單片機與步進(jìn)電機接口

1、§9.3 應(yīng)用舉例機械手的微機控制 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、工業(yè)自動化的進(jìn)程，機械手將進(jìn)一步取代簡單而笨重的人工操作，逐步把在惡劣環(huán)境下工作的人們解放出來，這對于改善人們的工作條件、提高工作效率，具有一定的現(xiàn)實意義。 本例系存取郵件機械手的控制，在郵政部門和立體倉庫中作自動存職包裹和貨物之用。一、工作原理通過鍵盤，將貨位（或包位）代碼輸入微機，啟動存（或取）命令鍵，機械手即可在微機的控制下，作X、Y、Z三個方向的運動，完成存（或?。┌僮?。控制原理如圖所示。 系統(tǒng)主要包括微機控制、步進(jìn)電機控制、機械傳動系統(tǒng)、光控音樂電路、工作電源、貨架和柜臺等七部分組成。微機根據(jù)鍵入的貨物代碼，產(chǎn)生相應(yīng)

2、的脈沖信號，經(jīng)CH250脈沖分配器和驅(qū)動電路，輸出具有一定功率的脈沖，驅(qū)動有關(guān)電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)及其步數(shù)，從而實現(xiàn)貨物的存取。機械手行進(jìn)中，光控音樂電路驅(qū)動蜂嗚器發(fā)出樂曲，從而增強了工作的節(jié)奏、控制的旋律。二、系統(tǒng)組成 1、硬件設(shè)計 如圖是機械手微機控制系統(tǒng)硬件電路。本系統(tǒng)選用MCS-51系列中的8031芯片，擴展了一片2732，以存放用戶程序。由于隨機存儲的數(shù)據(jù)不多，只利用片內(nèi)RAM。采用兩位LED顯示器和2×8鍵盤，P35、P36和P37分別輸出X、Y、和Z方向的控制脈沖，P16和P1.7分別用來控制步進(jìn)電機的正/反轉(zhuǎn)和產(chǎn)生復(fù)位信號。 2、機械傳動部分 機械傳動部分包括導(dǎo)軌、小車、升

3、降盤和機械手等部分。水平方向位移 步進(jìn)電機MX調(diào)通過滑輪和傳送帶，使小車在導(dǎo)軌上運動，實現(xiàn)X方向上的位移。垂直方向升降 作調(diào)方向運動的小車上裝有一豎直的六棱金屬桿，升降盤套于桿上，桿的頂部裝有一定滑輪并配有平衡錘。固定于小車上的步進(jìn)電機MY帶動升降盤，實現(xiàn)Y方向上的位移機械手動作 機械手裝升降盤上，如圖所示。圖中A點固定，步進(jìn)電機MZ帶動B點，改變A、B間的較小距離，使得機械手移動較大距離。貨架 貨架分三層，每層有4個包位，共計12個包位。 圖中數(shù)字為包位編碼，編碼的個位數(shù)表示X位置，十位數(shù)表示Y位置（層數(shù)），以供計算機查訊、判斷之用。本例采用SB-2A型步進(jìn)電機，它工作于三相六拍的工作方式。

4、 電機按順時針方向旋轉(zhuǎn)（即正轉(zhuǎn)）時，各相脈沖順序為：A=1A=1，B=1B=1B，C=1C=1C=1，A=1 電機按逆時針方向旋轉(zhuǎn)（即反轉(zhuǎn)）時，各相脈沖順序為：A=1A=1，C=1C=1C=1，B=1B=1B=1，A=1 三、程序設(shè)計 系統(tǒng)軟件包括：主程序、取包程序、存包程序、貨位判斷程序、X、Y方向運動和機械手動作子程序等。 （1）程序流程圖 限于篇幅，只給出主要流程圖。2、脈沖序列的生成程序 對于步進(jìn)電機的控制，實際上是控制步進(jìn)脈沖的個數(shù)和步進(jìn)脈沖的間隔，而步進(jìn)電機的間隔又可轉(zhuǎn)化為某基準(zhǔn)延時子程序的循環(huán)次數(shù)。因此，可以很方便地用軟件來控制步進(jìn)電機的運行，達(dá)到各種控制目的。2、貨位判斷程序

5、如圖是貨位判斷程序流程圖。 功能：根據(jù)鍵入的貨位編碼判斷貨位，以確定X、Y方向所需要的脈沖數(shù)主程序功能：管理鍵盤和顯示以及有關(guān)控制。無鍵按下或執(zhí)行有關(guān)命令后，顯示提示符“-”（2）程序清單 ORG 0000H AJMP MAINMAIN: MOV SP, #60H SUN: SETB P3.5 SETB P3.6 SETB P3.7 CLR P1.6 CLR P1.7 MOV R0, #40H MOV A, #12H；字符“-” ML0: MOV R0, A ;的編碼 INC R0 CJNE R0, #42H, ML0SETB P1.7 ；復(fù)位信號 ;鍵輸入/顯示/鍵判斷 F6H-特殊數(shù)據(jù) R

6、3-鍵號暫存器ML1:ACALL DIR ACALL KEY ADD A，0F6H ；鍵號+F6 用于數(shù)字/功能鍵的判斷 JC SUN1 ；功能鍵轉(zhuǎn)移至SUN1 MOV 41H，40H ；數(shù)字鍵號送顯示緩沖區(qū) MOV R0，40H MOV R3 ， A ANL A，0FH ；保留低四位 MOV R0，A AJMP ML1功能鍵處理程序（A、B、C鍵） SUN1： MOV A， R3 ； CJNE A，0AH，SUN2 AJMP QBCX SUN2： CJNE A，0BH，SUN3 AJMP CBCX SUN3： CJNE A，0CH，ML1 AJMP SUNv 鍵盤子程序 P1口-P1.6正/

7、反轉(zhuǎn) P1.7復(fù)位 P3口- P3.3 P3.4 鍵盤行輸入口R3-列掃描寄存器初值FEH R4-列號計數(shù)器 SBUF-發(fā)送緩沖器發(fā)送列掃描信號 KEY：ACALL KS1 JNZ LK1 NI：ACALL DIR AJMP KEY 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 ；延時等待發(fā)送 DK6： DJNZ R6， DK6 JB P33 LONE MOV A，00H AJMP LKP LONE：JB P3

8、4， NEXT MOV A，08HLKP： ADD A， R4 PUSH ACC LK3： ACALL DIR ；僅做一次處理 ACALL KS1 JNZ LK3 POP ACC ；取鍵值于ACC RETNEXT： INC R4 MOV A， R3 JNB ACC.7，KED RL A MOV R3， A AJMP LK4 KED：AJMP KEY v 判斷鍵盤有無鍵按下子程序無鍵按下A=00H KS1： MOV SBUF，00H MOV R6，05H DS6： DJNZ R6， DS6 MOV A， P3 CPL A ANL A，18H RETv 顯示子程序P1口-LED位掃描輸出口 R2-

9、位掃描寄存器初值為01H SBUF-LED段碼發(fā)送緩沖器 DIR： PUSH PSW SETB PSW，4 MOV R0，40H MOV R2，01H D1： MOV P1，R2 MOV A，R0 ADD A，14H MOVC A，A+PC MOV SBUF，A MOV R7，02H D2： MOV R6，0FFH D3： DJNZ R6，D3 DJNZ R7，D2INC R0 MOV A，R2 RL A MOV R2，A JNB ACC.2，D1 POP PSW RET DB 3FH，06H，5BH，4FHDB 66H，60H，70H，07HDB 7FH，6rH，77H，7CHDB 39H，

10、5EH，79H，71HDB 31H，6EH，40H，23HDB 00Hv 延時子程序YSH： PUSH PSW SETB PSW.3 MOV R0，0FFH SH： MOV R1，0FFH SH0： DJNZ R1，#H0 DJNZ R0, SH POP PSW RET機械手控制示意圖v 取包子程序 P1.6-正/反轉(zhuǎn)控制 30H、31H步進(jìn)脈沖暫存器（X方向）QBCX: SETB P1.6 ；正轉(zhuǎn) MOV 30H，04H ； X0固定脈沖數(shù) MOV 31H，0D8H ACALL XYXC ;調(diào)用X方向運行子程序 ACALL CSHC ；調(diào)用測試子程序 MOV 30H，33H ；X方向列脈沖數(shù)

11、 MOV 31H, 34H ；送30H、31H單元 ACALL XYXC ；調(diào)用X方向運行子程序 MOV 30H，35H ；Y方向行脈沖數(shù) MOV 31H，36H ；送30H、31H單元 ACALL YYXC ；調(diào)用Y方向運行子程序 ACALL QWZC ；調(diào)用取物子程序 CLR P1.6 ；反轉(zhuǎn)MOV 30H, 35H MOV 31H， 36H ACALL YYXC ；調(diào)用Y方向運行子程序 MOV 30H， 33H MOV 31H, 34H ACALL XYXC ；調(diào)用X方向運行子程序 MOV 30H，04H； X0固定脈沖數(shù) MOV 31H, #0D8H ACALL XYXC ；調(diào)用X方向

12、運行子程序 ACALL FWZC ；調(diào)用放物子程序 AJMP SUNv 存包子程序P.6-正/反轉(zhuǎn)控制 30H、31H步進(jìn)脈沖暫存器（X方向）33H、34H -35H、36HCBCX: ACALL QWZC SETB P16 MOV 30H，04H ；X0固定脈沖數(shù) MOV 31H，0D8H ； ACALL XYXC ACALL CSHC MOV 30H，33H MOV 31H，34H ACALL XYXC MOV 30H，35H MOV 31H，36H ACALL YYXC ACALL FWZC CLR P16MOV 30H， 35H MOV 31H， 36H ACALL YYXC MOV

13、30H， 33H MOV 31H， 34H ACALL XYXC MOV 31H，04H MOV 31H，0D8H ACALL XYXC AJMP SUNv X方向運行程序P35脈沖信號輸出線-控制MX電機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   DJNZ R1，ABC0 POP PSW RETY方向運行程序P36脈沖信號輸出線-控制MY電機 YYXC： PUSH PSW SETB PSW.4 MOV R

14、0, 30H ADC2： MOV R1，31H ADC3： CLR P36 ACALL YSH SETB P36 ACALL YSH DJNZ R1， ADC3 DJNZ R0, ADC2 POP PSW RETv 取物子程序P1.6正/反轉(zhuǎn) P36Y方向脈沖輸出（40H） P3.7Z方向脈沖輸出（66H） QWZC： PUSH PSW SETB PSW.4 SETB P1.6 MOV R0, 66H ABC4： CLR P3.7 ACALL YSH SETB P37 ACALL YSH DJNZ R0，ADC4 MOV R0，40H ABC5： CLR P36 ACALL YSH SETB

15、P3.6 ACALL YSH DJNZ R0, ABC5CLR P16 MOV R0，66H ABC6： CLR P37 ACALL YSH SETB P37 ACALL YSH DJNZ R0, ABC6 MOV R0，40H ABC7： CLR P36 ACALL YSH SETB P36 ACALL YSH DJNZ R0，ABC7 POP PSW RETv 放物子程序 P1.6正/反轉(zhuǎn) P36Y方向脈沖輸出（40H） P3.7Z方向脈沖輸出（66H）FWZC： PUSH PSW SETB PSW.4 SETB P16 MOV R0，40H ABC8：CLR P36 ACALL YSH

16、SETB P36 ACALL YSH DJNZ R0, ADC8MOV R0，66H ABC9： CLR P37 ACALL YSH DJNZ R0，ABC9 CLR P16 MOV R0，40H ABC10： CLR P36 ACALL YSH SETB P36 ACALL YSH DJNZ R0，ADC10MOV R0, 66H ABC11：CLR P37 ACALL YSH SETB P37 ACALL YSH DJNZ R0， ADC11 POP PSW RETv 測試子程序41H貨位列號暫存單元 40H貨位層號暫存單元 41H 40H 33H 04H 03H 02H 01H 35H

17、05H 03H 01H34H CDH B9H 8AH 01H 36H BFH 5BH 5BH CSHC：PUSH A MOV A， 41H CJNE A， 03H， MN0 MOV 33H，04H MOV 34H，0CDH AJMP MN3 MN0: CJNE A，02H， MN1MOV 33H，03H MOV 34H，0B9H AJMP MN3 MN1: CJNE A,#01H, MN2 MOV 33H，#02H MOV 34H, #8AH AJMP MN3MN2：MOV 33H， #01H MOV 34H, #01H MN3：MOV A， 40H CJNE A， #02H，MN4 MOV 35H，05H MOV 36H, #0BFH AJMP MN6 MN4: CJNE A，01H，MN5MOV 35H，03H MOV 36H，5BH AJMP MN6 MN5： MOV 35H，01H MOV 36H，5BH MN6： POP A RET§9.4 使用說明 本系統(tǒng)操作方便，而且在存包或取包過程中均有樂曲伴奏，機械手返回原處，音樂自動停止。一、鍵盤介紹鍵盤有數(shù)字鍵09、功能鍵MON、Q