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文档简介
1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。MCS-51单片机与步进电机接口-9.3应用举例机械手的微机控制随着科学技术的进步、工业自动化的进程,机械手将进一步取代简单而笨重的人工操作,逐步把在恶劣环境下工作的人们解放出来,这对于改善人们的工作条件、提高工作效率,具有一定的现实意义。本例系存取邮件机械手的控制,在邮政部门和立体仓库中作自动存职包裹和货物之用。一、工作原理通过键盘,将货位(或包位)代码输入微机,启动存(或取)命令键,机械手即可在微机的控制下,作X、Y、Z三个方向的运动,完成存(或取)包操作。控制原理如图所示。系统主要包括微机控制、步
2、进电机控制、机械传动系统、光控音乐电路、工作电源、货架和柜台等七部分组成。微机根据键入的货物代码,产生相应的脉冲信号,经CH250脉冲分配器和驱动电路,输出具有一定功率的脉冲,驱动有关电机正转或反转及其步数,从而实现货物的存取。机械手行进中,光控音乐电路驱动蜂呜器发出乐曲,从而增强了工作的节奏、控制的旋律。二、系统组成1、硬件设计如图是机械手微机控制系统硬件电路。本系统选用MCS-51系列中的8031芯片,扩展了一片2732,以存放用户程序。由于随机存储的数据不多,只利用片内RAM。采用两位LED显示器和28键盘,P35、P36和P37分别输出X、Y、和Z方向的控制脉冲,P16和P1.7分别用
3、来控制步进电机的正/反转和产生复位信号。2、机械传动部分机械传动部分包括导轨、小车、升降盘和机械手等部分。水平方向位移步进电机MX调通过滑轮和传送带,使小车在导轨上运动,实现X方向上的位移。垂直方向升降作调方向运动的小车上装有一竖直的六棱金属杆,升降盘套于杆上,杆的顶部装有一定滑轮并配有平衡锤。固定于小车上的步进电机MY带动升降盘,实现Y方向上的位移机械手动作机械手装升降盘上,如图所示。图中A点固定,步进电机MZ带动B点,改变A、B间的较小距离,使得机械手移动较大距离。货架货架分三层,每层有4个包位,共计12个包位。图中数字为包位编码,编码的个位数表示X位置,十位数表示Y位置(层数),以供计算
4、机查讯、判断之用。本例采用SB-2A型步进电机,它工作于三相六拍的工作方式。电机按顺时针方向旋转(即正转)时,各相脉冲顺序为:A=1A=1,B=1B=1B,C=1C=1C=1,A=1电机按逆时针方向旋转(即反转)时,各相脉冲顺序为:A=1A=1,C=1C=1C=1,B=1B=1B=1,A=1三、程序设计系统软件包括:主程序、取包程序、存包程序、货位判断程序、X、Y方向运动和机械手动作子程序等。(1)程序流程图限于篇幅,只给出主要流程图。2、脉冲序列的生成程序对于步进电机的控制,实际上是控制步进脉冲的个数和步进脉冲的间隔,而步进电机的间隔又可转化为某基准延时子程序的循环次数。因此,可以很方便地用
5、软件来控制步进电机的运行,达到各种控制目的。2、货位判断程序如图是货位判断程序流程图。功能:根据键入的货位编码判断货位,以确定X、Y方向所需要的脉冲数主程序功能:管理键盘和显示以及有关控制。无键按下或执行有关命令后,显示提示符“-”(2)程序清单ORG0000HAJMPMAINMAIN:MOVSP,#60HSUN:SETBP3.5SETBP3.6SETBP3.7CLRP1.6CLRP1.7MOVR0,#40HMOVA,#12H;字符“-”ML0:MOVR0,A;的编码INCR0CJNER0,#42H,ML0SETBP1.7;复位信号;键输入/显示/键判断F6H-特殊数据R3-键号暂存器ML1:
6、ACALLDIRACALLKEYADDA,0F6H;键号+F6用于数字/功能键的判断JCSUN1;功能键转移至SUN1MOV41H,40H;数字键号送显示缓冲区MOVR0,40HMOVR3,AANLA,0FH;保留低四位MOVR0,AAJMPML1功能键处理程序(A、B、C键)SUN1:MOVA,R3;CJNEA,0AH,SUN2AJMPQBCXSUN2:CJNEA,0BH,SUN3AJMPCBCXSUN3:CJNEA,0CH,ML1AJMPSUN键盘子程序P1口-P1.6正/反转P1.7复位P3口-P3.3P3.4键盘行输入口R3-列扫描寄存器初值FEHR4-列号计数器SBUF-发送缓冲器发
7、送列扫描信号KEY:ACALLKS1JNZLK1NI:ACALLDIRAJMPKEYLK1:ACALLDIRACALLDIRACALLKS1JNZLK2AJMPNILK2:MOVP1,00HMOVR3,0FEHMOVR4,00HLK4:MOVSBUF,R3MOVR6,05H;延时等待发送DK6:DJNZR6,DK6JBP33LONEMOVA,00HAJMPLKPLONE:JBP34,NEXTMOVA,08HLKP:ADDA,R4PUSHACCLK3:ACALLDIR;仅做一次处理ACALLKS1JNZLK3POPACC;取键值于ACCRETNEXT:INCR4MOVA,R3JNBACC.7,K
8、EDRLAMOVR3,AAJMPLK4KED:AJMPKEY判断键盘有无键按下子程序无键按下A=00HKS1:MOVSBUF,00HMOVR6,05HDS6:DJNZR6,DS6MOVA,P3CPLAANLA,18HRET显示子程序P1口-LED位扫描输出口R2-位扫描寄存器初值为01HSBUF-LED段码发送缓冲器DIR:PUSHPSWSETBPSW,4MOVR0,40HMOVR2,01HD1:MOVP1,R2MOVA,R0ADDA,14HMOVCA,A+PCMOVSBUF,AMOVR7,02HD2:MOVR6,0FFHD3:DJNZR6,D3DJNZR7,D2INCR0MOVA,R2RLA
9、MOVR2,AJNBACC.2,D1POPPSWRETDB3FH,06H,5BH,4FHDB66H,60H,70H,07HDB7FH,6rH,77H,7CHDB39H,5EH,79H,71HDB31H,6EH,40H,23HDB00H延时子程序YSH:PUSHPSWSETBPSW.3MOVR0,0FFHSH:MOVR1,0FFHSH0:DJNZR1,#H0DJNZR0,SHPOPPSWRET机械手控制示意图取包子程序P1.6-正/反转控制30H、31H步进脉冲暂存器(X方向)QBCX:SETBP1.6;正转MOV30H,04H;X0固定脉冲数MOV31H,0D8HACALLXYXC;调用X方向
10、运行子程序ACALLCSHC;调用测试子程序MOV30H,33H;X方向列脉冲数MOV31H,34H;送30H、31H单元ACALLXYXC;调用X方向运行子程序MOV30H,35H;Y方向行脉冲数MOV31H,36H;送30H、31H单元ACALLYYXC;调用Y方向运行子程序ACALLQWZC;调用取物子程序CLRP1.6;反转MOV30H,35HMOV31H,36HACALLYYXC;调用Y方向运行子程序MOV30H,33HMOV31H,34HACALLXYXC;调用X方向运行子程序MOV30H,04H;X0固定脉冲数MOV31H,#0D8HACALLXYXC;调用X方向运行子程序ACA
11、LLFWZC;调用放物子程序AJMPSUN存包子程序P.6-正/反转控制30H、31H步进脉冲暂存器(X方向)33H、34H-35H、36HCBCX:ACALLQWZCSETBP16MOV30H,04H;X0固定脉冲数MOV31H,0D8H;ACALLXYXCACALLCSHCMOV30H,33HMOV31H,34HACALLXYXCMOV30H,35HMOV31H,36HACALLYYXCACALLFWZCCLRP16MOV30H,35HMOV31H,36HACALLYYXCMOV30H,33HMOV31H,34HACALLXYXCMOV31H,04HMOV31H,0D8HACALLXYXC
12、AJMPSUNX方向运行程序P35脉冲信号输出线-控制MX电机XYXC:PU3HPSWSETBPSW.4MOVR0,30HABC0:MOVR1,31HABC1:CLRP35ACALLYSHSETBP35ACALLYSHDJNZR1,ABC1DJNZR1,ABC0POPPSWRETY方向运行程序P36脉冲信号输出线-控制MY电机YYXC:PUSHPSWSETBPSW.4MOVR0,30HADC2:MOVR1,31HADC3:CLRP36ACALLYSHSETBP36ACALLYSHDJNZR1,ADC3DJNZR0,ADC2POPPSWRET取物子程序P1.6正/反转P36Y方向脉冲输出(40H
13、)P3.7Z方向脉冲输出(66H)QWZC:PUSHPSWSETBPSW.4SETBP1.6MOVR0,66HABC4:CLRP3.7ACALLYSHSETBP37ACALLYSHDJNZR0,ADC4MOVR0,40HABC5:CLRP36ACALLYSHSETBP3.6ACALLYSHDJNZR0,ABC5CLRP16MOVR0,66HABC6:CLRP37ACALLYSHSETBP37ACALLYSHDJNZR0,ABC6MOVR0,40HABC7:CLRP36ACALLYSHSETBP36ACALLYSHDJNZR0,ABC7POPPSWRET放物子程序P1.6正/反转P36Y方向脉冲
14、输出(40H)P3.7Z方向脉冲输出(66H)FWZC:PUSHPSWSETBPSW.4SETBP16MOVR0,40HABC8:CLRP36ACALLYSHSETBP36ACALLYSHDJNZR0,ADC8MOVR0,66HABC9:CLRP37ACALLYSHDJNZR0,ABC9CLRP16MOVR0,40HABC10:CLRP36ACALLYSHSETBP36ACALLYSHDJNZR0,ADC10MOVR0,66HABC11:CLRP37ACALLYSHSETBP37ACALLYSHDJNZR0,ADC11POPPSWRET测试子程序41H货位列号暂存单元40H货位层号暂存单元41
15、H40H33H04H03H02H01H35H05H03H01H34HCDHB9H8AH01H36HBFH5BH5BHCSHC:PUSHAMOVA,41HCJNEA,03H,MN0MOV33H,04HMOV34H,0CDHAJMPMN3MN0:CJNEA,02H,MN1MOV33H,03HMOV34H,0B9HAJMPMN3MN1:CJNEA,#01H,MN2MOV33H,#02HMOV34H,#8AHAJMPMN3MN2:MOV33H,#01HMOV34H,#01HMN3:MOVA,40HCJNEA,#02H,MN4MOV35H,05HMOV36H,#0BFHAJMPMN6MN4:CJNEA,01H,MN5MOV35H,03HMOV36H,5BHAJMPMN6MN5:MOV35H,01HMOV36H,5BHMN6:POPARET9.4使用说明本系统操作方便,而且在存包或取包过程中均有乐曲伴奏,机械手返回原处,音乐自动停止。一、键盘介绍键盘有数字键09、功能键MON、Q、C键,余下3个扩充键
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