【温馨提示】 购买原稿文件请充值后自助下载。
[全部文件] 那张截图中的文件为本资料所有内容,下载后即可获得。
预览截图请勿抄袭,原稿文件完整清晰,无水印,可编辑。
有疑问可以咨询QQ:414951605或1304139763
全套资料带CAD图,QQ联系414951605或1304139763


摘要
如今,由于工作台操作简单,精度高,能够满足一般生产需求。正因为如此,所以它广泛应。
本文主要研究的是两维步进单片机控制工作台的控制部分。主要的任务就是用单片机实现两个步进电机的正反转和速度的控制。本控制系统可以由键盘输入运行的步数,由LED管显示,信号经单片机转换,采用软件对信号进行环形分配,利用光电隔离器进行光电隔离,经功率放大器进行信号的放大,用放大的信号来驱动步进电机的运行。由各个功能键控制系统的运行,按启动键后,步进电机按照输入的步数进行走步;如在运行期间按停止键,则步进电机停止运行。工作台的两头都有行程开关,如果超出了极限位置,行程开关闭合,步进电机停止转动,并且蜂鸣器报警。
关键词:工作台;步进电机;单片机
Abstract
Nowadays, The workbench is easy to operate, the precision is high, and it can meet the generally production demand . Just because of this, so it is widely used.
Main research of this paper is that the part of control of the two-dimension stepping single-chip microcomputer control workbench. The main task is to realize two stepping motor’s rotating positive and negatively and control of pace with single-chip microcomputer. The running steps are input by keyboard in this control system, displayed by the LED tube. The signal is transformed by single-chip microcomputer . The signal Loop allotter is achieved by software. The photoelectricity seclusion is achieved by Electro-optical disconnector. The signal is enlarged by power Amplifier. Then the signal can run the stepping motor. The system’s run is controlled by functional keys. Stepping motor will run to the given steps if the “start” key is pressed. Meanwhile, stepping motor will stop if the “stop” key is pressed. There are limit switches on the two heads of the workbench, if the workbench go beyond the terminal position, the limit switch is off, the stepping motor will be stop at once, and the buzzer scream.
Keywords workbench stepping motor single-chip microcomputer
目录
1 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2工作台的发展现状与方向 1
1.3本课题研究的范围和意义 3
1.4步进电机的发展现状 3
1.5单片机的发展现状 4
2 控制系统的总体设计 6
2.1系统总体方案 6
2.2机械系统 6
2.3 控制系统设计 6
2.3.1接口设计 6
2.3.2控制方案的选择 7
2.3.3伺服系统设计 7
3 控制系统的设计方案 8
3.1 硬件系统设计 8
3.1.1系统的硬件结构 8
3.1.2步进电机 8
3.1.3微处理器的选择 15
3.1.4键盘操作的接口电路设计 17
3.1.5显示部分操作的接口和电路设计 21
3.1.6 报警电路的设计 24
3.1.7 单片机与PC机的通信 25
3.1.8系统的抗干扰设计 26
3.2 软件系统设计 28
3.2.1 软件结构设计 28
3.2.2系统的程序流程 29
结论 40
致谢 41
参考文献 42
附录 43
1 绪论
1.1课题研究的背景
当今社会,随着科技的发展,工作台的应用越来越广泛。现在的工作台广泛用于焊接,点胶,打孔,包装,取料等各类精密位置控制设备的应用等。人们对工作台的研究从来没有停止过。为了满足不同的要求,出现了各式各样的工作台。例如,用于普通画线用的二维工作台,具有防静电功能的防静电工作台,还有回转工作台可用于分度,用于高精度的加工的纳米微动工作台等。
随着人类的进步,越来越多并且越来越好的工作台将会被制造出来,来满足生产发展的需求。
1.2工作台的发展现状与方向
(1)纳米级微动工作台的研究现状及发展趋势
纳米级微动工作台为从事纳米科学技术研究提供一维、二维或三维的纳米级微运动,是纳米科学技术研究应必备的关键仪器设备。现代纳米科学技术的快速发展对微动工作台提出了迫切的更高要求,即在提供大范围运动的前提下,还应具有纳米级的运动精度。在为纳米科学技术研究提供小范围纳米级精度的微运动时,最常见的是以压电陶瓷PZT作为驱动部件的柔性铰链机构微动工作台,要为纳米科学技术研究提供大范围纳米级精度的微运动时,柔性铰链机构、压电堆、丝杆滑动机构和气浮微动工作台等却都不能满足要求,它们不能同时实现纳米级运动精度和大运动范围。磁悬浮微动工作台由于运动平台和驱动机构采用非接触的磁悬浮驱动技术,因此,易于实现大范围纳米级微运动,并且消除了摩擦、磨损对运动精度造成的影响。
① 纳米级微动工作台的研究现状:
I. 柔性铰链式微动工作台
柔性铰链微动机构是近年来发展起来的一种新型的微位移机构。它的特点是结构紧凑、体积很小,可以做到无机械摩擦、无间隙,具有较高的位移分辨率,可达1 nm。使用压电或电致伸缩器件驱动,可以实现亚微米甚至是纳米级的精度,同时不产生噪音和发热,可适于各种介质环境工作,是精密机械中理想的微位移机构。已在航空、宇航、微电子工业部门、精密测量和生物工程领域获得重要的应用。由于它的出现,开创了精度进入纳米的新时代。
II.滚动导轨式微动工作台
滚动导轨也是微动工作台中一种常见的导轨形式,它具有行程大,运动灵活、结构简单、工艺性好、容易实现较高的定位精度的优点,采用滚珠导轨作为微动工作台的支承和导向元件,直流伺服电机传动、实现了对自动分步重复光刻机的微定位控制。
III. 磁悬浮式微动工作台
磁悬浮式微动工作台由于运动平台和驱动机构采用非接触式的磁悬浮驱动技术,因此没有摩擦力和机械部件的磨损,易于实现高精度、大范围的要求。
② 纳米级微动工作台发展趋势及需要解决的问题
大范围、高精度是纳米科技对微动工作台提出的新要求,然而大行程和高精度是微动技术中的一对矛盾。因此微动工作台的未来研究方向应围绕如何解决这一对矛盾展开。
I.多种微运动相结合技术:结合多种微动方法以弥补各自的不足仍然是解决以上问题的主要办法,比如在现有研究已经成熟的各种微动工作台基础上,妥善解决好其中两种或者多种微动工作台间的兼容性,解决好机械结构间的装配误差、多种平台间的定位误差,采用粗动和微动相结合的方法,粗动台用以完成快速大范围,微动工作台实现高精度,也就是说通过微动工作台对粗动工作台由于运动所带来的误差进行精度补偿,以此实现大范围、高精度的要求。
II.新型纳米级微动工作台的研究:运动方向间的交叉耦合严重影响纳米微动工作台的定位精度,因此需进一步研究运动导向结构,从运动原理上有效地消除运动方向间的交叉耦合产生的定位误差,提高纳米级微动工作台的定位精度。
III.改进控制策略,如采用建立迟滞和蠕变数学模型进行开环控制来避免因反馈而可能引起的不稳定问题,采用自适应控制消除建模的误差和参数的不确定性及系统环境的变化等因数对系统精度的影响,提高系统的鲁棒性。采用模糊控制、神经元网络控制等方法改善系统的非线性和不确定性。
IV.磁悬浮微动工作台性能的进一步提高:在现有磁悬浮微动工作台基础上,充分考虑磁滞非线性、磁饱和以及高次谐波对系统精度的影响,解决运动控制和定位技术,从而实现纳米级精度的大范围运动。
随着微米、纳米科学技术的不断发展,纳米级微动工作台的研究正日益受到国内外的重视。但因受到机械加工精度、控制精度和机构复杂性等技术水平的制约,其精度和运动范围还受到一定影响,随着对微动工作台的深入研究,结构合理、高精度和高分辨率的微动工作台必将不断问世。
(2)旋转升降式工作台的发展趋势
多种多样的升降工作台有着广泛的应用领域。许多工业企业除了在生产线上或生产线外使用升降工作台以外,往往还利用升降工作台来运送较大的工件。例如在物资入库的时候,人们可以利用升降工作台首先将成批的钢材运送到指定的货架处,然后再存放到货架的不同规格格层中或者在室外,将工作台升降到合适的工作高度或者将单臂吊之类的起重设备运送到室外让它在室外工作等等。
在2002年的汉诺威博览会上,Bolzoni Auramo有限责任公司推出他们开发生产的移动式升降工作台。该公司的设计师们设计的升降工作台带有运动装置使升降的物体重通过运动设备的轮子传递到地面, 从而可以使升降工作台在任何器要它的地点发挥作用。这种移动式的结构设计也可“移植” 到超薄型升降工作台的设计中。尤其是在汽车制造业中