基于PIC16F628单片机的CM402型高速贴片机控制系统改造设计与实现

引言
随着表面贴装技术（Surface Mounted Technology，SMT）的不断优化及贴片元器件制作工艺的迅速发展，贴片机在电子制造业中的应用日益突出。CM402型高速贴片机是由日本松下公司研发和生产，针对某些特定工件、按特定工序进行批量加工的专用设备。根据笔者为期两周的现场调查和论证，传统CM402型高速贴片机在拼接料生产过程中，若出现拼接料检知停止时，停机扫料的时间将影响到生产效率。通过认真分析该设备的工序流程及阅读其用户手册，可将此拼接料检知、停机扫料程序进行技术改造，并在原有电控系统上利用PVS控制系统替代Timer（计时器），可实现接料不停机控制功能，从而可提升其生产效率。
本文以利用PIC16F628单片机构成PVS控制系统为例，从硬件系统设计和软件系统设计入手，给出了印制电路板图、电路原理图及源代码。
硬件系统设计
该PVS控制系统以PIC16F628单片机为核心，由PIC16F628单片机及其外围元器件、电源模块、继电器模块组成，印制电路板和电路原理图如图1、图2所示。


图1 印制电路板

图2 原理图

PIC16F628单片机及其外围元器件
PIC16F628单片机是由Microchip公司生产的PIC系列8位CMOS闪存单片机之一，该系列单片机采用RISC（Reduced Instruction Set Computer）嵌入式结构，具有执行速度高、功耗低、体积小巧、工作电压低、驱动能力强、品种丰富等优越性能。其总线结构采取数据总线和指令线分离独立的哈佛（Harvord）结构，具有很高的流水处理速度。与同类8位单片机相比，程序存储器可节省一半，指令运行速度可以提高4倍左右。PIC16F628单片机封装形式为DIP-18，配合相应程序，该芯片可实现继电器智能控制功能，即配合其他配套电路可构成PVS控制系统，实现CM402型贴片机接料不停机控制功能。JP2为报警信号输入端、JP5为PC机并口解锁信号输入端、SB1、SB2为定时时间调节按钮，LED1～LED6构成定时时间显示电路，单只LED亮表示10s，全部亮表示60s。
电源模块
电源模块设计的质量直接关系到PVS控制系统的稳定性。该控制系统直接利用CM402型贴片机的+24V稳压电源，故采用稳压性能较好的三端稳压集成电路LM7812、LM7805实现两级稳压，为单片机、光电耦合器等元器件提供+5V直流稳压电源。JP1为24V电源输入端，与CM402贴片机相应插座直接连接。
继电器模块
继电器模块由晶体管驱动电路和固态继电器构成。其中VT1、VT2选用C9014型晶体管；欧姆龙TQ2-24V型24V继电器。该模块工作状态由单片机RA4（第3脚）控制，并通过JP3、JP4与CM402型贴片机相应端口相连。
软件系统设计
软件环镜基于MPLAB IDE V8.33，编译器HI-TECH C,仿真器ICD2.0烧写PIC16F628芯片实现CM402型贴片机控制系统改造设计功能。
实现程序如下：
#include__CONFIG(0X1F3C);
#define ulong unsigned long
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
#define RD (1)
#define WR (1<<1)
#define WREN (1<<2)
#define WRERR (1<<3)
#define FREE (1<<4)
#define CFGS (1<<6)
#define EEPGD (1<<7)
#define START_READ_EEPROM() EECON1=EECON1|RD
#define START_WRITE_EEPROM() EECON1=EECON1|WR
#define ENABLE_WRITE_EEPROM() EECON1=EECON1|WREN
#define DISABLE_WRITE_EEPROM() EECON1=EECON1&(~WREN)
#define SELECT_EEPROM() EECON1=EECON1&(~(EEPGD|CFGS))
#define out RA3
uint js=1;
uchar Key_Num = 0x00,Key_Num1 = 0x00; //本次键码
uchar Key_Backup = 0x00,Key_Backup1 = 0x00; //备份键码
uchar key,temp,key1,temp1;
bit Key_Dis_F = 0,Key_Dis_F1 = 0,OFF_ON=0;
uchar ES=1,ES_DATA=1;
bit a;
ulong z=1;
uchar ES_BC_DATA;
void ms(uint b);
void keyscan(void);
char readByte(char addr);
void writeByte(char addr, char data);
void X_Y_IN(void);
void main()
{ TRISB2=0;
TRISB3=0;
TRISB4=0;
TRISB5=0;
TRISA6=0;
TRISA7=0;
RB2=1;
RB3=1;
RB4=1;
RB5=1;
RA6=1;
RA7=1;
TRISB0=1;
TRISB1=1;
RB0=1;
RB1=1;
TRISB6=1;
TRISB7=1;
RB7=1;
RB6=1;
GIE=1;
PEIE=1;
T1CON=0X01;
TMR1IE=1;
TMR1IF=0;
TMR1L=0XEF;
TMR1H=0XD8;
CM0=1;
CM1=0;
CM2=1;
C2OUT=0;
C2INV=1;
TRISA4=0;
RA4=1;
TRISA3=0;
RA3=1;
a=out=1;
ES_BC_DATA=readByte(0x00);
ES_DATA=ES=ES_BC_DATA;
while(1)
{ asm("clrwdt");//清看门狗
keyscan();
X_Y_IN();
if((C2OUT==1)&(OFF_ON==1)&(a==0))
{ ms(4);
if((C2OUT==1)&(OFF_ON==1)&(a==0))
{ C2OUT=0;
ES_DATA=ES_BC_DATA;
OFF_ON=0;
a=out=1;
z=1;
}
}
switch(ES)
{ case 1:
RB2=1;
RB3=1;
RB4=1;
RB5=1;
RA6=1;
RA7=0;
break;
case 2:
RB2=1;
RB3=1;
RB4=1;
RB5=1;
RA6=0;
RA7=0;
break;
case 3:
RB2=1;
RB3=1;
RB4=1;
RB5=0;
RA6=0;
RA7=0;
break;
case 4:
RB2=1;
RB3=1;
RB4=0;
RB5=0;
RA6=0;
RA7=0;
break;
case 5:
RB2=1;
RB3=0;
RB4=0;
RB5=0;
RA6=0;
RA7=0;
break;
case 6:
RB2=0;
RB3=0;
RB4=0;
RB5=0;
RA6=0;
RA7=0;
break;
}
}
}
void ms(uint b)
{ uchar c;
while(b--)
for(c=123;c>0;c--);
}
void interrupt tmr1(void)
{ if(TMR1IF==1)
{ TMR1IF=0;
TMR1L=0XEF;
TMR1H=0XD8;
js++;
if(js==1000)
{ js=1;
if(OFF_ON==1)
{ if(ES_DATA!=0);
{ ES_DATA--;
if(ES_DATA==0)
{ a=out=0;
}
}
}
}
}
}
void X_Y_IN(void)
{ if((RB0==0)&(RB1==0))
{ ms(2);
if((RB0==0)&(RB1==0)&((z++)==500))
{ temp1=1;
}
}
else
{ z=1;
temp1=0;
}
Key_Num1=temp1;
if((Key_Num1!=0x00)&&(Key_Num1 == Key_Backup1 ))
{ if(!Key_Dis_F1)
{ Key_Dis_F1 = 1;
asm("clrwdt");
if((RB0==0)&(RB1==0))
{ OFF_ON=1;
}
}
}
else
{ Key_Backup1 = Key_Num1;
Key_Dis_F1 = 0;
}
}
void keyscan(void)
{ if((RB7==0)|(RB6==0))
{ ms(10);
if((RB7==0)|(RB6==0))
{ temp=1;
}
}
else
{ temp=0;
}
Key_Num=temp;
if((Key_Num!=0x00)&&(Key_Num == Key_Backup ))
{ if(!Key_Dis_F)
{ Key_Dis_F = 1;
asm("clrwdt");
if((RB6==0)&(RB7==1))
{ ES--;
if(ES<=1)
{ ES=1;
}
if(ES!=ES_BC_DATA)
{ ES_DATA=ES_BC_DATA=ES;
writeByte(0x00,ES_BC_DATA);
writeByte(0x01,out);
writeByte(0x02,RA4);
writeByte(0x03,RB1);
writeByte(0x04,RB0);
writeByte(0x05,z);
}
}
if((RB6==1)&(RB7==0))
{ ES++;
if(ES>=6)
{ ES=6;
}
if(ES!=ES_BC_DATA)
{ ES_DATA=ES_BC_DATA=ES;
writeByte(0x00,ES_BC_DATA);
}
}
}
}
else
{ Key_Backup = Key_Num;
Key_Dis_F = 0;
}
}
char readByte(char addr)
{ char tmpEEPROM;
EEADR = addr;
SELECT_EEPROM();
START_READ_EEPROM();
tmpEEPROM = EEDATA;
return tmpEEPROM;
}
void writeByte(char addr, char data)
{ EEADR = addr;
EEDATA = data;
SELECT_EEPROM();
ENABLE_WRITE_EEPROM();
EECON2 = 0X55;
EECON2 = 0Xaa;
START_WRITE_EEPROM();
ENABLE_WRITE_EEPROM();
while(1 != EEIF);
EEIF = 0;
}
结束语
该PVS控制系统以PIC16F628单片机为核心，具有集成度高、性能稳定、抗干扰能力强、性价比高等优点。该PVS控制系统已制作成品销售，由苏州翔庆精密机械有限公司等单位经过6个月的联机生产验证，证明该设计方案可靠、可行。利用该PVS控制系统改造CM402型贴片机，预期可提升生产力约4%，具有良好的实用价值。

作者：湖南有色金属职业技术学院 李响初  上海振华科技有限公司 蔡振华