基于單片機(jī)的曬版機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

季昌瑞

（溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣電子工程系，浙江 溫州 325035）

基于單片機(jī)的曬版機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

季昌瑞

（溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣電子工程系，浙江 溫州 325035）

本文針對曬版機(jī)的工作流程，研究了以單片機(jī)AT89C51為核心曬版機(jī)控制系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法。實(shí)踐表明該系統(tǒng)具有良好曬版效果。

曬版機(jī)；單片機(jī)；AT89C51；控制系統(tǒng)

0 前言

曬版機(jī)是印刷制版過程中十分重要的設(shè)備，直接影響網(wǎng)版的圖像分辨力、變形程度、使用壽命等。繼電器控制的曬版機(jī)可靠性差、曬版質(zhì)量不穩(wěn)定，且操作不便，容易出故障。雖然近年來計(jì)算機(jī)直接制版技術(shù)成為熱門的話題，但是它的價(jià)格高很難得到普及?；趩纹瑱C(jī)控制的曬版機(jī)，以操作簡單，性能優(yōu)越，用戶界面好，且價(jià)格比計(jì)算機(jī)直接制版技術(shù)低很多而得到廣泛應(yīng)用。

1 曬版工作流程

（1）背部曝光：根據(jù)不同的感光版材料，不同的圖文，不同的網(wǎng)線，設(shè)置不同的曝光時(shí)間，一般選擇20-23秒。

（2）正面曝光：將版面上塑膠保護(hù)膜取下，置上陰片，拉出曬版抽屜，卷起抽氣膜，將樹脂版和菲林放在曬版抽氣板上，按抽真空開關(guān)，蓋上抽氣膜，真空表指針旋到0.08MPa以下后，用趕氣棒壓在抽氣膜上前后左右驅(qū)趕幾次，使藥膜面和版面之間充分密接，推入抽屜，曝光約400秒（根據(jù)不同的感光版材料，不同的圖文，不同的網(wǎng)線，需設(shè)置不同的曝光時(shí)間）。

（3）洗版：將感光過的版面朝外，貼在洗版裝置的自粘膠裝著板上，蓋下，洗版約90秒。

（4）烘干：開始制版前先將烘干溫度設(shè)置到45℃預(yù)熱，將洗好的版用吸水棉布或吸水棒吸掉大部分水份后放入烘干，約30分鐘至版材充分干燥為止。

（5）后曝光：將充分干燥的版材放入曬版抽屜后，曝光約200秒后印版即成。

2 曬版機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由單片機(jī)、溫度采樣電路、鍵盤/顯示電路、輸出驅(qū)動(dòng)和聲光報(bào)警電路、執(zhí)行電路等部分組成。系統(tǒng)的組成如圖 1所示。

圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

主控制器采用單片機(jī)AT89C51。AT89C51 是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個(gè)4K字節(jié)的Flash可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器。AT89C51功能強(qiáng)、價(jià)格低，完全符合系統(tǒng)的要求。

根據(jù)感光版材料事先設(shè)定真空度、曬版時(shí)間、洗版時(shí)間、洗版水溫度、烘干時(shí)間、烘干溫度、后曬版時(shí)間。按下開始按鈕啟動(dòng)真空泵，真空表指針旋到0.08MPa以下后，推入抽屜，開始曝光，曝光時(shí)間由單片機(jī)控制發(fā)出聲光報(bào)警，并進(jìn)入洗版，洗版時(shí)間結(jié)束發(fā)出聲光報(bào)警，并進(jìn)入烘干期，啟動(dòng)烘干時(shí)間，版材充分干燥后進(jìn)入后曝光期，曝光時(shí)間結(jié)束整個(gè)曬版過程完成。

2.2 溫度采集電路

溫度采集電路是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)，由LM35溫度傳感器、放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0832等組成，如圖 2所示電路。溫度傳感器[1]采用的是NS公司生產(chǎn)的LM35，它具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，他的輸出電壓與攝氏溫度線性成比例，且無需外部校準(zhǔn)或微調(diào)，可以提供±1/4℃的常用的室溫精度。LM35的輸出電壓與攝氏溫度的線形關(guān)系可用公式VOUT=0.01V/℃×T℃表示，0℃時(shí)輸出為0V，每升高1℃，輸出電壓增加10mV。

放大電路由運(yùn)放LM358構(gòu)成同相比例運(yùn)算，電壓放大倍數(shù)為2倍。

圖2 溫度采集電路

A/D轉(zhuǎn)換電路選用雙通道集成電路ADC0832[2]。ADC0832是NS公司生產(chǎn)的具有串行接口的8位A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)CS由高變低時(shí)，選中ADC0832。在時(shí)鐘的上升沿，DI端的數(shù)據(jù)移入ADC0832內(nèi)部的多路地址移位寄存器。在第一個(gè)時(shí)鐘期間，DI為高，表示啟動(dòng)位，緊接著輸入兩位配置位。當(dāng)輸入啟動(dòng)位和配置位后，選通輸入模擬通道，轉(zhuǎn)換開始。轉(zhuǎn)換開始后，經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘周期延遲，以使選定的通道穩(wěn)定。ADC0832接著在第4個(gè)時(shí)鐘下降沿輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出時(shí)先輸出最高位（D7-D0）；輸出完轉(zhuǎn)換結(jié)果后，又以最低位開始重新輸出一遍數(shù)據(jù)（D7-D0），兩次發(fā)送的最低位共用。當(dāng)片選CS為高時(shí)，內(nèi)部所有寄存器清0，輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)。如果要再進(jìn)行一次模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，片選CS必須再次從高向低跳變，后面再輸入啟動(dòng)位和配置位。當(dāng)兩位配置位為10時(shí),只對CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換；當(dāng)兩位配置位為11時(shí)，只對CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換；當(dāng)兩位配置位為00時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入；當(dāng)兩位配置位為01時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。

AT89C51與SPI串行接口，將ADC0832的CS和CLK分別接單片機(jī)的P1.1和P1.6引腳，將DI和DO分別接P1.3和P1.2引腳。當(dāng)兩位配置位為10時(shí),對水溫采集數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)；當(dāng)兩位配置位為11時(shí),對烘干溫度采集數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)。

2.3 驅(qū)動(dòng)電路

洗版電機(jī)、烘箱加熱、烘箱風(fēng)機(jī)、主曝光、真空泵、水溫加熱、后處理等驅(qū)動(dòng)電路如圖 3所示。根據(jù)單片機(jī)的控制信號(hào)控制各種電機(jī)的運(yùn)行， 由TLP561、BTA12等組成。TLP561是過零觸發(fā)光電耦合雙向可控硅芯片，BTA12普通雙向可控硅。

圖 3 驅(qū)動(dòng)電路

2.4 鍵盤和顯示電路

考慮鍵盤需要擴(kuò)充3片74LS165。74LS165[3]是8位并行輸入和串行移位輸出的寄存器，利用3片74LS165可擴(kuò)展24條并行輸入口線用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入及功能選擇。其功能鍵包括：真空按鍵；主曝光設(shè)置鍵；主曝光工作/停止鍵；洗版時(shí)間、烘干時(shí)間及洗版水溫度和烘干溫度設(shè)置鍵；確認(rèn)鍵；刪除鍵；數(shù)字輸入鍵；增減值鍵等。

狀態(tài)指示部分由發(fā)光二極管和LED七段顯示器組成。發(fā)光二極管用來指示各功能的工作狀態(tài)，亮表示對應(yīng)功能正在工作。七段顯示器用來顯示溫度和時(shí)間。七段顯示器需要3片74LS164。74LS164[3]是一個(gè)串行輸入并行輸出的芯片，每片有8條輸出線，用3片74LS164擴(kuò)展了24條輸出線。

2.5 聲光報(bào)警電路和存儲(chǔ)器

采用發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器對各個(gè)流程結(jié)束給予報(bào)警提示。

存儲(chǔ)器采用5045，存儲(chǔ)器5045[4]是一種集看門狗、電壓監(jiān)控和串行3種功能于一身的可編程電路?？撮T狗對系統(tǒng)提供保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時(shí)間時(shí)，電路中的看門狗通過信號(hào)做出反應(yīng)；電壓監(jiān)控功能保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下時(shí)，系統(tǒng)將復(fù)位，直到電源電壓返回穩(wěn)定值為止；5045的存儲(chǔ)器與可通過串行通信方式接口，共有4096個(gè)位，可按512×8個(gè)字節(jié)來放置數(shù)據(jù)。

3 曬版機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖 4 系統(tǒng)主程序結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)主程序結(jié)構(gòu)圖如圖 4所示。

初始化模塊中主要對系統(tǒng)中斷、顯示緩沖區(qū)、堆棧、內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器和一些特殊標(biāo)志位或標(biāo)志單元進(jìn)行定義和設(shè)置。

每組參數(shù)設(shè)置時(shí)，按下設(shè)置按鍵，指示燈點(diǎn)亮，表示進(jìn)入設(shè)置輸入狀態(tài)，按數(shù)字鍵，直接輸入數(shù)字（時(shí)間以秒為單位，溫度以℃為單位，最大值為999秒），然后按確認(rèn)鍵，輸入的數(shù)字存入存儲(chǔ)器。

曬版啟動(dòng)和控制模塊是整個(gè)系統(tǒng)程序的主要部分，正常情況下，按下啟動(dòng)鍵后，根據(jù)預(yù)置的參數(shù)直到定時(shí)結(jié)束才會(huì)返回到待命狀態(tài)。

以中斷方式使用AT89C51內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器T0，提供時(shí)基信號(hào)。計(jì)數(shù)器T0產(chǎn)生精確的延時(shí)，以控制定時(shí)時(shí)間。每秒鐘將定時(shí)計(jì)數(shù)器減l，同時(shí)更新倒計(jì)數(shù)顯示，增強(qiáng)了時(shí)間的動(dòng)感在抽氣時(shí)間到后準(zhǔn)時(shí)啟動(dòng)曝光。系統(tǒng)外中斷INT0用于緊急情況下強(qiáng)制停機(jī)控制。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，集感光、洗版、烘干等多種功能于一體，結(jié)構(gòu)精密，操作方便，四個(gè)可供存片的抽屜，可以滿足軟片及版材的保存，存取極為方便。若采用全自動(dòng)曝光量積算器，能自動(dòng)補(bǔ)償因電壓變化、燈管老化及燈光反射裝置效率變化所造成的連曬和再曬版時(shí)出現(xiàn)的曬版品質(zhì)不穩(wěn)定現(xiàn)象，可進(jìn)一步提高了曬版機(jī)質(zhì)量。

[1]王景景. 基于LM35的溫度測量系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù).2007,(5):157-159

[2]梁明亮. 王新強(qiáng)等.單片機(jī)與ADC0832 的接口技術(shù)[J].信息技術(shù).2006,(8):48-49

[3][4]房小翠等.單片微型計(jì)算機(jī)與機(jī)電接口技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社.2002,(3):90-91

[5]李東明，張藝崇等. 溫濕檢測器的設(shè)計(jì)[J].經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息.2004,(13):62-63

Control System Based on Single Chip Microcomputer Design for Printer

JI Changrui
(Dept.of Elec.and Elct. Engin.,Wenzhou Vocational & Technical College Wenzhou Zhjiang 325035)

Aiming at the workflow of Printer,the control system whose kernel is AT89C51, is studied for printer. The design of hardware and software are given too. Practical application shows that this system has many advantages

Printer; Single chip microcomputer; AT89C51; Control system

TQ573

A

1672-0105（2010）01-0055-04

2009-10-10

季昌瑞（1965- ），男，浙江溫州人,實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：電氣自動(dòng)控制技術(shù)及成套電器技術(shù)。

[責(zé)任編輯：張才華]