二維工作平臺(tái)、單軸精密定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

㈡單片機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器WZM-3H090MS控制步進(jìn)電機(jī)的實(shí)現(xiàn)方案將驅(qū)動(dòng)器的撥盤1到10分別撥為0010001000，將CP-,DIR-,EN-都接地，則CP+,DIR+,EN+都是低電平有效。將單片機(jī)P1.0口接CP+，P1.1口接DIR+，P1.2口接EN+。驅(qū)動(dòng)器對(duì)脈沖寬度要求≧2us=。定時(shí)器0工作于方式0，晶振6MHz，定時(shí)2000us，由前面已求得時(shí)間常數(shù)為E018H.ORG0000HLJMPSTARTORG000BH ；T0中斷服務(wù)入口LJMPT0INTORG1000HSTART:MOVSP,#30H MOVTMOD,#00H MOVTH0,E0H MOVTL0,18H CLRP1.1 CLRP1.2 SETBET0 SETBEASETBTR0 SJMP$T0INT: SETBP1.0 NOP ;延長(zhǎng)cp高電平時(shí)間，達(dá)到4us CLRP1.0 MOVTH0，E0 MOVTL0，18 RETI END由此看到，使用驅(qū)動(dòng)器控制比較簡(jiǎn)單。5.5AT89C51單片機(jī)與PC機(jī)的串行通信PC機(jī)和AT89C51通信時(shí)本文約定：波特率1200波特，信息格式8個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位。傳送方式：PC采用查詢方式收發(fā)數(shù)據(jù)，單片機(jī)采用中斷方式接受信息。89C51的串行口工作于方式1，允許接受（SCON的值50H），T1工作于方式2（TMOD的值為20H），由方式1的波特率計(jì)算公式可以求得重裝載值為0CBH，即賦值TH1=TL1=0CBH。5.6步進(jìn)電機(jī)角度反饋環(huán)節(jié)的設(shè)置在一般的定位機(jī)構(gòu)中（包含本次CNC平臺(tái)），步進(jìn)電機(jī)作為直接數(shù)值控制環(huán)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，已經(jīng)具有非常高的定位精度，因此開(kāi)環(huán)控制已經(jīng)足以滿足要求。在實(shí)際中，特別是在變載或要求啟動(dòng)和停機(jī)非常迅速的場(chǎng)合，步進(jìn)電機(jī)比較容易失步，有必要為其加裝角度反饋環(huán)節(jié)，組成高性能的閉環(huán)系統(tǒng)。其反饋信號(hào)經(jīng)反饋程序計(jì)算出的步數(shù)為實(shí)際步數(shù)，利用其與理論步數(shù)之差產(chǎn)生的數(shù)值來(lái)進(jìn)行反饋控制。在單片機(jī)電機(jī)控制系統(tǒng)中，為了防止因單片機(jī)超載堵轉(zhuǎn)或其他意外故障造成電機(jī)堵轉(zhuǎn)太久燒毀電機(jī)，必須為系統(tǒng)設(shè)置報(bào)警程序，報(bào)警程序在給出報(bào)警信號(hào)后，應(yīng)使電機(jī)停機(jī)，或作出其他相應(yīng)的響應(yīng)。5.7報(bào)警系統(tǒng)和行程保護(hù)開(kāi)關(guān)的設(shè)置在本文立式的CNC控制系統(tǒng)中，X方向和Z方向的行程為，為了防止因電機(jī)運(yùn)行超出行程范圍發(fā)生堵轉(zhuǎn)，造成電機(jī)燒毀，必須為系統(tǒng)設(shè)置報(bào)警程序。報(bào)警程序在程序運(yùn)行中對(duì)電機(jī)運(yùn)行步數(shù)和當(dāng)前位置做出判斷后，若發(fā)現(xiàn)超出行程，必須做出報(bào)警信號(hào)，應(yīng)使電機(jī)停機(jī)，或做出其他相應(yīng)的響應(yīng)。假若報(bào)警系統(tǒng)僅僅發(fā)出報(bào)警信號(hào)而沒(méi)有發(fā)出使電機(jī)停機(jī)的信號(hào)，此時(shí)必須用外部中斷信號(hào)強(qiáng)制電機(jī)停機(jī)。為此，還必須為系統(tǒng)設(shè)置特殊功能鍵（可以采用外部中斷的方式，選用高優(yōu)先級(jí)的中斷），作為正反行程的最大保護(hù)開(kāi)關(guān)。5.8二維伺服系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案及電路設(shè)計(jì)本章結(jié)合單片機(jī)和PC機(jī)，設(shè)計(jì)了兩套相似的伺服系統(tǒng)。方案一不采用90BYG系列電機(jī)的配套驅(qū)動(dòng)器，單片機(jī)分別通過(guò)P1.0，P1.1，P1.2控制X方向三相混合步進(jìn)電機(jī)的三個(gè)輸入端的電平高低，采用P1.4，P1.5，P1.6控制Z方向三相混合步進(jìn)電機(jī)的三個(gè)輸入端電平高低，設(shè)計(jì)電路比較復(fù)雜。如圖6－12所示，圖中引腳A-B接三相步進(jìn)電機(jī)的一相繞組，為了能夠控制二維步進(jìn)電機(jī)需要6個(gè)相同的輸出引腳。方案二采用電機(jī)配套的驅(qū)動(dòng)器WZM-3H090MS，單片機(jī)通過(guò)P0.0，P0.1，P0.2控制X方向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的PC＋，DIR＋，和EN＋（低電平有效）。通過(guò)P0.4，P0.5，P0.6控制Z方向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的PC＋，DIR＋，和EN＋（低電平有效）。如圖6－13所示，三相電機(jī)的三根引腳分別接U、V、W三端，兩臺(tái)電機(jī)需要兩個(gè)WZM-3H090MS驅(qū)動(dòng)器。CNC伺服系統(tǒng)要求精密定位和實(shí)時(shí)控制，若步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)采用指數(shù)形式加速，停止時(shí)采用指數(shù)形式減速，且不超載的情況下幾乎可以不失一步。為了滿足特別高的要求，步進(jìn)電機(jī)也可以采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制，反饋信號(hào)直接反饋給單片機(jī)，無(wú)須經(jīng)過(guò)PC機(jī)，PC機(jī)僅僅用來(lái)傳送實(shí)時(shí)信號(hào)。在單片機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，PC機(jī)可以進(jìn)行其它操作，兩個(gè)子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立。本章僅簡(jiǎn)單介紹采用WZM-3H090MS驅(qū)動(dòng)器結(jié)合單片機(jī)等實(shí)現(xiàn)CNC伺服系統(tǒng)控制的大致步驟：=1\*GB3①PC機(jī)和單片機(jī)通電復(fù)位。=2\*GB3②通過(guò)跳轉(zhuǎn)命令運(yùn)行單片機(jī)和PC機(jī)主程序。=3\*GB3③PC通過(guò)查詢方式分三次發(fā)送3個(gè)兩位16進(jìn)制數(shù)據(jù)，單片機(jī)通過(guò)中斷接收數(shù)據(jù)。=4\*GB3④單片機(jī)發(fā)回?cái)?shù)據(jù)，PC比較，若與發(fā)送的數(shù)據(jù)相同，發(fā)一個(gè)控制命令給單片機(jī)。=5\*GB3⑤若接到信號(hào)則將SBUF中的第一個(gè)數(shù)據(jù)送單片機(jī)**H程序存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)，第二個(gè)數(shù)據(jù)用于控制定時(shí)器初值（電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度）。第三個(gè)數(shù)據(jù)，用于控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。=6\*GB3⑥步數(shù)走完，電機(jī)停機(jī)，單片機(jī)開(kāi)中斷等待PC機(jī)命令。圖6-12數(shù)控伺服系統(tǒng)控制方案1圖6-13數(shù)控伺服系統(tǒng)控制方案2參考文獻(xiàn)[1]楊平.機(jī)電系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)技術(shù).成都：電子科技大學(xué)出版社.2002年[2]黃大貴.微機(jī)數(shù)控系統(tǒng).成都：電子科技大學(xué)出版社.1996年[3]張建鋼主編.數(shù)控技術(shù).武漢：華中科技大學(xué)出版社.2000年[4]實(shí)用數(shù)控加工技術(shù)編委會(huì).實(shí)用數(shù)控加工技術(shù).北京：兵器工業(yè)出版社.1995年[5]武漢華中數(shù)控股份有限公司.HSV-16交流伺服系統(tǒng)使用手冊(cè).武漢：2002年[6]王貴明編著.實(shí)用數(shù)控技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2000年[7]韓鴻鶯編著.基礎(chǔ)數(shù)控技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1999年[8]張宇主編.數(shù)控技術(shù)實(shí)踐.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2000年[9]《實(shí)用機(jī)械手冊(cè)》[10]《電子精密儀器設(shè)計(jì)》[11]《精密儀器設(shè)計(jì)》[12]邱宣懷《機(jī)械設(shè)計(jì)》高等教育出版社1997[13]陳龍三，8051單片機(jī)C語(yǔ)言控制與應(yīng)用.清華大學(xué)出版社，1999.[14]何立民，MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，1990.[15]孫涵芳、徐愛(ài)卿，MCS-51/%系列單片機(jī)原理及應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)出版社，1988