噶米MCS-51单片机与步进电机接口

1、 9.3应用举例一一机械手的微机控制 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，

2、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2X 8键盘，P3. 5、P3. 6和P3. 7分别输出X、Y、和Z方向的控制脉冲， 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

3、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 MY带动升降盘，实现 Y方向上的位移 机械手 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 定滑轮并配有平衡锤。固定于小车上的步进电机 2、 MY X0 MX 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 计算机查讯、判断之用。 采用SB-2A型步进电机，它工作于三相六

4、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: t A=1 t A=1 , B=1 t B=1 t B, C=1 t C=1 t C=1 , A=1 电机按逆时针方向旋转(即反转)时，各相脉冲顺序为： t A=1 t A=1 , C=1 t C=1 t C=1 , B=1t B=1 t B=1 , A=1 三、程序设计 X、Y方向运动和机械 系统软件包括：主程序、取包程序、存包程序、货位判断程序、 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。 上 清桂制线 星示41冲区 提示 祢冲分代絆睛零 jL 臣祐i程H 存包tie卜 4011 *4H 位 值f航H

5、 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 fSterutiK 02 ? 1 O1 FtJ 1 O1 FtJ =u l+? I 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 ORG 0000H AJMP MAIN MAIN: MOV SP, #60H SUN: SETBP

6、3.5 SETBP3.6 SETBP3.7 CLRP1.6 CLRP1.7 MOVR0, MOVA, ML0:MOVR0, A #40H #12H ;字符-” ；的编码 INC CJNE R0 R0,#42H, ML0 ；复位信号 SETB P1.7 ；键输入/显示/键判断 ML1: ACALL DIR ACALL KEY ADD A, # 0F6H ;键号+F6 用于数字/功能键的判断 JC SUN1 ;功能键转移至 SUN1 MOV 41H , 40H ；数字键号送显示缓冲区 MOV R0, # 40H MOV R3 , A ANL A, # 0FH ;保留低四位 MOV R0 , A A

7、JMP ML1 F6H-特殊数据 R3-键号暂存器 功能键处理程序（ A、B、 C键） SUN1 : MOV A， R3 ; CJNE A， # 0AH , SUN2 AJMP QBCX SUN2 : CJNE A， # 0BH , SUN3 AJMP CBCX SUN3 : CJNE A， # 0CH , ML1 AJMP SUN 册粳制抉 菲冲奇配Hi科爭 .卅址冲!伯聲3 抱霜宇呼 itf* WII M 啊TF 帕H 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 FEH R4-列号计数器 SBUF-发送缓冲器

8、发送列扫描信号 KEY : ACALL KS1 JNZLK1 NI : ACALL DIR AJMPKEY LK1 : ACALL DIR ACALL DIR ACALL KS1 JNZ LK2 AJMP NI LK2: MOV P1 , # 00H MOV R3, # 0FEH MOV R4, # 00H LK4 : MOV SBUF, R3 MOV R6，# 05H ;延时等待发送 DK6 :DJNZR6， DK6 JB P3. 3 LONE MOV A,# 00H AJMP LKP LONE : JB P3 . 4, NEXT MOV A,# 08H LKP : ADDA,R4 PUSH

9、ACC LK3 : ACALLDIR;仅做一次处理 ACALLKS1 JNZLK3 POPACC;取键值于ACC RET INC R4 MOV A, R3 JNB ACC.7 , KED RL A MOV R3, A AJMP LK4 KED : AJMPKEY 判断键盘有无键按下子程序 无键按 下 A=00H KS1 : MOVSBUF，# 00H MOV R6, # 05H DS6: DJNZR6, DS6 MOV A, P3 CPL A ANL A, # 18H RET 显示子程序 P1 口 -LED位扫描输出口 R2-位扫描寄存器初值为01H SBUF-LED段码发送缓冲器 DIR :

10、 PUSH PSW SETBPSW, 4 MOVR0 ,# 40H D1 : MOVR2 , # 01H MOVP1, R2 MOV A , RO ADD A, # 14H MOVC A , A+PC MOV SBUF, A MOV R7 , # 02H D2 : MOV R6, # 0FFH D3 : DJNZ R6 , D3 DJNZ R7 , D2 INC RO MOV A, R2 RL A MOV R2, A JNB ACC.2 , D1 POP PSW RET DB 3FH , 06H , 5BH , 4FH DB 66H , 60H, 70H , 07H DB 7FH , 6rH

11、, 77H , 7CH DB 39H , 5EH, 79H , 71H DB 31H , 6EH , 40H , 23H DB 00H 延时子程序 YSH :PUSH PSW SETB PSW.3 MOV R0 ,# 0FFH SH :MOV R1 ,# 0FFH SH0 :DJNZ R1, #H0 机械手控制示意图 DJNZ POP RET RO, SH PSW 费物 1/_J_MZ 机械手 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: SETB P1.6 ；正转 MOV 30H， # 04H ; X0固定脉冲数 MOV 31H， # 0D8H ACA

12、LL XYXC ;调用X方向运行子程序 ACALL CSHC ;调用测试子程序 MOV 30H， 33H; X方向列脉冲数 MOV 31H, 34H;送 30H、31H 单元 ACALL XYXC ;调用X方向运行子程序 MOV 30H， 35H; Y方向行脉冲数 MOV 31H， 36H;送 30H、31H 单元 ACALL YYXC ;调用Y方向运行子程序 ACALL QWZC ;调用取物子程序 CLR P1.6 反转 MOV 30H, 35H MOV 31H，36H ACALL YYXC ;调用Y方向运行子程序 MOV 30H，33H MOV 31H,34H ACALL XYXC ;调用

13、X方向运行子程序 MOV 30H，# 04H ; X0固定脉冲数 MOV 31H,#0D8H ACALL XYXC ;调用X方向运行子程序 ACALL AJMP 存包子程序 FWZC ；调用放物子程序 SUN P.6-正/反转控制30H、31H步进脉冲暂存器（X方向） 33H 、 34H -35H 、 36H CBCX: ACALLQWZC SETB P16 MOV 30H ， 04H MOV 31H， 0D8H ACALL XYXC ACALL CSHC MOV 30H ， 33H MOV 31H，34H ACALL XYXC MOV 30H ， 35H MOV 31H，36H ACALL

14、YYXC ACALL FWZC CLR P1 6 ； X0 固定脉冲数 ； MOV 31H， 36H ACALL YYXC MOV 30H ， 33H MOV 31H， 34H ACALL XYXC MOV 31H， 04H MOV 31H， 0D8H ACALL XYXC AJMP SUN P35 脉冲信号输出线 -控制 MX 电机 MOV30H ， 35H XYXC ： PU3H PSW SETB PSW.4 MOV R0，30H ABC0 ： MOV R1 ，31H ABC1 ： CLR P35 ACALL YSH SETB P35 ACALL YSH DJNZ R1 ， ABC1 DJ

15、NZ R1 ， ABC0 POP PSW RET X 方向运行程序 Y 方向运行程序 P3. 6脉冲信号输出线-控制MY电机 YYXC : PUSH SETB PSW.4 MOV RO, 30H R1 , 31H P3. 6 ACALL YSH SETB P3 . 6 ACALL YSH DJNZ R1, ADC3 DJNZ R0, ADC2 POP PSW RET ADC2 : MOV ADC3: CLR PSW P3. 6 Y方向脉冲输出（40H） 取物子程序 P1.6正/反转 P3.7 Z方向脉冲输出（66H ） QWZC : ABC4 : ABC5 : PUSH PSW SETB SE

16、TB MOV PSW.4 P1.6 R0, # 66H CLR P3.7 ACALL YSH SETB P3. 7 ACALL YSH DJNZ R0, ADC4 MOV R0 , # 40H CLR P3. 6 ACALL YSH SETB P3.6 ACALL YSH DJNZ R0, ABC5 3.Z方向向后 4 Y方向向下 CLR 机械手取物动作 1Z方向向前 2 Y方向向上 P1. 6 MOV R0, # 66H ABC6 : CLR P3. 7 ACALL YSH SETB P3. 7 ACALL YSH DJNZ R0, ABC6 MOV R0 , # 40H ABC7 : CL

17、R P3. 6 ACALL YSH SETB P3. 6 ACALL YSH DJNZ R0, ABC7 POP PSW RET 3,Z方向向后 机械手取物动作 / 1Z方向向前 2 Y方向向上 放物子程序 P1.6正/反转P3. 6 Y方向脉冲输出(40H ) P3.7 Z方向脉冲输出(66H ) FWZC : PUSHPSW SETB PSW.4 SETB P1. 6 MOV R0,# 40H P3. 6 ACALL YSH SETB P3. 6 ACALL YSH DJNZ RO,ADC8 ABC8: CLR 2Z方向向前 3 Y 方 向 向 下 4Z方向向后 MOVR0 ,# 66H

18、ABC9:CLRP3. 7 ABC10:CLR ACALL YSH DJNZ RO, ABC9 CLR P1 .6 MOV R0 , # 40H P3. 6 ACALL YSH SETB P3. 6 ACALL YSH DJNZ R0, ADC10 2Z方向向前 1Y方向向上 机械手放物动作 3 Y方向向下 4 Z方向向后 MOV P3. 7 R0, ABC11: CLR # 66H P3. 7 ACALL YSH SETB ACALL YSH DJNZ RO,ADC11 POP PSW RET 测试子程序 41H 货位列号暂存单元40H 货位层号暂存单元 CJNE MNO: A, S 3列敢 2列敢 K 1列社 工丄讦卜一 A # 02H, MN1 二 U3 HT 匚“ 0 2 K? :欣 41H 40H 33H 04H03H02H 01H 35H05H 03H 01H 34H CDH B9H8AH 01H 36HBFH 5BH 5BH CSHC : PUSHA MOV A, 41H CJNE A, 03H , MN0 MOV 33H , # 04H MOV 34H , # 0CDH AJMP MN3 匸 - izsiem r c遍网J “I H? MOV 33H , # 03H MOV34H , # 0B9H A