柔性铰链运动的测量与控制系统设计

1、 第一章 绪论51.1 国内外现状和开展趋势5 1.2 柔性铰链研究意义81.3 毕业设计任务第二章 柔性铰链微开工作台测量与控制系统的总体设计92.1 总体方案设计2.2 柔性铰链单元工作原理92.3 平行四杆微开工作台设计与分析10第三章 微开工作台测量系统设计12第四章 微开工作台控制系统设计144.1传感器根本工作原理144.2传感器转换电路174.3 MCS-51单片机194.4 18位AD7674204.5 18位DAC9881224.6 PID控制器254.7 功率运算放大电路284.8 压电陶瓷驱动器29315.1 主程序315.2 A/D转换子程序325.3 矩阵键盘输入子程

2、序345.4 显示子程序355.5 数据运算子程序365.6 D/A转换子程序36第五章 总结与展望37参考文献38致谢39摘 要 柔性铰链以其无摩擦、无间隙、运动灵活、敏度高的优点,在各个领域得到广泛应用,尤其在纳米技术领域中有着广泛的应用前景,柔性铰链是实现纳米级微运动的关键技术,其运动位移的测量与控制是实现纳米运动的核心技术。本次毕业设计采用柔性铰链机构和电容传感器,设计了一套微开工作台的测量与控制系统。用我们所学知识,使之成为一套精密测量系统,实现高效率,高精度,高稳定性,低误差的测量。在该系统中,由柔性铰链构成的平行四杆机构产生一个微位移量。而由于被测位移量为纳米级,从而采用电容式传

3、感器进行测量。以单片机为核心对信号进行处理,并用键盘输入预定值并用LED数码管显示。为了更好地减小误差,提高系统的精度,运用PID算法结合压电陶瓷驱动来实现对该工作台的精密控制。运用解析法,从理论上分析了柔性铰链工作台的。描述了电容传感器的测量原理,设计了。最后,对PID。关键词:柔性铰链,电容式传感器,传感器处理电路,MCS-51单片机,压电陶瓷Abstract Flexible hinge with its no friction, no clearance, sports flexible, the advantage of high sensitivity, widely used i

4、n various fields. Especially in the field of nanometer technology has a wide application prospect, flexible hinge nanoscale micro motion is to realize the key technology, their sports displacement measurement and control is to realize the core technology of the nanometer movement. This paper based o

5、n flexible hinge, design a set of budge workbench measurement and control systems. With our knowledge learnt, make it become a set of precision measuring system, realize high efficiency, high precision, high stability, low error of measurement. In this system, composed of by flexible hinge parallel

6、four-bar produce a micro displacement quantity. And for being measured displacement, thus using nanoscale capacitive sensor measurements. Based on singlechip on signal processing, and displays the results LED digital tube. In order to reduce errors with good precision, and improve the system, using

7、PID algorithm combined with piezoelectric driven to realize the precise control of workbench. The theoretical and experimental values unifies, but to prove that this system can realize movement range, resolution requirementsKeywords: Flexible hinge, capacitive sensor, sensor processing circuit, MCS

8、- 51 SCM, piezoelectric ceramics 第一章 绪论 六十年代前后, 由于宇航和航空等技术开展的需要,对实现小范围内偏转的支承,不仅提出了高分辨力的要求,而且还对其尺寸和体积提出了微型化的要求,人们在经过对各种类型的弹性支承的试验探索后,才逐步开发出体积很小,可做到无机械摩擦、无间隙的柔性铰链1,柔性铰链立即被广泛地用于陀螺仪加速度计、精密天平等仪器仪表中。1.1 国内外现状和开展趋势1.1.1 柔性铰链定义 柔性铰链是近年来开展起来的一种新型机械传动和支撑机构,用于绕轴作复杂运动的有限角位移。也可理解为利用其结构薄弱局部的弹性变形可实现类似普通铰链的运动传递。柔性铰

9、链具有无摩擦、无间隙、运动灵活、敏度高的特点,常用来作为位移放大器,可将位移放大到数百微米,极大地拓展了微位移驱动器的应用范围和应用领域。尤其在纳米技术领域中有着更好的应用前景,柔性铰链是实现纳米级微运动的关键技术,其运动位移的测量与控制是实现纳米运动的核心技术。1.1.2 柔性铰链的类型 目前柔性铰链的类型主要有单轴柔性铰链,双轴柔性铰链两种 单轴柔性铰链截面形状有圆形和矩形的两种,如图1-1所示。 图1-1 单轴柔性铰链 双轴柔性铰链是由两个互成90的单轴柔性铰链组成的(图1-2(a),对于大局部应用,这种设计的缺点是图1-2单轴柔性铰链两个轴没有交叉,具有交叉轴的最简单的双轴柔性铰链是把

10、颈部作成圆杆状(图1-2(b),这种设计简单且加工容易,但它的截面面积比较小,因此纵向强度比图1-2(a)弱得多。需要垂直交叉和沿纵向轴高强度的双轴柔性铰链,可采用图1-2(c)的结构。图 1-2 双轴柔性铰链1.1.3 柔性铰链国内外现状 就现阶段的开展趋势,柔性铰链的应用主要是与压电致动相结合,形成微位移机构。最早,美国国家标准局开发了一个微定位工作台并用于光掩模的线宽测量2。为了能在光学和电子显微镜中使用, 要求工作台结构紧凑并能在压电驱动高精度工作台真空中工作。如图1-3所示,工作台采用了压电元件驱动, 柔性铰链机构进行位移放大的方案。压电元件在低频工作时的能量耗散为零,因此工作台没有

11、内部热源。工作台可在50 Lm 的工作范围内, 以1 nm 或更高的分辨率将物体线性定位。 图1-3 压电驱动高精密工作台 柔性铰链技术在精密联接工艺也有应用3,如激光焊接中,需要较大运动范围、结构紧凑、高刚度、垂直运动的微动台。因此设计了如图1-4所示运动的微动台, 水平内置式压电块推动杆1 和杆2, 通过对称的柔性铰链放大机构将压电块位移转化为台面的垂直运动。该微动台的运动范围为200 Lm, 垂直刚度为610 N/Lm, 频响为364 Hz。 图1-4 垂直运动的微工作台 我国如今柔性铰链代表性产品如哈尔滨芯明天科技以柔性铰链原理开发的XM-850六维并联微动台,如图1-5所示,运动方向

12、最大推力为1000N,最大负载为100kg,可内置位移传感器,方便实现闭环控制,闭环重复定位精度为纳米级,控制方式:“压电陶瓷驱动电源或“XE-50与XE-501模块化压电陶瓷控制系统。 图1-5 纳米级精密定位工作台1.1.4 柔性铰链研究趋势 近年来,采用压电元件驱动,柔性铰链机构传动实现精密定位有着众多的应用,如微开工作台,引激光焊接、光学自动聚焦系统等众多领域。纳米定位技术是实现纳米加工和纳米测量的根底,柔性铰链在该领域也有着极其重要的应用。就目前来看,柔性铰链?压电致动微开工作台的研究将占主导地位。 随着机器人领域的开展4,其运动精度要求到达亚微米级,显然以前的技术无法很好满足此要求

13、。柔性铰链技术的开展成熟很好地解决了这个问题,大行程柔性铰链并联机器人的研究成为机器人研究的热门课题。1.2 柔性铰链研究意义 随着纳米技术的兴起和飞速开展,基于柔性铰链?压电陶瓷驱动的纳米级微定位技术已成为能束加工、超精密加工、微操作系统等前沿技术的根底支持技术。利用柔性铰链的众多优点,易实现亚微米甚至纳米级的精度。因此,研究柔性铰链对于纳米技术的进一步开展与广泛应用非常有意义。第二章 柔性铰链微开工作台设计2.1 柔性铰链单元工作原理 分析目前已有的柔性铰链机构原理,柔性铰链的根本图形如图2-1所图 2-1 组成柔性工作系统主要的根本形变是在作用下绕Z轴的转动,其转角及转交刚度的根本公式为

14、:式中 ;?柔性铰链的转角; E?材料的弹性模量,; B?厚度,mm;2.2 平行四杆微开工作台设计 微开工作台应满足以下技术指标:运动范围10;分辨率1。 根据上述柔性铰链5-6的特点,以柔性铰链为根本单元的弹性微开工作台的设计方案,采用电致伸缩微位移器驱动可以满足上述技术指标的要求。其根本结构如图2-2所示。通过在一块板材上加工孔和开缝,使圆弧切口处形成弹性支点(即柔性铰链)与剩余的局部成为一体,而组成平行四连杆机构,当在AC杆上加一力F时,由于4个柔性铰链的弹性变形,使AB杆在水平方向上产生一位移,而实现无摩擦、无间隙和高分辨率的微动。 图2-2 柔性铰链微开工作台模型 为增加弹性微开工

15、作台的承载能力并提高运动方向上的刚度,确保工作台具有良好的动态特性和抗干扰能力,在不增加工作台尺寸(即厚度b)的前提下,应尽可能增大图2-2柔性铰链微开工作台模型柔性铰链细颈处的厚度t,并减小圆弧切口的半径R。在这种情况下,t往往大于或等于R。设计柔性铰链时应采用tR条件下的设计方法。 如图2-2所示的微开工作台根本结构设计时进行以下假设:工作台运动时,仅在柔性铰链处产生弹性变形,其他局部可认为是刚体;柔性铰链只产生转角变形,无伸缩及其他变形。设四个柔性铰链的转角刚度为,那么当四连杆机构在外力F的作用下产生的平移,每个柔性铰链所储存的弹性能为 式中, 外力F所做的功为, 由能量守恒定律:,可推

16、导出弹性微开工作台的刚度值根本设计计算公式: (1-1)3弹性微开工作台的设计 在设计时,首先完成整个工作的零件图及装配草图,选择材料,计算出该工作台的质量m。确定柔性铰链的根本参数t和R。根据确定的刚度,查表1。柔性铰链的根本参数t,R应满足以下工作要求:柔性铰链内部应力要小于材料的许用应力。在微位移范围内,此条件一般都能满足。微位移器产生的最大位移输出时,微动台的弹性恢复力应小于微位移器的最大驱动力。微动台的刚性应尽可能大,使其具有良好的动态特性和抗干扰能力。 根据微开工作台的结构原理,微动台的振动模型可以简化为一阶弹簧质量系统,故微 (2-2) 式中:m?弹性微动台局部的质量。 本次设计

17、中,微开工作台的尺寸范围为,固有频率,刚度,。第三章 柔性铰链微开工作台测量系统设计 本设计论文以柔性铰链为根本单元,设计了平行四杆机构的微开工作台,以压电陶瓷(PZT)为驱动,用电容传感器测量该微开工作台的运动位移,柔性铰链工作台运动范围达10m、分辨率达1nm。总体方案如图3-1所示。 图3-1 总体思路方案图 该微位移系统,由弹性精密微开工作台产生一个微位移量d,使用电容式传感器进行测量,产生一个交流信号。信号再通过处理电路由A/D把模拟信号转化数字信号送51单片机进行处理。将处理结果通过D/A转换成模拟信号,进行PID控制运算,由于PID产生的信号十分微弱,无法让压电陶瓷驱动器驱动,因

18、而需通过功率放大器进行微弱电信号的放大。本文设计的硬件电路图绘图工具选用Pretel2004DXP7。第四章 系统硬件设计 电容式传感器8是将被测参数变换成电容量的一种传感器,它的转换元件实际上是一个具有可变参数的电容器。 用两块金属平板作电极,即可构成最简单的电容器。当忽略边缘效应时,其电容量为式中S?两极板间相互覆盖的面积,; d?两极板间的距离,; ?两极板间介质的介电常数,; ?真空介电常数,; ?两极板间介质的相对介电常数, 由式可见,电容量C的大小与S、d和有关,假设保持着三个参数中的两个不变而改变另外一个,那么C就会发生变化。这实际上就是电容式传感器的根本原理9。根据发生变化的参

19、数的不同,电容式传感器相应地分为三种类型:变面积型、变极距型、变介电常数型。工作原理如图4-1所示。当被测量的变化引起动极板移动距离x时,那么S发生变化,C也就改变了。 (4-1)图4-1 直线位移式变面积型电容传感器由式(4-1)可见,电容量C与直线位移x也呈线性关系,其测量的灵敏度为 (4-2)显然,减小两极板间的距离d,增大极板的宽度b可提高传感器的灵敏度。但d的减小受到电容器击穿电压的限制,而增大b受到传感器体积的限制。图4-2所示是一种电容式液面计的原理图。在介电常数为的被测液体中,放入两个同心圆筒状电极,液体上的气体介电常数为,液体浸没电极的高度就是被测量x。该电容器的总电容C等于

20、介质为气体局部的电容与介质为液体局部的电容的并联, 图4-2 电容式液面计即因为,式中h?电极高度 R?外电极的内半径 r?内电极的外半径所以 (4-3)式中,均为常数。式4-3说明,液面计的输出电容C与液面高度x成线性关系。 根本的变极距型电容式传感器有一个定极板和一个动极板,如图4-3所示当动极板随被测量变化而移动时,两极板的间距d就发生了变化,从而也就改变了两极板间的电容量C。图4-3根本的变极距型电容传感器设动极板在初始位置时与定极板的距离为,此时的初始电容量为(3-6) 当被测量的变化引起间距减小了时,电容量就变为(4-4) 当时, ,那么式(4-4)可以化简为(4-5)此时电容变化

21、量(4-6) 这时与近似呈线性关系,所以改变极板距离的电容式传感器往往是设计成在极小范围内变化的。 另外,由图4-4可以看出,当较小时,对于同样的变化引起的电容变化量可以增大,从而使传感器的灵敏度提高,但过小时,容易引起电容器击穿,改善击穿条件的方法是在极板间放置云母片,如图4-5所示,此时电容C变为 (4-7) 式中,为云母片的相对介电系数,;为空气的介电常数,;为云母片的厚度;为空气厚度 图4-4电容量与极板距离的关系 图4-5 放置云母片的电容器当动极板向上移动时,由式(4-5)可得,电容总变化量4-8 比较式(4-6)和(4-8)可见,采用差动结构可使传感器的灵敏度提高一倍。由于差动结

22、构的变极距型电容式传感器既提高了灵敏度,又减小了非线性误差,图4-6 差动式电容器所以在本次设计中将采用这种结构。图4-7为电容式传感器所用的变压器电桥的电路原理10。图4-7 转换电桥电路 当电桥输出端开路(负载阻抗为无穷大时),电桥的输出电压为 (4-9)以,代入上式可得 (4-10) 式中,C1和C2?差动电容式传感器的电容。即 那么 (4-11)由式(4-11)可见,变压器式电桥在输出阻抗极大的情况下,对于极距变化型电容式传感器,其输出电压也与极板位移呈线性关系。如图4-8所示是高输入阻抗线性全波检波电路图11图4-8 高输入阻抗线性全波检波电路 它采用同相端输入。0时,VD1导通、V

23、D2截至,N2的同相输入端与反相输入端相同信号,得到。0时,VD1截至,VD2导通,取R1R2R3R4/2,这时N1的输出为(6-1)N2的输出为(6-2)所以 相敏检波后的输出信号为含有直流分量的周期信号,其包含高次谐波,故进行低通滤波。构成一阶低通滤波12,其截至频率应远小于信号的频率。4.3 MCS-51单片机如图4-9,是89C205113引线排列图I/O口线P0,P1,P2,P3均为8位的并行I/O口,它们的引线为:P0.0-P0.7,P1.0-P1.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,共32条引线可以全部用来做I/O线,还可以将其中局部用作单片机的片外总线。在进行外部扩展时

24、,P2口为高8位地址线(A15-A18),P0口得8根引线是低8位地址和8位数据的复用线。控制线ALE地址锁存允许当单片机访问外部存储器时,输出信号ALE用于锁存P0口输出的低8位地址A7-A0。ALE的输出频率为时钟振荡频率的1/6.B、程序存储器选择0,单片机只访问外部程序存储器。1,单片机先访问内部程序存储器,假设地址超过内部程序存储器的范围,单片机将自动转为访问外部程序存储器。C、片外程序存储器允许片外程序存储器的选通信号。在执行内部程序存储器中的程序时,无输出始终为高电平。D、RET复位信号输入(3)电源及时钟 图4-9 89C2051引线排列图VSS地端接地线VCC电源端接+5VX

25、TAL1和XTAL2接晶震片或外部振荡信号源4.4 18位AD7674 AD7674是18位、800kSPS,采样保持电路可调负载的全差分输入模拟数字转换器,5V单电源供电。器件内部包含18位的高速AD转换器、转换时钟、基准缓冲器及错误校准电路,并具有工作模式可调串口和并口14。器件的主要特性如下:18位分辨率,且没有代码丧失;采用采样保持电路,没有通道延时问题;全差分输入范围:VREF(可达5V);大的数据吞吐量:800kSPS(Warp模式);666kSPS(Normal模式);570kSPS(Impulse模式);积分非线性误差INL:最大为2.5LSB;动态范围:103dB(当VREF

26、=5V);由3V或5V供电的并口(可工作于18位、16位或8位模式)和串口;片内基准缓冲;5V单电源供电;AD7674引脚如图4-10所示图4-10 AD7674引脚图 如图4-11是AD7674与单片机的接口电路图 图4-11 AD7674接口电路图 单片机的转换结果分三次进行,当为0为0时读取高位,当为1为0时读取位,当为1为1时读取低2位。4.5 18位DAC9881 T1公司的DAC9881是目前最高精确度的D/A转换芯片。串行输入、电压输出、单电源供电。它采用成熟的HPA07 COMS加工技术,分辨率到达18 b,采用标准的SPISerial PeripheralInteRFace串

27、行数据输入方式,输入数据时钟频率可达50 MHz,最低有效位稳定至1 LSB,时间仅为5s,满足DSP,MCU,FPGA等系统的快速性要求。输出电压信号的最大值取决于外部参考电压+VREF,它的范围为2.75.5 V;单通道输出;持续工作时典型功耗为4 mw;最大积分非线性为2 LSBINL;最大微分非线性为1 LSBDNL;具有超宽的工作温度范围:-40+125。该DAC芯片的特点是具有线性性质优良,噪音低和输出转换特性快速;该芯片通过采用复杂的低噪音缓冲器,使噪音比采用外接元器件构成同等精度的DAC转换器减少75%,其噪音比为24 nV/Hz。配置可编程挂起低电压模式和运行功能,可以使系统

28、在不需要进行D/A转换时将DAC芯片挂起,此时输出近似为0.000 0 V,功耗降到125W,直到接收到写命令操作为止。这样既可显著地降低系统的功耗,同时还能够保证在接到写命令操作后正常写人数据,无需外加电源控制电路,简化设计步骤。DAC9881引脚如图4-12所示。DAC9881与单片机接口如图4-13所示,主要功能介绍如表1所示图4-12 DAC9881引脚图图4-13 DAC9881接口电路图表一 DAC9881引脚功能引脚号引脚名功能1SCLKSPI外接串行时钟输入2SDISPI外接串行数据输入3工作控制端,低电平有效8VOUT电压输出端17复位,低电平有效18PND低电压模式使能19

29、片选信号,低电平有效23SDOSPI总线串行数据输出 该DAC芯片为18位转换器,当系统的满量程输出为5 V时,1个LSB的值仅为。输出电压范围: 式中:为参考电压上限;为为参考电压下限;CODE为输出数据位,范围为:0?262143;G为增益,由GAIN引脚设定。 该芯片的数据传输格式是在每个写周期中,向SPI串口移位存放器写入24位二进制数据,其中D17MSBD0LSB为有效数据位,D23D18为无效数据位,状态任意。4.6 PID控制器如图4-14,是PID串联运算电路原理图15图4-14PID调节器串联电路 其比例局部的传递函数为 比例微分局部的传递函数为 比例积分局部的传递函数 PI

30、D运算电路总的传递函数为 为实现正常微分运算,要求,它可以忽略不计,因此可得 式中?比例系数,; 其中为电位器RP的上部电阻值,为电位器RP的下部阻值; ; ; ?微分增益; ?积分增益,; ?互调干扰系数,。,称为调节器的调节整定参数,可在一定范围内调整。4.6.2 PID控制器参数整定 一般整个机械传动的动力学特性可表示为如下传递函数16-17: 该柔性铰链微开工作台质量,刚度,可得该系统的传递函数为: 然后运用Matlab18对该系统进行仿真,其示意图如图4-15所示,首先将积分系数和微分系数取零,直至满足要求。然后逐渐增大积分系数,消除静差的速度满意或消除。最后调整微分系数。 图4-1

31、5 PID控制算法仿真实验的示意图 调整比例、积分、微分系数后系统趋于稳定,如图4-16所示,此时的PID控制器参数为:比例系数为2.3,积分系数为4.0,微分系数为3.5。 图4-16 系统稳定曲线图4.7 功率运算放大电路 功率放大器即在给定失真率条件下,能产生最大功率输出以驱动某一负载例如扬声器的放大器。 本文采用LM386型号的集成功率放大电路,其主要参数如表2所示 表2 LM386主要参数型号电路类型电源电压范围/V静态电源电流/mA输入阻抗/输出功率/W电压增益/dB频带宽/kHz总谐波失真/%(或dB)LM386OTL5.0-18450126-463000.2% 如图4-17,是

32、LM386应用,该方法外接元件较少。C2为输出电容,由于引脚1和8开路,集成功放的电压增益为26dB,即电压放大倍数为20.R和C1串联构成校正网络用来进行相位补偿。 图4-17 LM386外围接线电路图4.8 压电陶瓷驱动器 压电器件是今年来开展起来的新型微位移器件。它具有结构紧凑、体积小、分辨率高、控制简单等优点。同时它没有发热问题,故对精密工作台无因热量而引起的误差。用这种器件制成的微开工作台,容易实现超精密定位,是理想的微位移器件。 压电晶体常用的材料是锆酸铅和钛酸铅。由锆酸铅和钛酸铅组成的多晶固熔体,全名称为锆钛酸铅压电陶瓷,代号为PZT。 本次设计中的压电陶瓷片将选用P-855.2

33、0型号的压电陶瓷促动器如图4-18所示,其特性如下:动态性能良好,材料性能稳定,老化性能在 5年内小于0.2%。最大推力达100N,最大拉力为5N。行程为,分辨率。驱动电压-20120V,动态电流工作系数。居里温度很高,可达300,它的使用温度范围在。第五章 系统软件设计5.1 主程序图5-1 主程序流程图主程序:ORG 0100HDISM0 DATA50HDISM1 DATA51HDISM2 DATA52HDISM3 DATA55HDISM4 DATA56HDISM5 DATA57HCLR A ; 清累加器AMOV 30H, AMOV 31H, AMOV 32H, AMOV 40H, A清暂

34、存单元MOV 41H, AMOV 42H, AMOV DISM0, AMOV DISM1, AMOV DISM2, AMOV DISM3, A清显示缓冲区MOV DISM4, AMOV DISM5, AMOV TMOD,#56HMOV TL0, #06HMOV TH0, #06HCLR PT0SETBTR0SETBET0SETBEALOOPACALL AD7674 ACALL KEY_SCAN: ;调用扫描程序 ACALL DISPLY ;调用显示程序 ACALL OPERATIONS ACALL DA9881 AJMPLOOP ;等待中断5.2 A/D转换子程序启动转换的端口地址为7FH。读

35、取高位数据的端口地址为B0H,读取位数据的端口地址为B2H,当为1读取低2位数据的端口地址为B6H。AD7674:MOV R0,#7FH;启动转换 MOVX R0,A SETB P1.0;置P1.0为输入 JB P1.0,$;查询转换是否结束 MOV R0,#0B0H ;读取高位数据的端口地址 MOVX A,R0 MOV 52H,A INCR0 MOVX A,R0;读取位数据的端口地址 MOV51H,A INCR0 INCR0 MOVX A,R0;读取低2位数据的端口地址 MOV50H,A MOV R0,#6;右移6位AD0: CLRC MOV A,52H RRCA MOV A,52H MOV

36、 A,51H RRCA MOV A,51H MOV A,50H RRCA MOV A,50H DJNZ R0,AS0 CLR C RET5.3 矩阵键盘输入子程序KEY_SCAN: :识别键盘有无按键按下MOV P1,#0F0HMOV A,P1ANL A,#0F0HMOV B,AMOV P1,#0FHMOV A,P1ANL A,#0FHORL A,BCJNE A,#0FFH,KEY_IN1RETKEY_IN1:识别具体按键值MOV B,AMOV DPTR,#KEYT_ABLEMOV R3,#0FFHKEY_IN2:INC R3MOV A,R3MOVC A,A+DPTRCJNE A,B,MKEY

37、_IN3MOV 30H,R3 :结果放入30H单元RET KEY_IN3:CJNE A,#00H,KEY_IN2RET特征编码与顺序编码的对应关系表KEY_TABLE:DB 0EEH,0EDH,EBH,0E7H,0DEHDB 0DDH,0DBH,0D7H,0BEH,0BDHDB 0BBH,0B7H,07EH,07DH,07BH,077H;0-FDB 00H;:A为小数点 B为确认键 E为全部重新输入键 F为取消键,取消上一位5.4 显示子程序P0口控制数据输出(段选)P2口控制位输出(位选)DISPLY:MOV R1,#07FHMOV R2,#08HMOV R0,#30HDISP1:MOV A

38、,R0 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,R1 MOV A,R1 RR A MOV R1,A INC R0 LCALL DELAY5MS DJNZ R2,DISP1 RETTABLE:DB 3FH,30H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,80H; 5.5 数据运算子程序将键盘输入存储在30H-32H的BCD数转换成2进制,再与A/D转化后存储在50H-52H内容做差,结果放入55H-57H中。OPERATIONS:MOV R0,#30HMOV R1,#3BR0:MOV A, R0SWAP A ANLA,#

39、0FHMOV B,#10MUL ABANL 30H,#0FHADD A, R0MOV R0,AINC R0DJNZ R1,BR0CLR CMOV A,30HSUBB A,50HMOV 5H,AMOV A,31HSUBB A,51HMOV 56H,AMOV A,32HSUBB A,52HMOV 57H,ARET5.6 D/A转换子程序单片机对DAC9881分三步操作完成一次D/A转换过程。单片机向端口地址7FH写入高位数据,向端口地址7EH写入位数据,向端口地址7DH写入低2位数据DA9881:MOV R0,#7FHMOV A,55HMOVX R0,ADEC R0MOV A,56HMOVX R0

40、,ADEC R0MOV A,57HMOVX R0,A第五章 总结与展望5.1 总结 从上面我们可以发现,现阶段柔性铰链的应用范围十分广泛,不仅仅局限于宇航和航空领域。由于其结构紧凑、运动精度搞的特点,在精密机械、精密测量、尤其是微米、纳米技术等领域得到广泛应用。目前而言,柔性铰链还是主要应用于微位移机构。 本设计使用80c51单片机作为主控芯片进行控制,单片机具有集成度高,通用性好,功能强,特别是体积小,重量轻,耗能低,可靠性高,抗干扰能力强和使用方便等独特优点,在数字、智能化方面有广泛的用途。其中选用的差动式电容传感器和PZT压电致动,能容易实现精度为0.1nm的超精密测量与定位。 5.2 展望参考文献1李玉和,郭阳宽?现代精密仪器设计M.