二维工作平台、单轴精密定位机构设计说明书

㈡单片机通过电机驱动器WZM-3H090MS控制步进电机的实现方案将驱动器的拨盘1到10分别拨为0010001000，将CP-,DIR-,EN-都接地，则CP+,DIR+,EN+都是低电平有效。将单片机P1.0口接CP+，P1.1口接DIR+，P1.2口接EN+。驱动器对脉冲宽度要求≧2us=。定时器0工作于方式0，晶振6MHz，定时2000us，由前面已求得时间常数为E018H.ORG0000HLJMPSTARTORG000BH ；T0中断服务入口LJMPT0INTORG1000HSTART:MOVSP,#30H MOVTMOD,#00H MOVTH0,E0H MOVTL0,18H CLRP1.1 CLRP1.2 SETBET0 SETBEASETBTR0 SJMP$T0INT: SETBP1.0 NOP ;延长cp高电平时间，达到4us CLRP1.0 MOVTH0，E0 MOVTL0，18 RETI END由此看到，使用驱动器控制比较简单。5.5AT89C51单片机与PC机的串行通信PC机和AT89C51通信时本文约定：波特率1200波特，信息格式8个数据位和一个停止位。传送方式：PC采用查询方式收发数据，单片机采用中断方式接受信息。89C51的串行口工作于方式1，允许接受（SCON的值50H），T1工作于方式2（TMOD的值为20H），由方式1的波特率计算公式可以求得重装载值为0CBH，即赋值TH1=TL1=0CBH。5.6步进电机角度反馈环节的设置在一般的定位机构中（包含本次CNC平台），步进电机作为直接数值控制环节的执行机构，已经具有非常高的定位精度，因此开环控制已经足以满足要求。在实际中，特别是在变载或要求启动和停机非常迅速的场合，步进电机比较容易失步，有必要为其加装角度反馈环节，组成高性能的闭环系统。其反馈信号经反馈程序计算出的步数为实际步数，利用其与理论步数之差产生的数值来进行反馈控制。在单片机电机控制系统中，为了防止因单片机超载堵转或其他意外故障造成电机堵转太久烧毁电机，必须为系统设置报警程序，报警程序在给出报警信号后，应使电机停机，或作出其他相应的响应。5.7报警系统和行程保护开关的设置在本文立式的CNC控制系统中，X方向和Z方向的行程为，为了防止因电机运行超出行程范围发生堵转，造成电机烧毁，必须为系统设置报警程序。报警程序在程序运行中对电机运行步数和当前位置做出判断后，若发现超出行程，必须做出报警信号，应使电机停机，或做出其他相应的响应。假若报警系统仅仅发出报警信号而没有发出使电机停机的信号，此时必须用外部中断信号强制电机停机。为此，还必须为系统设置特殊功能键（可以采用外部中断的方式，选用高优先级的中断），作为正反行程的最大保护开关。5.8二维伺服系统的实现方案及电路设计本章结合单片机和PC机，设计了两套相似的伺服系统。方案一不采用90BYG系列电机的配套驱动器，单片机分别通过P1.0，P1.1，P1.2控制X方向三相混合步进电机的三个输入端的电平高低，采用P1.4，P1.5，P1.6控制Z方向三相混合步进电机的三个输入端电平高低，设计电路比较复杂。如图6－12所示，图中引脚A-B接三相步进电机的一相绕组，为了能够控制二维步进电机需要6个相同的输出引脚。方案二采用电机配套的驱动器WZM-3H090MS，单片机通过P0.0，P0.1，P0.2控制X方向电机驱动器的PC＋，DIR＋，和EN＋（低电平有效）。通过P0.4，P0.5，P0.6控制Z方向电机驱动器的PC＋，DIR＋，和EN＋（低电平有效）。如图6－13所示，三相电机的三根引脚分别接U、V、W三端，两台电机需要两个WZM-3H090MS驱动器。CNC伺服系统要求精密定位和实时控制，若步进电机启动时采用指数形式加速，停止时采用指数形式减速，且不超载的情况下几乎可以不失一步。为了满足特别高的要求，步进电机也可以采用闭环或半闭环控制，反馈信号直接反馈给单片机，无须经过PC机，PC机仅仅用来传送实时信号。在单片机运行过程中，PC机可以进行其它操作，两个子系统相对独立。本章仅简单介绍采用WZM-3H090MS驱动器结合单片机等实现CNC伺服系统控制的大致步骤：=1\*GB3①PC机和单片机通电复位。=2\*GB3②通过跳转命令运行单片机和PC机主程序。=3\*GB3③PC通过查询方式分三次发送3个两位16进制数据，单片机通过中断接收数据。=4\*GB3④单片机发回数据，PC比较，若与发送的数据相同，发一个控制命令给单片机。=5\*GB3⑤若接到信号则将SBUF中的第一个数据送单片机**H程序存储单元存储，第二个数据用于控制定时器初值（电机旋转速度）。第三个数据，用于控制电机旋转方向。=6\*GB3⑥步数走完，电机停机，单片机开中断等待PC机命令。图6-12数控伺服系统控制方案1图6-13数控伺服系统控制方案2参考文献[1]杨平.机电系统驱动技术.成都：电子科技大学出版社.2002年[2]黄大贵.微机数控系统.成都：电子科技大学出版社.1996年[3]张建钢主编.数控技术.武汉：华中科技大学出版社.2000年[4]实用数控加工技术编委会.实用数控加工技术.北京：兵器工业出版社.1995年[5]武汉华中数控股份有限公司.HSV-16交流伺服系统使用手册.武汉：2002年[6]王贵明编著.实用数控技术.北京：机械工业出版社.2000年[7]韩鸿莺编著.基础数控技术.北京：机械工业出版社.1999年[8]张宇主编.数控技术实践.北京：机械工业出版社.2000年[9]《实用机械手册》[10]《电子精密仪器设计》[11]《精密仪器设计》[12]邱宣怀《机械设计》高等教育出版社1997[13]陈龙三，8051单片机C语言控制与应用.清华大学出版社，1999.[14]何立民，MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京航空航天大学出版社，1990.[15]孙涵芳、徐爱卿，MCS-51/%系列单片机原理及应用，北京航空航天大学出版社，1988