单片机与mpc运动控制模块组成的三轴运动控制系统方案

1、由单片机和mpc运动控制模块组成的三轴运动控制系统摘要：以单片机stc 89C 2051和mpc微运动控制模块为控制系统核心，控制三向步进电机进行运动实验。单片机向mpc微运动控制模块发送指令，模块信号输出给步进驱动器进行高速运动。可以进行定点运动、直线插补和圆弧插补。1 .介绍运动控制的应用在国内已有十多年的历史，技术相当成熟。通常运动控制需要运动控制卡、运动控制器等产品，但这些产品价格昂贵，使用复杂，不适合单片机组成的控制系统。但是，如果单片机直接用于运动控制，由于运动控制对系统性能的要求非常高，而且单片机的速度资源有限，因此很难设计出性能优良的运动控制模型。有限的。因此，本文采用单片机和

2、专业的mpc微型运动控制模块组成运动控制系统。MPC微运动控制模块采用全新的FPGA设计，集成了实用的运动控制功能，可以通过与普通单片机的串行通讯控制步进电机和伺服电机。具有以下特点： 串行通讯只需少量指令，简单可靠。 单个模块最多可输出6轴，多模块组网最多可工作120轴。 最大脉冲输出频率为2MHz，脉冲输出采用脉冲+方向方式。 多达六轴独立运动控制，任意两轴线性插补，任意两轴圆弧插补。 每轴一个硬件回原点。 模块具有1000级指令缓存深度，指令先进先出。 模块体积小，仅3.5*2.5*1.5cm，双排直插30针。2.系统硬件设计硬件系统由四部分组成：单片机部分单片机和模块只需要三根线连接，

3、分别作为RXD和TXD进行串口通讯，作为模块缓存满后输出的BUSY信号。 P3.7引出一个按钮进行测试。mpc微运动控制模块部分mpc微型运动控制模块采用5V电源供电，RXD、TXD、BUSY与单片机相连。 X0、X1、X2可作为三通电机的原点信号，P1、D1为1轴的脉冲和方向信号。 P2、D2为2轴的脉冲和方向信号。 P3、D3为3轴的脉冲和方向信号。(3) 原点信号输入部分原点采用光耦隔离输入，输入端可接NPN光电开关作为原点信号。信号输出部分输出采用NPN晶体管极电极的开路输出，分别接电机驱动器的脉冲和方向信号输入端。3.系统软件设计MPC微动控制模块与单片机的串行通信速率为115200

4、bps，数据位为8位，停止位为0位，无奇偶校验。使用该功能前，先设置好单片机的串口功能，并将要使用的功能原型复制到当前程序中。测试程序如下：#include /-STC 89 C205 1 -sfr IPH = 0XB7；sfr CCON = 0XD8;sfr CMOD = 0XD9;sfr CL = 0XE9;sfr CH =0XF9;sfr CCAP0L = 0XEA;sfr CCAP0H = 0XFA；sfr CCAPM0 = 0XDA;sfr CCAPM1 = 0XDB;sfr P3M1=0XB1；sfr P3M0=0XB2；sfr P1M1=0X91；sfr P1M0=0X92；sf

5、r WAKE_CLKO= 0X8f；sfr BRT = 0 x9c;sfr AUXR = 0 x8E；sfr AUXR1 = 0 xA2；sfr WDT_CONTR = 0 xc1；sfr T2MOD = 0 xC9；/位忙= P3 2；位 s1 = P37;无效初始（）P3M1 = 0 x00；P3M0 = 0 x80；P1M1 = 0 x00；P1M0 = 0 xf9；无效的init_uart（）PCON &= 0 x7f; /波特率不加倍SCON = 0 x50； /8位数据，可变波特率BRT = 0 xFD； /设置独立波特率发生器重载值波特率115200bpsAUXR |= 0 x0

6、4; /独立波特率发生器的时钟为Fosc，即1TAUXR |= 0 x01; /串口1选择独立的波特率发生器作为波特率发生器AUXR |= 0 x10; /启动独立波特率发生器/*串口发送一个字节，需要根据使用的单片机改变。*/无效 USART_Txbyte（无符号字符 i）SBUF = 我;而（TI =0）； /等待发送完成TI = 0; /清除串口发送完成中断请求标志/*串口接收模块返回的10字节数据需要根据使用的单片机做适当的改变。*/无效接收（无符号字符 *buf）无符号字符 i;对于(i=0;i10;i+)而（RI=0）； RI=0；bufi=SBUF；/*串口发送一串数据。*/vo

7、id USRAT_transmit(unsigned char *fdata, unsigned char len)无符号字符 i;for(i=0;i24；OutByte7 = 脉冲1 16;OutByte8 = 脉冲1 8；OutByte9 = 脉冲1；OutByte10 = 脉冲2 24;OutByte11 = 脉冲2 16;OutByte12 = 脉冲2 8;OutByte13 = 脉冲2；OutByte14 = 模式；OutByte15 =OutByte1 +OutByte2 +OutByte3 +OutByte4+OutByte5 +OutByte6 +OutByte7 +OutBy

8、te8 +OutByte9 +输出字节10 +输出字节11 + 输出字节12 +输出字节13 +输出字节14；USRAT_transmit(OutByte,16);接收（inbuf）；返回 1；/*函数名：inp_arc功能：两轴圆弧插补范围：卡诺卡号no1参与插补X轴的轴号no2插补所涉及的Y轴的轴号x,y圆弧插值（相对于起点），圆周（-8388608+8388607）i,j圆弧插补中心点的位置（相对于起点），圆周（-8388608+8388607）模式 0：顺时针插补 1：逆时针插补返回值：0 失败1 成功*/unsigned char inp_arc(unsigned char card

9、no ,unsigned char no1,unsigned char no2, long X , long y, long i, long j,unsigned char mode )无符号字符输出字节25；无符号字符 inbuf12；输出字节0 = 0 x68；输出字节1 = 0 x17；OutByte2 = 卡号；输出字节3 = 0 x7；OutByte4 = no1;OutByte5 = no2;OutByte6 = X 24;OutByte7 = X 16;OutByte8 = X 8;输出字节9 = X ;OutByte10 = y 24;OutByte 11 = y 16;Out

10、Byte 12 = y 8;输出字节 13 = y;OutByte 14 = i 24;OutByte 15 = i 16;OutByte 16 = i 8;输出字节 17 = i;OutByte 18 = j 24;OutByte 19 = j 16;OutByte 20 = j 8;输出字节 21 = j;OutByte 22 = 模式；OutByte 23 = OutByte 1 + OutByte 2 + OutByte 3 + OutByte 4 + OutByte 5 + OutByte 6 + OutByte 7 + OutByte 8 + OutByte 9 +输出字节 10

11、+ 输出字节 11 + OutByte 12 + OutByte 13 + OutByte 14 + OutByte 15 + OutByte 16 + OutByte 17 + OutByte 18 + OutByte 19 + OutByte 20 + OutByte 21 +输出字节22；USRAT_transmit (OutByte, 24); 接收（inbuf）；返回 1；/*函数名称：set_speed功能：设置轴速度范围：卡诺卡号轴轴号 (1-6)acc 加速时间 (ms)dec 减速时间 (ms)startv 起始频率 (*100Hz)速度运行频率（*100Hz）返回值：0 失

12、败1 成功*/unsigned char set_speed (unsigned char cardno ,unsigned char axis ,unsigned int acc ,unsigned int dec ,unsigned int startv ,unsigned int speed )无符号字符输出字节25；无符号字符 inbuf12；输出字节0 = 0 x68；输出字节1 = 0 xD；OutByte2 = 卡号；输出字节3 = 1;OutByte4 = 轴；OutByte5 = acc 8;OutByte6 = acc ;OutByte7 = 十进制 8;OutByte8

13、= 十进制；OutByte9 = startv 8;OutByte10 = startv ;OutByte11 = 速度 8;OutByte12 = 速度；OutByte13 =OutByte1 +OutByte2 +OutByte3 +OutByte4 +OutByte5 +OutByte6 +OutByte7 +OutByte8 +OutByte9 +输出字节10 +输出字节11 +输出字节12；USRAT_transmit(OutByte,14);接收（inbuf）；返回 1；/*函数名称：set_soft_limit功能：设置轴软限位范围：卡诺卡号轴轴号 (1-6)pulse1负限脉冲

14、值，范围（-83886080）pulse2正限脉冲值，范围（0+8388607）返回值：0 失败1 成功*/unsigned char set_soft_limit(unsigned char cardno ,unsigned char 轴 ,unsigned char 模式, long pulse1 , long pulse2 )无符号字符输出字节25；无符号字符 inbuf12；输出字节0 = 0 x68；输出字节1 = 0 xE；OutByte 2 = cardno;输出字节3 = 0 x13；OutByte 4 = 轴；OutByte 5 = 模式；OutByte 6 = 脉冲 1 2

15、4；OutByte 7 = 脉冲 1 16；OutByte 8 = 脉冲 1 8；OutByte 9 = 脉冲 1；OutByte 10 = 脉冲2 24；OutByte 11 = 脉冲 2 16；OutByte 12 = 脉冲 2 8；OutByte 13 = 脉冲 2；OutByte 14 = OutByte 1 + OutByte 2 + OutByte 3 + OutByte 4 + OutByte 5 + OutByte 6 + OutByte 7 + OutByte 8 + OutByte 9 +输出字节 10 + 输出字节 11 +输出字节 12 + 输出字节 13；USRAT_

16、transmit (OutByte, 15);接收（inbuf）；返回 1；/*函数名称：pmove功能：单轴操作范围：卡诺卡号轴轴号 (1-6)脉冲输出脉冲0：正方向运动 24；OutByte 6 = pulse 16;OutByte 7 = pulse 8;OutByte 8 = pulse;OutByte 9 = mode;OutByte 10 = OutByte 1 + OutByte 2 + OutByte 3 + OutByte 4 + OutByte 5 + OutByte 6 + OutByte 7 + OutByte 8 + OutByte 9;USRAT_transmit

17、(OutByte, 11);receive (inbuf);return 1;/ *名 名: wait_delay数 ： 等待 延时 数参数 ：cardno卡号value 延时量（1-10000）MS返回值：0 失败1 成功*/unsigned char wait_delay(unsigned char cardno ,unsigned int value)无符号字符输出字节25；无符号字符 inbuf12；输出字节0 = 0 x68；输出字节1 = 0 x6；OutByte2 = 卡号；输出字节3 = 0 xE；OutByte4 = 值 8;OutByte5 = 值；OutByte6 =Ou

18、tByte1 +OutByte2 +OutByte3 +OutByte4 +OutByte5;USRAT_transmit(OutByte,7);接收（inbuf）；返回 1；/*函数名： set_command_pos功能：设置轴逻辑位置范围：卡诺卡号轴轴号 (1-6)脉冲位置脉冲数，圆周（-268435455+268435455）返回值：0 失败1 成功*/unsigned char set_command_pos(unsigned char cardno ,unsigned char axis, long value )无符号字符输出字节25；无符号字符 inbuf12；输出字节0 =

19、0 x68；输出字节1 = 0 x9；OutByte2 = 卡号；输出字节3 = 0 x12；OutByte4 = 轴；OutByte5 = 值 24;OutByte6 = 值 16;OutByte7 = 值 8;OutByte8 = 值；OutByte9 =OutByte1 +OutByte2 +OutByte3 +OutByte4 +OutByte5 +OutByte6 +OutByte7 +OutByte8 ;USRAT_transmit(OutByte,10);接收（inbuf）；返回 1；/*函数名称：wait_pulse功能：等待轴脉冲数范围：卡诺卡号轴轴号 (1-6)脉冲位置脉冲

20、数，圆周（-268435455+268435455）返回值：0 失败1 成功*/unsigned char wait_pulse(unsigned char cardno ,unsigned char 轴, long value )无符号字符输出字节25；无符号字符 inbuf12；输出字节0 = 0 x68；输出字节1 = 0 x9；OutByte2 = 卡号；输出字节3 = 0 x19；OutByte4 = 轴；OutByte5 = 值 24;OutByte6 = 值 16;OutByte7 = 值 8;OutByte8 = 值；OutByte9 =OutByte1 +OutByte2 +

21、OutByte3 +OutByte4 +OutByte5 +OutByte6 +OutByte7 +OutByte8 ;USRAT_transmit(OutByte,10);接收（inbuf）；返回 1；/*函数名：write_bit功能：写输出端口状态范围：卡诺卡号number 端口号 (0-8) Y0-Y8value state (0,1) 0 输出低电平 1 输出高电平返回值：0 失败1 成功*/unsigned char write_bit(unsigned char cardno, unsigned char number, unsigned char value)无符号字符输出字节

22、25；无符号字符 inbuf12；输出字节0 = 0 x68；输出字节1 = 0 x6；OutByte2 = 卡号；输出字节3 = 3 ；OutByte4 = 数字；OutByte5 = 值；OutByte6 =OutByte1 +OutByte2 +OutByte3 +OutByte4 +OutByte5 ;USRAT_transmit(OutByte,7);接收（inbuf）；返回 1；/*函数名称：突然停止功能：轴停止范围：卡诺卡号轴停止轴号（1-6）返回值：0 失败1 成功*/无符号字符突然停止（无符号字符卡号，无符号字符轴）无符号字符输出字节25；无符号字符 inbuf12；输出字节

23、0 = 0 x68；输出字节1 = 0 x5；OutByte2 = 卡号；输出字节3 = 0 x17；OutByte4 = 轴；OutByte5 =OutByte1 +OutByte2 +OutByte3 +OutByte4 ;USRAT_transmit(OutByte,6);接收（inbuf）；返回 1；/*函数名：wait_in功能：等待输入端口状态范围：卡诺卡号number 端口号 (0-6) X0-X6值状态 (0,1) 0 输入低电平 1 输入高电平返回值：0 失败1 成功*/unsigned char wait_in(unsigned char cardno, unsigned

24、char number, unsigned char value)无符号字符输出字节25；unsigned char inbuf12;OutByte0 = 0 x68 ;OutByte1 = 0 x6 ;OutByte2 = cardno;OutByte3 = 0 xF ;OutByte4 = number ;OutByte5 = value;OutByte6 =OutByte1 +OutByte2 +OutByte3 +OutByte4 +OutByte5;USRAT_transmit(OutByte,7);receive(inbuf);return 1;/*函数名: wait_stop功能

25、：等待轴停止参数：cardno 卡号axis The axis number that needs to be stoppedreturn value:0 failure 1 success*/unsigned char wait_stop(unsigned char cardno ,unsigned char 轴)无符号字符输出字节25；无符号字符 inbuf12；输出字节0 = 0 x68；输出字节1 = 0 x5；OutByte2 = 卡号；输出字节3 = 9 ；OutByte4 = 轴；OutByte5 =OutByte1 +OutByte2 +OutByte3 +OutByte4;U

26、SRAT_transmit(OutByte,6);接收（inbuf）；返回 1；/*函数名：get_number功能：获取唯一序列号范围：卡诺卡号返回值：32位序列号*/unsigned long get_number(unsigned char cardno)无符号字符输出字节25；无符号字符 inbuf12；输出字节0 = 0 x68；输出字节1 = 0 x4；OutByte2 = 卡号；输出字节3 = 0 xC ;OutByte4 =OutByte1 +OutByte2 +OutByte3 ;USRAT_transmit(OutByte,5);接收（inbuf）；返回 (unsigned

27、 long)inbuf424+(unsigned long)inbuf516+(unsigned long)inbuf68+(unsigned long)inbuf7;/*函数名称：get_status功能：获取各轴的工作状态范围：卡诺卡号返回值：8位二进制，1-6位分别代表1-6轴的状态，0表示停止，1表示运行。*/unsigned char get_status(unsigned char cardno)无符号字符输出字节25；无符号字符 inbuf12；输出字节0 = 0 x68；输出字节1 = 0 x4；OutByte2 = 卡号；输出字节3 = 5 ;OutByte4 =OutByt

28、e1 +OutByte2 +OutByte3 ;USRAT_transmit(OutByte,5);接收（inbuf）；返回 inbuf4；/*函数名：get_command_pos功能：获取坐标轴逻辑位置范围：卡诺卡号轴轴数返回值：位置脉冲数，范围（-268435455+268435455）*/unsigned long get_command_pos(unsigned char cardno, unsigned char axis)无符号字符输出字节25；无符号字符 inbuf12；输出字节0 = 0 x68；输出字节1 = 0 x5；OutByte2 = 卡号；输出字节3 = 6 ；OutB