基礎(chǔ)材料。石英玻璃具有一系列優(yōu)良的物理、化學(xué)性能。其顯著的特點(diǎn)是：耐高溫、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好、透光性能好。正是由于石英玻璃具有上述優(yōu)良的理化性能，因此被廣泛地應(yīng)用于電光源、半導(dǎo)體、光通信、軍工、冶金、建材、化學(xué)、機(jī)械、電力、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域。與此同時(shí)，對(duì)石英制品的切割控制就顯得尤為重要。 　　基于OMRON-E6B2的石英玻璃管切割控制器設(shè)計(jì)，就是針對(duì)石英玻璃管的切割過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制提出的。 1 硬件設(shè)計(jì) 　　1.1編碼器 　　使用進(jìn)口編碼器進(jìn)行準(zhǔn)確定位（利用旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖信號(hào)構(gòu)成位置反饋，實(shí)現(xiàn)玻璃管的精確位移控制）。本設(shè)計(jì)采用OMRON-E6B2-CWZ6C 2000PPR，其輸出電路如圖1所示： [align=center] 圖1 OMRON E6B2-CWZ6C 2000PPR輸出電路[/align] 　　1.2槽型光電開關(guān) 　　使用槽型光電開關(guān)輸入到位信號(hào)至ATmega16單片機(jī)，槽型光電開關(guān)的型號(hào)為BANNER SL30VB6VY，其輸出電路如圖2所示。 [align=center] 圖2 BANNER SL30VB6VY輸出電路[/align] 　　1.3 ATmega16單片控制電路 　　ATmega16單片機(jī)是一種高性能、低功耗的 8位 AVR®微處理器，它具有先進(jìn)的 RISC結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)為:16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash（具有同時(shí)讀寫的能力，即RWW），512字節(jié) EEPROM，1K字節(jié) SRAM，32 個(gè)通用 I/O口線，32個(gè)通用工作寄存器，用于邊界掃描的 JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T/C）,片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測(cè)器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級(jí)可編程增益的 ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè) SPI串行端口，以及六個(gè)可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。常見封裝為PDIP40，其引腳分配如圖3所示。 [align=center] 圖3 ATmega16單片機(jī)引腳圖[/align] 　　1.3.1輸入電路部分 　　石英玻璃管切割控制器輸入電路部分如下： 　　l OMRON E6B2-CWZ6C 2000PPR進(jìn)口編碼器輸入電路 　　采用光電隔離電路TLP521-1將編碼器的脈沖隔離后輸入至單片機(jī)ATMEGA16的T0端，對(duì)編碼器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便確定玻璃管的準(zhǔn)確位置。 　　l BANNER SL30VB6VY槽型光電開關(guān)輸入電路 　　采用光電隔離電路TLP521-1將槽型光電開關(guān)的電平信號(hào)隔離后輸入至單片機(jī)ATMEGA16的PB1端，可對(duì)槽型光電開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行判斷，依此確定到位信號(hào)的有無。 紅外線鍵盤接收電路 　　紅外線接收電路采用紅外線接收頭SM0038，輸出端接入74LS14整形電路，最后接入單片機(jī)ATmega16的外部中斷0（INT0）。SM0038負(fù)責(zé)接收紅外線、解調(diào)紅外線信號(hào)，74LS14對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形。通過紅外線鍵盤接收電路，單片機(jī)ATmega16對(duì)來自紅外鍵盤的數(shù)字鍵、功能鍵進(jìn)行處理。 　　1.3.2輸出電路部分 　　石英玻璃管切割控制器輸出電路部分如下： 　　l LED數(shù)碼顯示電路 　　數(shù)碼顯示電路采用常見的動(dòng)態(tài)掃描電路，由PA口輸出段碼（顯示的數(shù)據(jù)），由PC口輸出位碼（顯示數(shù)碼管的某一位）。采用此動(dòng)態(tài)掃描電路，大大節(jié)省了硬件資源。 　　l 控制輸出電路、 　　控制輸出電路由4個(gè)相同的電路組成，對(duì)應(yīng)的控制環(huán)節(jié)分別為：?jiǎn)?dòng)、剎車、切管、打管，依此控制石英玻璃管的切割過程。該輸出電路由光電隔離電路TLP521-1隔離單片機(jī)ATmega16的輸出信號(hào)，單片機(jī)的輸出信號(hào)經(jīng)7406驅(qū)動(dòng)并經(jīng)光電隔離后使得繼電器動(dòng)作。 [align=center] 圖4 硬件設(shè)計(jì)總圖[/align] 2 軟件設(shè)計(jì) 　　軟件設(shè)計(jì)部分主要分為如下幾個(gè)模塊： 　　1） 外部中斷0的服務(wù)子程序模塊。該模塊主要負(fù)責(zé)紅外線的接收、識(shí)別和按鍵的編碼等。 　　采用與接收模塊SM00383相對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射電路 SAA3010T，其編碼規(guī)律為： 　　a）起始碼部分—2 位（兩個(gè)邏輯“1”）; 　　b）控制碼部分—1 位（在前后兩次按鍵中交替改變）; 　　c）系統(tǒng)碼部分—5 位：00000; 　　d）指令碼部分—6 位。 [align=center] 圖5 SAA3010T數(shù)據(jù)格式[/align] [align=center] 圖6 紅外鍵盤信號(hào)處理程序框圖[/align] 　　2） LED顯示驅(qū)動(dòng)模塊。該模塊的功能是將顯示緩沖區(qū)中的內(nèi)容顯示到相應(yīng)的LED上。利用ATmega16的兩個(gè)并行口PA、PC口分別作為L(zhǎng)ED的段控與位控，PA口作為顯示器的數(shù)據(jù)口（段控），用來輸出數(shù)據(jù);PC口作為位控，輸出位置信號(hào)，以便決定哪位數(shù)碼顯示器顯示數(shù)據(jù)。 　　3） 計(jì)數(shù)模塊。對(duì)編碼器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 　　計(jì)數(shù)部分的程序設(shè)計(jì)，可將單片機(jī)ATmega16的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0設(shè)置為方式2，從外部進(jìn)行計(jì)數(shù)，設(shè)置計(jì)數(shù)初值，判斷TF0是否溢出用以確定是否有脈沖信號(hào)輸入，典型程序如下： 　　START： MOV TMOD，#06H ;T0為方式2外部計(jì)數(shù) 　　MOV TH0，#0FFH ;計(jì)數(shù)初值 　　MOV TL0，#0FFH 　　SETB TR0 ;允許計(jì)數(shù) 　　LOOP1： JBC TF0，LOOP2 　　AJMP LOOP1 　　LOOP2： 　　;計(jì)數(shù)處理 　　AJMP LOOP1 [align=center] 圖7 動(dòng)態(tài)掃描顯示程序框圖[/align] 　　4、主程序。控制石英玻璃管的割管過程。 　　主程序比較簡(jiǎn)單，限于篇幅，本文不在贅述。 3 結(jié) 論 　　本文的創(chuàng)新之處，在于使用OMRON——E6B2編碼器做定位裝置，比較簡(jiǎn)捷地解決了石英玻璃管的切割問題，為石英玻璃管切割控制提供了一種有效方法，通過紅外遙控鍵盤（或機(jī)帶鍵盤）可以方便地輸入各種參數(shù)，完成對(duì)石英玻璃管切割的有效控制。本設(shè)計(jì)曾在江蘇某石英玻璃管廠投入使用并取得顯著效果，使OMRON——E6B2編碼器在石英玻璃管制品的切割控制上得到了較好的應(yīng)用。 參考文獻(xiàn) 　　[1] 張開生,李霞,王金廣.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)紅外遙控鍵盤的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2005.9 　　[2] 董洪偉,須文波.數(shù)控玻璃切割系統(tǒng)的開發(fā)[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代,2004.10 　　[3] 溫傳新.基于PC管理及CNC控制的自動(dòng)玻璃切割系統(tǒng)開發(fā)[J].東南大學(xué),2004 　　[4] 董洪偉,馮英俊,須文波.玻璃切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2004.5 　　[5] 龐長(zhǎng)江,許玉俠,丁立剛.PC數(shù)控系統(tǒng)的位置控制[J].機(jī)電工程技術(shù),2004.8 : 　　[6] 孫立蓉 李亞麗 AMLCD基板玻璃切割條件的選擇[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào),2005.4:103～107 　　[7] 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社 2005 :126～166 　　[8] 徐淑華,程退安,姚萬生.單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1994:115～153 　　[9] 李建華著《實(shí)用遙控器原理與制作》[M]. 北京:人民郵電出版社,1996 :52～66