蘇紅衛(wèi)

摘要：螺絲是緊固件的通用說法，是日常生活中不可或缺的工業(yè)必需品，目前多數(shù)產(chǎn)品上的螺絲仍是操作工手動鎖緊，如果需鎖緊螺絲數(shù)量較多的話，容易漏打、錯打。該文以C語言為編程語言，圍繞以STM8S903K3為主的硬件電路功能，對序列打螺絲夾具進行了軟件設(shè)計說明，文章首先提出了序列打螺絲夾具軟件設(shè)計的總體思路，然后對序列打螺絲夾具的主要功能函數(shù)進行了重點設(shè)計說明，最后對軟件設(shè)計調(diào)試結(jié)果進行說明。該軟件設(shè)計在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上進行了實驗調(diào)試和實際操作，并已投入實際應(yīng)用中，實際解決了螺絲數(shù)量較多時按統(tǒng)一順序鎖緊，防止錯打、漏打的問題，具備很大的推廣價值。

關(guān)鍵詞：軟件設(shè)計；序列夾具；順序鎖緊

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 章編號：1009-3044（2016）25-0080-03

基于STM8S903K3的序列打螺絲夾具中功能的設(shè)定、螺絲鎖緊的選擇、信息數(shù)據(jù)的處理存儲、加工信息的顯示、工作數(shù)據(jù)通信、報警等一系列功能是根據(jù)STM8S903K3單片機的特點及硬件電路的設(shè)計而通過C語言編程來實現(xiàn)的。

1 系統(tǒng)軟件設(shè)計

1.1 系統(tǒng)設(shè)計總流程

開機后，先對各硬件端口進行初始化，然后讀取撥碼開關(guān)數(shù)據(jù)來確定需要鎖緊螺絲數(shù)目，之后按循序點亮指示燈，系統(tǒng)自檢（自檢中出現(xiàn)錯誤時會發(fā)出報警聲音提示錯誤）；系統(tǒng)自檢后，RESET指示燈亮，為鎖緊螺絲做好準(zhǔn)備。

需要鎖緊螺絲工作時，先用螺絲刀碰觸RESET位置，第一個螺絲位置的指示燈亮，螺絲刀碰觸到第一個螺絲的導(dǎo)柱時產(chǎn)生signal in信號輸入單片機，單片機接收后將SET置1輸出電動起子允許工作信號，當(dāng)螺絲擰到要求的扭矩后，電動起子控制器會發(fā)出一個BZ信號給單片機，單片機再接收到該信號后，關(guān)閉單片機輸出信號并通過點亮FirstHC595SendData函數(shù)第2個螺絲的提示燈，重復(fù)上述動作。

設(shè)計中有一個三位的撥碼開關(guān)用來設(shè)置總螺絲的數(shù)量，例如設(shè)置為48個螺絲，那么在第48個螺絲鎖緊后，RESET指示燈亮，返回初始化狀態(tài)（此時RESET位置沒有鎖螺絲確認(rèn)信號，即只有螺絲刀觸碰到該位置后才點亮第1個螺絲指示燈）。

在鎖螺絲時，假如應(yīng)該鎖第3個螺絲，而實際上螺絲刀在其他螺絲位置時，此時螺絲刀不啟動，并發(fā)出報警聲音提示錯誤。

程序設(shè)計總流程圖如圖1所示：

1.2 硬件初始化操作

系統(tǒng)的硬件進行初始化包括系統(tǒng)時鐘配置初始化Clock_init（）、指示燈端口初始化GPIO_LEDInit（）和功能端口（編碼器端口、蜂鳴器端口、BZ端口、SET端口、RESET端口、Signal In端口、功能選擇端口、74HC595端口）初始化General_IO_init（）。截取程序段如下：

void General_IO_init（void）

{ /**編碼器端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOB，GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3， GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT）；

GPIO_Init（GPIOC，GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5，GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT）；

GPIO_Init（GPIOE， GPIO_PIN_5，GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT）；

/**蜂鳴器端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOA， GPIO_PIN_1， GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST）；

/**BZ端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOC， GPIO_PIN_6， GPIO_MODE_IN_PU_IT）； /**改為中斷方式**/

/**SET端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOC， GPIO_PIN_7， GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST）；

/**ER BZ端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOB， GPIO_PIN_5， GPIO_MODE_IN_PU_IT）； /**改為中斷方式**/

/**RESET端口初始化---RESET螺絲刀控制器**/

GPIO_Init（GPIOB， GPIO_PIN_4， GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST）；

/**為了不影響PC6的中斷響應(yīng)，特意初始化沒有使用的PC0管腳**/

GPIO_Init（GPIOC， GPIO_PIN_0， GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST）；

/**signal_in端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOA， GPIO_PIN_2， GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT）；

/**功能選擇端口初始化**/ /**74HC595端口初始化**/

GPIO_Init（GPIOD，GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7， GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST）；

/**Reset_IO CLKIN**/

GPIO_Init（GPIOD， GPIO_PIN_0， GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST）；

}

1.3 讀撥碼開關(guān)的流程

程序中，利用ReadCounterNum函數(shù)讀取撥碼開關(guān)的數(shù)據(jù)設(shè)定值，分辨對撥碼開關(guān)的個位、十位、百位數(shù)據(jù)進行設(shè)置和讀取。讀取個位數(shù)據(jù)程序段如下：

/**讀取個位數(shù)據(jù)**/

bit_status = GPIO_ReadInputPin（GPIOC， GPIO_PIN_2）； //DC1-8 8

if （bit_status == RESET） //SET or RESET

wCodeNum +=8； }

bit_status = GPIO_ReadInputPin（GPIOC， GPIO_PIN_3）； //DC1-4 4

if （bit_status == RESET） //SET or RESET

wCodeNum +=4；

bit_status = GPIO_ReadInputPin（GPIOC， GPIO_PIN_4）； //DC1-2 2

if （bit_status == RESET） //SET or RESET

wCodeNum +=2；

bit_status = GPIO_ReadInputPin（GPIOC， GPIO_PIN_5）； //DC1-1 1

if （bit_status == RESET） //SET or RESET

wCodeNum +=1；

對于十位數(shù)據(jù)和百威數(shù)據(jù)的讀取流程與個位數(shù)據(jù)的讀取一致，只是對應(yīng)位數(shù)據(jù)不同，十位數(shù)據(jù)對應(yīng)位數(shù)據(jù)分別是128、64、32、16，百位數(shù)據(jù)對應(yīng)位數(shù)據(jù)分別是2048、1024、512、256。

1.4 Signal in 信號的處理

Signal in 信號的處理通過TimeDo函數(shù)來實現(xiàn)。TimeDo函數(shù)中，每500ms掃描一次signal in信號，如果signal in信號來自RESET銅柱，那么保存銅柱位置，關(guān)閉蜂鳴器，并且點亮第一個螺絲位置的指示燈；如果signal in信號來自第1-47個螺絲，那么置位SET信號，關(guān)閉蜂鳴器，開啟電動起子開始鎖緊螺絲，如果signal in信號來自第48個螺絲，就點亮RESET銅柱位置的指示燈；另外，從硬件設(shè)計中我們可知，Signal in 信號是當(dāng)電動起子碰觸治具板上螺絲孔位置的銅柱產(chǎn)生的，如果電動起子碰觸錯誤位置的螺絲孔位置的銅柱則開啟蜂鳴器發(fā)出報警提示的聲音，比如，當(dāng)前待打螺絲位置為2，如果電動起子碰觸螺絲孔2位置以外的銅柱，則蜂鳴器發(fā)出報警提示音，提醒操作人員打錯螺絲位置。其程序流程圖如圖2所示。

1.5 BZ信號的處理流程

BZ信號的處理流程如圖2所示。螺絲鎖緊到位后電動起子控制器發(fā)出BZ信號，MCU控制模塊接受到BZ信號后進入中斷處理子程序中，中斷處理程序包括關(guān)中斷、SET信號清零、關(guān)閉電動起子，如果鎖緊的螺絲是1-47個，那么點亮下一個位置螺絲的指示燈，如果鎖緊的螺絲是最后一個即第48個，那么點亮RESET指示燈，然后開中斷為下一個signal in信號的讀取做好準(zhǔn)備。

1.6 74HC595數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)的讀取

通過HC595SendData函數(shù)可發(fā)送1到6個字節(jié)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)用來點亮和關(guān)閉對應(yīng)個螺絲位置的指示燈、獲取某個位置螺絲是否有電動起子的輸入信號，最終將串行輸入數(shù)據(jù)并行輸出。傳送1個字節(jié)的流程如圖3所示。

2 程序下載調(diào)試

本設(shè)計所使用的編譯環(huán)境是ST Visual Develop，編譯環(huán)境開發(fā)界面如圖4所示。程序使用ST-LINK工具下載，下載軟件是ST Visual Programmer，程序下載界面如圖5所示。

程序調(diào)試過程中，還有個bug在里面，BUG： 當(dāng)打完第一個銅柱對應(yīng)的螺絲的時候，在打第二個螺絲時出現(xiàn)告警提示音，通過DEBUG程序發(fā)現(xiàn)，在處理完前面打螺絲流程時遺漏了保存當(dāng)前所打螺絲銅柱位置信息，導(dǎo)致后面判斷中出現(xiàn)位置錯誤而開啟蜂鳴器進行告警提示。

3 結(jié)束語

本文以C語言為編程語言，圍繞以STM8S903K3為主的硬件電路功能，對序列打螺絲夾具中功能的設(shè)定、螺絲鎖緊的選擇、信息數(shù)據(jù)的處理存儲、加工信息的顯示、工作數(shù)據(jù)通信、報警等一系列功能進行了軟件設(shè)計說明。該軟件設(shè)計在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上進行了實驗調(diào)試和實際操作，并已投入實際應(yīng)用中，實際解決了螺絲數(shù)量較多時按統(tǒng)一順序鎖緊，防止錯打、漏打的問題并且具備提示、報警等功能，從實踐結(jié)果和參數(shù)來看，該裝置很好地解決了生產(chǎn)中的實際問題，具備很大的推廣價值。

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