MCS-51单片机与步进电机接口教学内容.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。MCS-51单片机与步进电机接口-§9.3应用举例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，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2×8键盘，P35、P36和P37分别输出X、Y、和Z方向的控制脉冲，P16和P1.7分别用来控制步进电机的正/反转和产生复位信号。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，杆的顶部装有一定滑轮并配有平衡锤。固定于小车上的步进电机MY带动升降盘，实现Y方向上的位移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。本例采用SB-2A型步进电机，它工作于三相六拍的工作方式。电机按顺时针方向旋转（即正转）时，各相脉冲顺序为：A=1A=1，B=1B=1B，C=1C=1C=1，A=1电机按逆时针方向旋转（即反转）时，各相脉冲顺序为：A=1A=1，C=1C=1C=1，B=1B=1B=1，A=1三、程序设计系统软件包括：主程序、取包程序、存包程序、货位判断程序、X、Y方向运动和机械手动作子程序等。（1）程序流程图限于篇幅，只给出主要流程图。2、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ORG0000HAJMPMAINMAIN:MOVSP,#60HSUN:SETBP3.5SETBP3.6SETBP3.7CLRP1.6CLRP1.7MOVR0,#40HMOVA,#12H；字符“-”ML0:MOVR0,A;的编码INCR0CJNER0,#42H,ML0SETBP1.7；复位信号;键输入/显示/键判断F6H-特殊数据R3-键号暂存器ML1:ACALLDIRACALLKEYADDA，0F6H；键号+F6用于数字/功能键的判断JCSUN1；功能键转移至SUN1MOV41H，40H；数字键号送显示缓冲区MOVR0，40HMOVR3，AANLA，0FH；保留低四位MOVR0，AAJMPML1功能键处理程序（A、B、C键）SUN1：MOVA，R3；CJNEA，0AH，SUN2AJMPQBCXSUN2：CJNEA，0BH，SUN3AJMPCBCXSUN3：CJNEA，0CH，ML1v AJMPSUN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FEHR4-列号计数器SBUF-发送缓冲器发送列扫描信号KEY：ACALLKS1JNZLK1NI：ACALLDIRAJMPKEYLK1：ACALLDIRACALLDIRACALLKS1JNZLK2AJMPNILK2:MOVP1，00HMOVR3，0FEHMOVR4，00HLK4：MOVSBUF，R3MOVR6，05H；延时等待发送DK6：DJNZR6，DK6JBP33LONEMOVA，00HAJMPLKPLONE：JBP34，NEXTMOVA，08HLKP：ADDA，R4PUSHACCLK3：ACALLDIR；仅做一次处理ACALLKS1JNZLK3POPACC；取键值于ACCRETNEXT：INCR4MOVA，R3JNBACC.7，KEDRLAMOVR3，AAJMPLK4KED：AJMPKEYv 判断键盘有无键按下子程序无键按下A=00HKS1：MOVSBUF，00HMOVR6，05HDS6：DJNZR6，DS6MOVA，P3CPLAANLA，18HRETv 显示子程序P1口-LED位扫描输出口R2-位扫描寄存器初值为01HSBUF-LED段码发送缓冲器DIR：PUSHPSWSETBPSW，4MOVR0，40HMOVR2，01HD1：MOVP1，R2MOVA，R0ADDA，14HMOVCA，A+PCMOVSBUF，AMOVR7，02HD2：MOVR6，0FFHD3：DJNZR6，D3DJNZR7，D2INCR0MOVA，R2RLAMOVR2，AJNBACC.2，D1POPPSWRETDB3FH，06H，5BH，4FHDB66H，60H，70H，07HDB7FH，6rH，77H，7CHDB39H，5EH，79H，71HDB31H，6EH，40H，23Hv DB00Hv 延时子程序YSH：PUSHPSWSETBPSW.3MOVR0，0FFHSH：MOVR1，0FFHSH0：DJNZR1，#H0DJNZR0,SHPOPPSWRET机械手控制示意图v 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:SETBP1.6；正转MOV30H，04H；X0固定脉冲数MOV31H，0D8HACALLXYXC;调用X方向运行子程序ACALLCSHC；调用测试子程序MOV30H，33H；X方向列脉冲数MOV31H,34H；送30H、31H单元ACALLXYXC；调用X方向运行子程序MOV30H，35H；Y方向行脉冲数MOV31H，36H；送30H、31H单元ACALLYYXC；调用Y方向运行子程序ACALLQWZC；调用取物子程序CLRP1.6；反转MOV30H,35HMOV31H，36HACALLYYXC；调用Y方向运行子程序MOV30H，33HMOV31H,34HACALLXYXC；调用X方向运行子程序MOV30H，04H；X0固定脉冲数MOV31H,#0D8HACALLXYXC；调用X方向运行子程序ACALLFWZC；调用放物子程序AJMPSUNv 存包子程序P.6-正/反转控制30H、31H步进脉冲暂存器（X方向）33H、34H-35H、36HCBCX:ACALLQWZCSETBP16MOV30H，04H；X0固定脉冲数MOV31H，0D8H；ACALLXYXCACALLCSHCMOV30H，33HMOV31H，34HACALLXYXCMOV30H，35HMOV31H，36HACALLYYXCACALLFWZCCLRP16MOV30H，35HMOV31H，36HACALLYYXCMOV30H，33HMOV31H，34HACALLXYXCMOV31H，04HMOV31H，0D8HACALLXYXCAJMPSUNv X方向运行程序P35脉冲信号输出线-控制MX电机XYXC：PU3HPSWSETBPSW.4MOVR0，30HABC0：MOVR1，31HABC1：CLRP35ACALLYSHSETBP35ACALLYSHDJNZR1，ABC1 DJNZR1，ABC0POPPSWRETY方向运行程序P36脉冲信号输出线-控制MY电机YYXC：PUSHPSWSETBPSW.4MOVR0,30HADC2：MOVR1，31HADC3：CLRP36ACALLYSHSETBP36ACALLYSHDJNZR1，ADC3DJNZR0,ADC2POPPSWRETv 取物子程序P1.6正/反转P36Y方向脉冲输出（40H）P3.7Z方向脉冲输出（66H）QWZC：PUSHPSWSETBPSW.4SETBP1.6MOVR0,66HABC4：CLRP3.7ACALLYSHSETBP37ACALLYSHDJNZR0，ADC4MOVR0，40HABC5：CLRP36ACALLYSHSETBP3.6ACALLYSHDJNZR0,ABC5CLRP16MOVR0，66HABC6：CLRP37ACALLYSHSETBP37ACALLYSHDJNZR0,ABC6MOVR0，40HABC7：CLRP36ACALLYSHSETBP36ACALLYSHDJNZR0，ABC7POPPSWv RET放物子程序P1.6正/反转P36Y方向脉冲输出（40H）P3.7Z方向脉冲输出（66H）FWZC：PUSHPSWSETBPSW.4SETBP16MOVR0，40HABC8：CLRP36ACALLYSHSETBP36ACALLYSHDJNZR0,ADC8MOVR0，66HABC9：CLRP37ACALLYSHDJNZR0，ABC9CLRP16MOVR0，40HABC10：CLRP36ACALLYSHSETBP36ACALLYSHDJNZR0，ADC10MOVR0,66HABC11：CLRP37ACALLYSHSETBP37ACALLYSHDJNZR0，ADC11POPPSWRETv 测试子程序41H货位列号暂存单元40H货位层号暂存单元41H40H33H04H03H02H01H35H05H03H01H34HCDHB9H8AH01H36HBFH5BH5BHCSHC：PUSHAMOVA，41HCJNEA，03H，MN0MOV33H，04HMOV34H，0CDHAJMPMN3MN0:CJNEA，02H，MN1MOV33H，03HMOV34H，0B9HAJMPMN3MN1:CJNEA,#01H,MN2MOV33H，#02HMOV34H,#8AHAJMPMN3MN2：MOV33H，#01HMOV34H,#01HMN3：MOVA，40HCJNEA，#02H，MN4MOV35H，05HMOV36H,#0BFHAJMPMN6MN4:CJNEA，01H，MN5MOV35H，03HMOV36H，5BHAJMPMN6MN5：MOV35H，01HMOV36H，5BHMN6：POPARET§9.4使用说明本系统操作方便，而且在存包或取包过程中均有乐曲伴奏，机械手返回原处，音乐自动停止。一、键盘介绍键盘有数字键09、功能键MON、Q、C键，余下3个扩充键。（1）数字键（09）：向微机输入十进制数字，组成包位编码。（2）功能键·监控键（MON）：使系统进入监控程序。·取包键（Q）：使系统完成取包操作。·存包键（C）：使系统完成存包操作。二、操作说明（1）开启电源（+5V和+25V），两位数码管均应显示提示符“-”表示计算机系统正常。否则关闭电源，检查故障。（2）预置包位编码先输入层号（十位数），后输入序号（个位数）例如，设包位编号为23，则依次按数字键2和3，显示23，表示置数成功。（3）启动功能键、完成有关操作，最后，显示提示符“一一”。-